预应力技术在工民建框架结构设计中的应用探讨

陈华星

摘要：随着经济的迅猛发展，建筑结构不仅仅只要安全稳固，还要带来舒畅的空间和人文美感。预应力技术的出现，轻松的解决了这些难题。本文紧紧围绕着预应力技术在工民建框架结构设计中的应用，简要探讨了其在结构设计中的应用。

关键词：预应力技术；工民建；框架结构；应用

引言：预应力混凝土技术目前已广泛用于各类建筑结构，由于其提高了结构刚度和抗裂性，较大幅度减少梁截面高度及板厚度，使建筑高度降低，增加了结构的跨度。随着建筑科技的不断发展，预应力技术也取得了长足的进步，从结构设计理论和方法、材料和施工工艺、规范规程等方面均已成熟，应用日益普及，近年發展迅速。本文将对从实际角度出发，针对工民建框架结构设计中采用预应力技术的情况进行阐述和分析。

1、预应力技术概述

预应力技术一般是指对结构构件中的钢筋预先施加应力的技术，用以改善结构构件的受力性能。比如在承受外荷载之前，对受拉模块中的钢筋，施加预压应力，可以提高构件的刚度，推迟裂缝出现的时间，增加构件的耐久性。中国人在很早以前就懂得运用这种技术。人们通过在木桶周围套上铁皮或竹箍，以紧密木条，提高木桶的刚度。这里的铁皮或竹箍的作用就是对木桶壁产生一个环向的压应力，只要桶里的水压不大于这个预加的压应力，水桶就不会开裂不容易漏水。

二、预应力技术分类

随着我国经济社会的快速发展，工民建建设项目越来越多，建筑项目的质量问题也越来越受人民的关注。运用预应力技术能有效地提高工业与民用建筑质量，使建筑材料发挥高强度性能，减小整个项目自身的重量，还能很好地避免建筑裂缝的问题，提高有效负载量。也正是因为预应力技术的诸多优势，它才能在工业与民用建筑工程中快速发展。人们对预应力技术按照不同的原则分类。按施加应力的方法，可以分为先张法预应力技术和后张法预应力技术；按纵向预应力度大小不同，可以为全预应力和部分预应力；按施工方式，可以分为预制、现浇及叠和预应力。

现阶段我国建筑行业主要使用的先张法和后张法。先张法指的是在制作混凝上构件时，首先拉伸预应力钢筋，然后在构件中浇筑混凝上，最后放开预应力筋。制作中具体情况可因工程实际做出相应调整。后张法的制作工艺则有很多不同，其步骤为：首先制作混凝上构件并留下预应力筋孔道，然后养护构件使其强度达到设计指标，再将预应力筋穿过构件孔道并张拉锚固完毕，最后往构件孔道内灌注混凝上砂浆。

三、预应力在工民建框架结构设计中的应用

1、预应力技术在转换层结构中的应用。随着城市范围的扩大和土地资源的紧张，高层建筑在建筑施工中已经占据了较高的比例。而在高层建筑的施工过程中往往会出现受力不合理的现象。高层建筑的第一层空间也就是高层建筑的底部的空间往往比较大，造成楼层的受力不均，这就出现了转换层结构。为了防止楼层受力不均而对高层建筑的稳固性产生影响，以预应力混凝土材料来代替普通材料，以预应力混凝土的高承受能力和高强度来实现转化层结构的稳固。

2、在加固施工过程中预应力技术的应用。为有效提高现有建筑施工的承载力及增加建筑物的使用寿命，通常情况下，施工企业为选用补强构件和改善结构性能的加固方式来达到建筑设计的需求。目前房建施工中最常见的加固方法有：建筑面补强层加固、改变结构受力体系加固以及体外预应力加固等。在具体施工过程中，有效降低混凝土结构在加固施工过程中的初始应变是卸载的主要目的。对构件先进行预应力的施加，使压应力在构件受拉区产生，拉应力在受压区产生，这样就可以有效减小在初弯矩时构件的压应变和拉应变，还可以在极限承载力状态下提高构件的应变增量和应力，使钢筋加固功能得到充分发挥。

