預(yù)應(yīng)力砼在多層大跨度框架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

徐麗娟

摘 要：本文主要對于預(yù)應(yīng)力砼在多層大跨度框架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。首先，本文明確的闡述了預(yù)應(yīng)力砼的相關(guān)信息，對預(yù)應(yīng)力砼的結(jié)構(gòu)概念、工作原理、發(fā)展背景、發(fā)展趨勢等作出全面的介紹，以方便不同層次讀者對本文內(nèi)容進(jìn)行理解。之后，對于預(yù)應(yīng)力砼在多層大跨度框架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，闡述了不同的預(yù)應(yīng)力砼之間的差異，并給相關(guān)工程研究提出建議，以供讀者參考。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土；框架結(jié)構(gòu)；分析探討

中圖分類號：TU378 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）21-0126-02

由于預(yù)應(yīng)力砼具有受力性能高、耐久性強(qiáng)、抗震性強(qiáng)、抗疲勞性強(qiáng)、抗腐蝕性強(qiáng)、節(jié)省建筑材料等突出優(yōu)點(diǎn)，在近些年中，預(yù)應(yīng)力砼逐步成為了眾多工程中的首選混凝土結(jié)構(gòu)，并且在被廣泛使用的同時，也在被不斷地發(fā)展和改善著。如今已經(jīng)有多種預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)，并且在不同方面均有各自優(yōu)勢，適用于不同種類的工程建設(shè)中。

1 有關(guān)預(yù)應(yīng)力砼的相關(guān)信息

1.1 預(yù)應(yīng)力砼的結(jié)構(gòu)概念及工作原理

砼即為混凝土，預(yù)應(yīng)力砼是指在現(xiàn)代化先進(jìn)設(shè)計理念和建造工藝的實(shí)施下，將強(qiáng)度較高的混凝土和鋼材進(jìn)行建造的混凝土結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力砼的基本工作原理是：當(dāng)梁板的跨度等于預(yù)應(yīng)力砼自身所受外荷載時，混凝土結(jié)構(gòu)有了明顯的尺寸減少，而當(dāng)截面的尺寸等于預(yù)應(yīng)力砼自身所受外荷載時，其結(jié)構(gòu)的跨度明顯增大。而到達(dá)這一目的，需要對砼的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理布置并且頂壓預(yù)彎型鋼或者對預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉，使其產(chǎn)生等效荷載，等效荷載可以對外荷載進(jìn)行全部或者部分的抵消，從而使整個的結(jié)構(gòu)實(shí)際荷載量減少。

預(yù)應(yīng)力砼在現(xiàn)代工藝和傳統(tǒng)工藝的不同建造下，會產(chǎn)生一些區(qū)別，例如：在傳統(tǒng)工藝中，建造預(yù)應(yīng)力砼所用混凝土主要為C30，而在現(xiàn)代施工工藝中，用于建造預(yù)應(yīng)力砼的混凝土主要為C40-C60；現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力砼有著更大范圍的應(yīng)用，其中可以在更大的空間結(jié)構(gòu)、更重的荷載結(jié)構(gòu)、更長的不設(shè)縫工程、更加特殊的結(jié)構(gòu)、更高的現(xiàn)代土木工程中得到應(yīng)用；在預(yù)應(yīng)力砼的建造中所采用的鋼材也有所不同，傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力砼主要采用的是冷加工鋼材，在現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力砼中所應(yīng)用的為抗拉強(qiáng)度在1860N/mm的鋼材。

1.2 預(yù)應(yīng)力砼的背景與發(fā)展現(xiàn)狀

預(yù)應(yīng)力砼第一次得到主要應(yīng)用是在上世紀(jì)四十年代的美國，這項(xiàng)工程于五十年代完工。而后的幾年里，預(yù)應(yīng)力砼不斷 得到更多專家學(xué)者的應(yīng)用，在1951年它被應(yīng)用于停車場的建造，停車場具有無內(nèi)柱、空間大、層數(shù)多等特點(diǎn)。而林同炎教授作為整個工程的主要設(shè)計者，在之后的幾年里又對于預(yù)應(yīng)力砼進(jìn)行了研究，并且出書《預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》，為今后人們在預(yù)應(yīng)力砼上的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

