大跨度預(yù)應(yīng)力梁優(yōu)勢(shì)分析探討

王菲

摘要： 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁是建筑行業(yè)梁施工普遍采用的形式，大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁不僅在技術(shù)上有明顯優(yōu)勢(shì)，在經(jīng)濟(jì)造價(jià)方面也能帶來(lái)節(jié)省。本文主要探討大跨度預(yù)應(yīng)力梁的應(yīng)用范圍以及同普通混凝土梁相比的主要經(jīng)濟(jì)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)，滿足人們對(duì)多種建筑類型和建筑風(fēng)格的需要。

Abstract： Long-span prestressed concrete beams are commonly used in the construction industry. The long-span prestressed concrete beams not only have obvious advantages in technology， but also bring about economical cost savings. This paper mainly discusses the application of long-span prestressed beams and the main economic and technological advantages compared with ordinary concrete beams to meet people's needs for various types of buildings and architectural styles.

關(guān)鍵詞： 大跨度梁；預(yù)應(yīng)力；優(yōu)勢(shì)

Key words： long-span beam；prestress；advantage

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）02-0102-02

1 概述

現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，雖然應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是其主要應(yīng)用還是在大跨度的梁里面。大量的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)都驗(yàn)證了預(yù)應(yīng)力技術(shù)在建筑工程中具有良好的受力性能，能夠減輕結(jié)構(gòu)自身的重量，提高工程的安全性、穩(wěn)定性和耐久性。預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)能夠縮短工程工期，降低施工成本，降低樓板厚度，使建筑物具有更大的跨度和空間，滿足多種建筑類型和建筑風(fēng)格的需要，因此，預(yù)應(yīng)力混凝土梁成為現(xiàn)代建筑中重要的組成部分。對(duì)于追求大開間，重荷載等對(duì)使用功能有較高要求，以及普通梁方案無(wú)法滿足凈空需求的建筑結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用尤其普遍，比如預(yù)應(yīng)力技術(shù)可應(yīng)用于單向主次梁、雙向交叉梁、寬扁梁、轉(zhuǎn)換梁、懸挑梁等結(jié)構(gòu)形式中。

2 預(yù)應(yīng)力梁優(yōu)勢(shì)

相對(duì)于普通混凝土梁板結(jié)構(gòu)，大跨度預(yù)應(yīng)力梁有如下優(yōu)勢(shì)：

2.1 降低結(jié)構(gòu)層高，擴(kuò)展使用凈空

普通混凝土框架梁高跨比一般為1/10～1/15，采用單向或雙向預(yù)應(yīng)力梁結(jié)構(gòu)，高跨比一般可以做到1/12～1/22。截面高度相對(duì)普通混凝土結(jié)構(gòu)可以降低15%～20%。

2.2 減少材料消耗，節(jié)約建造成本

大跨度預(yù)應(yīng)力梁方案較普通梁方案，每平米綜合用鋼量減少20～30%，混凝土用量減小20～30%，對(duì)于大跨度和重載荷結(jié)構(gòu)有著明顯的優(yōu)越性。

2.3 提升建筑性能，降低維護(hù)費(fèi)用

改善結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫和變形性能。在使用前，預(yù)先給結(jié)構(gòu)施加永久性的預(yù)壓應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)不需要為控制裂縫或提高剛度增加普通配筋，裂縫控制要求越高，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)越大，甚至可以保證不出現(xiàn)裂縫，因此結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中的維護(hù)費(fèi)用也會(huì)相應(yīng)的降低。

2.4 減小混凝土梁的豎向剪力和主拉應(yīng)力

預(yù)應(yīng)力混凝土梁的曲線鋼筋可以使梁中支座附近的豎向剪力減??；又由于混凝土截面上預(yù)應(yīng)力的存在，使載荷作用下的主拉應(yīng)力也相應(yīng)減小。

2.5 減排二氧化碳，實(shí)現(xiàn)綠色建筑

鋼筋用量、混凝土用量減少，直接帶來(lái)的是材料生產(chǎn)帶來(lái)的二氧化碳排放量的減少。較普通梁板結(jié)構(gòu)，總二氧化碳排放量的降低比例可達(dá)到20～30%。

3 大跨度預(yù)應(yīng)力梁優(yōu)勢(shì)分析

假設(shè)比較重載荷下普通鋼筋混凝土主次梁、大跨度預(yù)應(yīng)力主次梁兩種結(jié)構(gòu)方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

結(jié)構(gòu)平面尺寸26.4×57.9m。恒載27kN/m2，活載5.0kN/m2。

方案一：采用單向普通混凝土梁結(jié)構(gòu)，梁截面尺寸500×2700，梁配筋圖如圖1所示。

方案二：采用大跨度預(yù)應(yīng)力梁結(jié)構(gòu)，梁截面尺寸500×2100，預(yù)應(yīng)力梁配筋圖如圖2所示。

根據(jù)方案一、方案二設(shè)計(jì)結(jié)果，比較兩個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表1、表2所示。

根據(jù)方案一、方案二配筋結(jié)果，比較兩個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表2所示。

預(yù)應(yīng)力梁優(yōu)勢(shì)分析結(jié)論：

①預(yù)應(yīng)力梁方案較普通梁方案，截面高度降低22%。梁截面高度降低600mm，凈空提高600mm，或?qū)痈呓档?00mm；②預(yù)應(yīng)力梁方案較普通梁方案，裂縫控制等級(jí)提高一級(jí)。裂縫寬度由0.3mm減小到0.2mm，裂縫寬度減小30%，相當(dāng)于裂縫控制等級(jí)提高了一級(jí)，結(jié)構(gòu)耐久性提高一級(jí)；③預(yù)應(yīng)力梁方案較普通梁方案，最大撓度減小31%。④預(yù)應(yīng)力梁方案較普通梁方案，每平米普通鋼筋用量減少40%，每平米綜合用鋼量（普通鋼筋+預(yù)應(yīng)力鋼筋）減小23%；⑤預(yù)應(yīng)力梁方案較普通梁方案，混凝土用量減小22%；⑥預(yù)應(yīng)力梁方案較普通梁方案，直接成本降低15.8%；⑦其它成本降低，如層高降低帶來(lái)的豎向構(gòu)件成本的減少、層高降低帶來(lái)的豎向構(gòu)件裝修成本的降低、截面減小帶來(lái)的模板費(fèi)用的減少等，因?yàn)闊o(wú)法準(zhǔn)確計(jì)量，在此未統(tǒng)計(jì)。如果考慮此部分成本降低，預(yù)應(yīng)力梁方案較普通梁方案，直接成本降低約20%左右。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著建筑水平的不斷提高，人們對(duì)建筑的人性化和美觀性要求也越來(lái)越高，預(yù)應(yīng)力混凝土能夠克服傳統(tǒng)混凝土易斷裂的問(wèn)題，并且在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上還有很大優(yōu)勢(shì)，從而滿足人們對(duì)各種類型建筑的需求以及對(duì)工程成本的控制。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在大跨度結(jié)構(gòu)工程中，特別是大跨度梁中的應(yīng)用具有較多優(yōu)勢(shì)，隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)水平的提高，其在建筑行業(yè)的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1]熊理.預(yù)應(yīng)力混凝土梁在大跨度結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用[J].建筑施工，2012（12）：1143-1144.

[2]盧山.探討大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[J].科學(xué)之友，2010（16）：66-67.

[3]唐健.預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土在大跨度地下結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2013（6）：97-102.endprint