3、有粘结预应力混凝土与无粘结预应力混凝土。有粘结预应力混凝土在粘结力的作用下降低了预应力钢筋的拉应力，致使混凝土压应力也随之降低，所以在建筑工程施工过程中要尽量减少这样的粘结。有粘结预应力混凝土技术设备也非常简单，生产非常灵活，不需要张拉台座，可以适用于大型的预应力混凝土构件施工。与普通的混凝土相同，无粘结预应力混凝土施工时，可以将钢筋直接放入原先设计的位置，直接进行混凝土的浇筑，而不需要预留孔洞，穿插钢筋，灌浆等，大大简化了施工的工序。无粘结预应力混凝土的有效预压应力变大，而且节省材料，造价很低，也被广泛地应用到建筑工程施工中。

4、预应力混凝土的全预应力与部分预应力。全预应力混凝土的实际是通过预应力混凝土构件按使用荷载作用下不出现拉应力的准则而产生的，我们可以理解它为施工建筑的构件全截面受压的混凝土，我们同样可以说全预应力的混凝土指的是单纯意义上的采用高强预应力作为预压力的配筋的这种混凝土。与全预应力的混凝土相比，部分预应力混凝土的设计方案则指的是我们施工建筑的预应力混凝土的相关构件按照我们施工的荷载作用下可以出现的建筑拉应力或开裂的准则，通俗意义上理解为建筑只有部分截面受压的混凝土，同样可以认为它是采用高强预应力筋与非预应力筋作混合配筋的混凝土。我们的部分预应力混凝土的预应力筋配设有附加的非预应力普通钢筋，这种非预应力的普通钢筋能够更好地控制施工建筑出现的裂缝以及建筑出现挠度的发展，同时，它更是增加了建筑的抗弯强度。

四、预应力筋施工时应注意的问题

1、在预应力筋的铺放过程中， 施工方应严格控制预应力筋的铺放位置。预应力筋铺放时应各自保持平行走向，严禁互相扭绞；同一方向偏差均应控制在30 mm之内。在铺放之前应事先作好在模板上的放样， 可有效避免施工中的误放、少放。

2、对于预应力筋的锚固端， 放置时不得突出柱外皮，避免人为地切割破坏， 同时也不利于室内装修。

3、施工过程中， 应参考相关规范， 并对操作人员细交底；普通钢筋绑扎时， 切忌猛放、猛插， 应防止将预应力筋的外皮刺破；安装梁侧模板对拉螺栓及布置板筋时，不得冲击预应力筋；普通钢筋或水电管线和预应力筋在位置上发生冲突时， 应优先考虑预应力筋的铺设；焊接施工时， 严禁将预应力筋作搭接线， 在预应力筋附近必须采取保护措施进行焊接。

4、普通钢筋铺放时要注意设计图上标示的上下次序，保证框架梁柱节点处预应力筋的顺利通过， 避免钢筋压迫预应力筋， 同时保证承压板的准确安装。绑扎梁的钢筋应在梁模板的上方进行， 梁内拉筋应待预应力筋铺设完后再绑扎， 以便预应力筋穿筋定位。梁内预应力筋穿完和定好位后， 方可将梁筋沉入梁模板内， 待梁筋就位好后才可绑扎板底筋。应待预应力筋和水电管线铺设完成后， 才可绑扎板面筋。

五、结束语

预应力技术在工民建框架结构设计施工中的合理应用，能够促使我国建筑施工工作更加科学化，质量也能达到高标准，同时保证建筑施工竣工后的质量，既缩短施工时间也节省了施工人力，这是我国所期盼的，也成为了我国在未来建筑行业的新目标与发展方向。当前，预应力技术在工民建框架结构设计中的应用仍然需要进一步提升，仍需继续探索。

参考文献

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