預(yù)應(yīng)力砼在最近幾年廣泛應(yīng)用于較高建筑結(jié)構(gòu)的建造中，使用預(yù)應(yīng)力砼建造的建筑具有降低層高、節(jié)省原料、簡化模板和施工速度加快的優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)橄嚓P(guān)企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)利益。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，當(dāng)前我國對于預(yù)應(yīng)力砼的使用幾乎覆蓋了整個混凝土使用范圍，我國年混凝土的用量大約二十五億立方米，這些混凝土用于建造各種建筑以及各類水利、交通結(jié)構(gòu)，而以預(yù)應(yīng)力砼和混凝土為主要結(jié)構(gòu)的工程已經(jīng)占有全部工程的九成。并且在預(yù)應(yīng)力砼不斷發(fā)展的過程中，其施工技術(shù)和耐久性技術(shù)得到了不斷的優(yōu)化，更加促進(jìn)了未來各種類建筑的產(chǎn)生與發(fā)展。

1.3 預(yù)應(yīng)力砼的發(fā)展趨勢

超高強(qiáng)砼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用：在當(dāng)前國際的砼發(fā)展中，專門用于研究混凝土的實(shí)驗(yàn)室能夠制出抗壓強(qiáng)度在800到1000的混凝土，而在混凝土建造技術(shù)先進(jìn)的國家中，所應(yīng)用的混凝土抗壓強(qiáng)度在50到60之間，其使用的預(yù)應(yīng)力砼的抗壓強(qiáng)度普遍為70。相比于這些國家，我國在砼的技術(shù)改進(jìn)上還有很大的差距。

預(yù)應(yīng)力砼的大型施工應(yīng)用：預(yù)應(yīng)力砼代替?zhèn)鹘y(tǒng)混凝土建造大型建筑已經(jīng)逐步成為趨勢，但是在大型復(fù)雜工程建設(shè)中會發(fā)生各種事故，為了保障工程的順利進(jìn)行，在國際上各個先進(jìn)國家普遍建立虛擬研究中心，利用計算機(jī)進(jìn)行工程的虛擬模仿，以排除各類在工程進(jìn)行中所遇到的問題。

新材料的研究開發(fā)：預(yù)應(yīng)力砼也可以進(jìn)行進(jìn)一步分類，其中纖維增強(qiáng)聚合物預(yù)應(yīng)力砼收到廣大研究者的重視，根據(jù)研究顯示，它可以在一定程度上代替普通的鋼筋。除此之外還有耐火性高溫材料混凝土等其他種類，目前已有很多研究機(jī)構(gòu)對于各種新材料進(jìn)行研究和開發(fā)，對它們在功能和性質(zhì)上進(jìn)行分析，以促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。

預(yù)應(yīng)力砼在橋梁結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的發(fā)展：預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為一種結(jié)構(gòu)手段在橋梁結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中有重要作用，它主要與施工方法相結(jié)合形成相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力施工方法。預(yù)應(yīng)力施工方法中主要包含以下技術(shù)：預(yù)應(yīng)力懸臂分段施工技術(shù)、移動模架逐孔施工技術(shù)、塊體節(jié)段拼裝、分段頂推技術(shù)、大節(jié)段預(yù)制吊裝技術(shù)。近幾年時間中，國外工程師又對預(yù)應(yīng)力施工工藝進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新，使得它在抗裂性保持穩(wěn)定的同時，承載力有了大幅度上升。

預(yù)制構(gòu)件的發(fā)展趨勢：預(yù)制預(yù)應(yīng)力構(gòu)件有著很多優(yōu)點(diǎn)，例如：有較好的施工工藝、較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、并且有著良好的耐久性和損耗率，這使得預(yù)制預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在現(xiàn)在的建筑施工中得到廣泛應(yīng)用。

