大面积预应力技术在建筑框架结构设计中的应用探讨

侯少璞

【摘要】随着社会经济的快速发展，促使我国的高层建筑也日益增多，各种新颖的建筑结构也在不断涌现。在这种发展趋势下，建筑工程的设计以及施工技术水平也在不断提升，在一些大型的、大空间的框架结构设计和施工中，预应力技术也更多的普及和应用。本文就大面积预应力技术的设计要点及在建筑框架设计结构中的应用进行简单的介绍和探讨。

【关键词】预应力技术；建筑；框架结构设计

随着社会和经济不断发展，人们的生活水平得到了一定提高，也更加注重精神享受及生活的品质。因此，对工作环境和住房提出更高的要求。在这种市场需求下，逐渐形成了舒适的住宅建筑、开阔的办公环境，这些都对建筑物的大空间、大跨度提出来更高的要求，也促使了预应力结构的产生和应用，它的出现满足了人们对建筑物空间和功能上的需求，同时丰富多样预应力结构形式为建筑行业也做出了极大贡献。

一、预应力技术概述

随着社会经济的快速发展，建筑项目也越来越多，钢筋的应用数量也在不断增加，钢筋混凝土已经成为当前工程建筑中使用最多的材料，而预应力技术通常都应用在混凝土中。预应力技术就是指在建筑工程结构还未受到外界压力时，建筑单位通过提前给构件模块中的钢筋施加预应力和压应力，提高构件的刚度，推迟结构裂缝出现的额时间，增加构件的耐久性，有效减少应力荷载，减小了结构裂缝的产生[1]。预应力技术的运用，提高了构造本身刚度，减少了构件的弹性变形，可有效提高工程建筑质量，使建筑材料充分发挥自身强度，同时也有效的避免了建筑裂痕的问题。基于预应力技术的诸多优势，使其在建筑工程中廣泛应用。

二、大面积预应力技术的设计要点

大面积预应力技术也被广泛的称为大面积混凝土技术，它在现在建筑工程中被广泛使用，其中在设计工作中，主要的设计要点有以下四个方面：

（一）大面积预应力技术结构方案选择

大面积预应力混凝土结构，可以根据柱网尺寸的大小选择不同的结构方案，跨度较小且跨数较多的框架结构，一般适宜采用梁高稍小的宽梁结构[2]。在跨度相同的条件下，采用预应力方案的结构层高度可比普通结构层低300～500mm，这样可在保证满足室内净高的要求下，降低楼层高度，进而降低建筑物总高度，在抗震等级不变的情况下，增加建筑物层数，在节省建筑材料和设备产品的同时，产生更多使用空间。同时，对地下工程而言，可在满足使用功能的情况下，降低地下室层高，减少土方开挖量，节约大量的工程造价和人力成本。

（二）预应力度与抗裂控制

所谓预应力度，即预应力混凝土结构中所施加的预应力大小的程度，它直接影响结构在荷载作用下受拉区截面的应力状态。预应力度常按以下几种方式定义：按弯矩（内力）比或应力比；按预应力筋和非预应力筋混合配筋的部分预应力比或预应力指标表示；按平衡荷载比表示。预应力构件从“使用阶段构件的截面应力状态”及“构件的截面配筋方式”可以分为全预应力和部分预应力。全预应力构件在荷载反复作用下，钢筋应力变化幅度小，因此耐疲劳性能较好，抗裂度高；部分预应力构件，结构延性和能量吸收能力较好，有效避免构件发生脆性破坏，同时，其中的普通钢筋有利于分散裂缝以减小裂缝宽度，增强构件的耐久性。

（三）伸缩缝的设置问题

由于现在社会的快速发展和经济水平的不断提高，因而高层建筑不断涌起，住房问题也显得更加紧缺。由于工程建筑平面尺寸面积的不断增大，所以工程师在结构设计方面尽量少设或不设伸缩缝，采用预应力混凝土技术，可以增大伸缩缝的间距[3]。从现有的工程实践中看，只要预应力筋是连续的，都可以不设缝。但是也要针对所建工程的具体情况，要综合技术与经济等因素，确定是否需要设缝，不能自己随意设置设缝的长度，特别要注意的是大吨位有粘结预应力筋的施工难度和避免预应力损失过大。

（四）多跨度梁预应力筋的连接与配置

在对多跨度梁的预应力筋进行配置时，首先要确保预应力梁的跨截面以及预应力筋的高度不变；其次，为了保证预应力筋引起的荷载与设计要求相符，需使各跨截面的荷载弯矩值相等。通常而言，各跨预应力筋的高度与其外荷载弯矩值之间具有显著的线性相关性。