2 預(yù)應(yīng)力砼在多層大跨度框架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

2.1 預(yù)應(yīng)力筋的選擇

在多層大跨度框架結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力砼的選擇至關(guān)重要，在多種預(yù)應(yīng)力砼中，建議選擇無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼。用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼時，可以省去灌漿穿筋的復(fù)雜過程，最大程度下對施工工藝進(jìn)行了簡化，并且適用于多種不同的結(jié)構(gòu)。這種砼的筋在設(shè)計之時可以根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，改變形狀，以達(dá)到省時、高效、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。但是對于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼的抗震性能，目前國際的相關(guān)研究人員還在進(jìn)行研究和分析，但是有部分學(xué)者表明態(tài)度：雖然無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼在能量耗散能力上遜色于粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼，但是它卻有著較高的撓度恢復(fù)能力，除此之外，由于在無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼上各處的變形分布等同，所以在抗震性能方面大大強(qiáng)于粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼已經(jīng)在各種工程中得以使用，在使用過程中發(fā)現(xiàn)其不僅有著較好的抗震性，在抗腐蝕性和耐久性上也要比其他混凝土結(jié)構(gòu)要有優(yōu)勢。粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼在應(yīng)用時，也會發(fā)生內(nèi)部缺陷或者由于狀態(tài)隱蔽而不易察覺其自身狀況的情況，相比耐久性而言并不如無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼。

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼早在上世紀(jì)八十年代起就在我國得到應(yīng)用，而在多層大跨度框架結(jié)構(gòu)頻出的當(dāng)下，更應(yīng)當(dāng)選擇它作為主要結(jié)構(gòu)。在多層大跨度框架結(jié)構(gòu)中，工程往往會對大跨度的裂縫和撓度有著嚴(yán)格的要求，所以綜合上述所述觀點(diǎn)，在多層大跨度的框架結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼。

2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工

與傳統(tǒng)的混凝土設(shè)計結(jié)構(gòu)不同的是，預(yù)應(yīng)力砼的結(jié)構(gòu)設(shè)計相對復(fù)雜，目前我國的預(yù)應(yīng)力技術(shù)還處于初級階段，相關(guān)設(shè)計人員對于預(yù)應(yīng)力設(shè)計了解也并非全面，操作也并不是很熟悉，這就對于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展造成一定阻礙。

在預(yù)應(yīng)力砼的設(shè)計中，需要相關(guān)人員對于預(yù)應(yīng)力筋的用量、預(yù)應(yīng)力損失、次應(yīng)力、軸向應(yīng)力、承受壓力等都進(jìn)行詳細(xì)的計算，這相比于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計而言過程較為復(fù)雜。預(yù)應(yīng)力砼的結(jié)構(gòu)設(shè)計中不僅有較大的計算量，還有較為復(fù)雜的工藝技術(shù)，而工藝技術(shù)直接影響了預(yù)應(yīng)力的建設(shè)，其技術(shù)的好壞對于預(yù)應(yīng)力砼而言會產(chǎn)生明顯的影響。施工技術(shù)人員的質(zhì)量對于預(yù)應(yīng)力砼的結(jié)構(gòu)設(shè)計而言也是十分重要的，所以相關(guān)企業(yè)需要在此方面召集更為專業(yè)化的團(tuán)隊(duì)?？傮w而言，預(yù)應(yīng)力砼設(shè)計的好壞對其施工有巨大影響，而其施工的好壞決定了設(shè)計意圖的貫徹程度和整個工程的最終質(zhì)量。除此之外，還應(yīng)注意在施工過程中預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋的位置問題，預(yù)應(yīng)力筋一旦確定了其位置，是不會再改動的，如果預(yù)應(yīng)力筋的位置遭到變動，則會使自身的預(yù)應(yīng)力的承載能力和建立效果發(fā)生改變，對于整體工程建設(shè)而言會產(chǎn)生不利影響，所以為防止上述時間的發(fā)生，建議施工前做好施工布置圖，在對整個施工場地進(jìn)行多次測量，防治發(fā)生問題。

3 結(jié)語

綜上所述，根據(jù)本文描述的預(yù)應(yīng)力砼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、發(fā)展背景、發(fā)展趨勢，以及在相關(guān)多層大跨度框架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用中可以得知，在整個預(yù)應(yīng)力砼的發(fā)展中還存在著很多不足之處。希望相關(guān)部門可以大力發(fā)展該行業(yè)，培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)豐富、具有先進(jìn)學(xué)術(shù)思想的專業(yè)技術(shù)人員，并為預(yù)應(yīng)力砼的發(fā)展提供相應(yīng)政策和規(guī)范。

參考文獻(xiàn)

[1]馮大斌.我國預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，第十四屆全國混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土學(xué)術(shù)會議論文[C].2007.

[2]鄭文忠，王英.黑龍江省預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，38，3：387-389.