三、建筑框架结构设计中预应力技术的应用分析

在日常的工程建筑结构设计中，常见的设计结构就是预应力结构，因此现代化建筑的外观、荷载分布以及结构设计都与传统的建筑结构存在差异。与一般的梁大板框架技术、预应力平板结构技术以及转换层结构技术相比，预应力技术由于其具有结构稳定性强、跨度大、设计结构相对简单等优点，因此在我国的现代化建筑框架结构设计中应用非常广泛。

（一）应用预应力平板结构

如果构造的钢筋混凝土板结构较为普通，施工人员采取的措施常常为将一个桥梁设置在隔墙框架和柱体结构之间，但是这种设置使得房子的明梁显得比较乱，对整个建筑的实用性和美观性都有较大的影响，而且还会在一定程度上影响之后的装修。我们很难想象，建筑物尤其是比较大的写字楼或者商场，连续使用几十年都不重新分隔建筑的空间。实际上，如果将预应力平板结构用于建筑体系中，就不会出现上述的问题。如果将普通钢筋混凝土无梁平板结构应用在建筑工程中，会增加附加荷载，如果内墙较多，又要保证裂痕控制等级与规范要求相符合，就会增加普通钢筋的用量，增加工程造价。而预应力平板技术则是在需要的地方设置一定的暗梁，同时在楼板周边设置一定的边梁和在局部部位设置少数墙，这样的结构布局不仅没有影响房屋的美观性，同时改善了楼板的受力性能。有利于增加建筑物楼层的净空高度和改善结构的使用功能。

一般现在的多数业主会根据自己喜好及需求，把办公楼和商场进行了分隔，便（下转） （上接）于自己合理利用资源，这种现象比较常见。因此，预应力楼板可以在任意位置设置内隔墙，设计方案可以灵活多样，使房屋的使用功能和档次得到很大的提高。

（二）有梁大板结构的应用

有梁大板结构和平板结构有一定的相似之处，有梁大板结构是在预应力技术中在柱子和柱子之间设置一个明梁，在混凝土楼板中布置隔墙，由于柱子之间的距离比较大所以省去了次梁的施工，同时也避免了室内明梁结构的布置交错，有梁大板结构的设计可以使楼层结构抗裂性能高、室内结构好。由于这种结构设置带有明梁，结构仍然属于框架结构，可以用于抗震设防烈度比较大的地方[4]。有梁大板结构适用于住宅，可以不设次梁，提高了室内的美观性，也有利于用户后期自行隔断房间，即使换了新住户，仍然可以自行设置房间结构，这种有梁大板结构的应用受到了广大住户的好评。

（三）转换层结构的应用

近些年，我國高层结构正在飞速发展，且在很大数量上都是综合性的建筑，需很多大柱网与大空间公共设施，根据受力角度来看这不合理，则便需要应用到转换层结构。伴随预应力技术的日渐提升，促使着预应力材料以及施工的价格逐渐降低，通常状况下，预应力混凝土结构相比于钢筋混凝土结构而言要更加的经济实用。所以，目前我国的高层建筑转换层结构中运用到预应力技术的时候逐渐变多。

结语：

在建筑框架结构设计中有效运用大面积预应力技术，可提高抗裂性能，从而增加建筑物版面抵抗拉应力的能力，有效避免超长结构必须留设伸缩缝相关问题，在一定程度上也节约了原材料，同时也降低了结构的造价。这项技术经过了几十年的工程实践和不断研究，已经逐渐走向成熟，在今后的发展应用中还会更加完善。预应力技术设计方案的质量要求是影响是我国建筑结构质量安全的基础[5]，在某些建筑领域有着强大的生命力和竞争力，在建筑领域具有强大的发展力。

参考文献：

[1]王朋朋，秦素贞.预应力技术在工民建框架结构设计中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2015，12（6）：60-60.

[2]路福特，刘长青.预应力技术在工民建框架结构设计中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2015，32（29）：3146-3146.

[3]冯广彬.预应力技术在工民建框架结构设计中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2014，14（36）：4171-4172.

[4]林华明.探究预应力技术在工民建框架结构设计中的应用[J].建筑工程技术与设计，2015，16（19）：278-278.

[5]韩玲玲.预应力技术在工民建框架结构设计中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2015，28（3）：2657-2658.