大跨度预应力梁优势分析探讨

王菲

摘要： 大跨度预应力混凝土梁是建筑行业梁施工普遍采用的形式，大跨度预应力混凝土梁不仅在技术上有明显优势，在经济造价方面也能带来节省。本文主要探讨大跨度预应力梁的应用范围以及同普通混凝土梁相比的主要经济、技术优势，满足人们对多种建筑类型和建筑风格的需要。

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.

关键词： 大跨度梁；预应力；优势

Key words： long-span beam；prestress；advantage

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）02-0102-02

1 概述

现浇预应力混凝土结构经过几十年的发展，虽然应用越来越广泛，但是其主要应用还是在大跨度的梁里面。大量的实际经验都验证了预应力技术在建筑工程中具有良好的受力性能，能够减轻结构自身的重量，提高工程的安全性、稳定性和耐久性。预应力混凝土技术能够缩短工程工期，降低施工成本，降低楼板厚度，使建筑物具有更大的跨度和空间，满足多种建筑类型和建筑风格的需要，因此，预应力混凝土梁成为现代建筑中重要的组成部分。对于追求大开间，重荷载等对使用功能有较高要求，以及普通梁方案无法满足净空需求的建筑结构中，预应力技术的应用尤其普遍，比如预应力技术可应用于单向主次梁、双向交叉梁、宽扁梁、转换梁、悬挑梁等结构形式中。

2 预应力梁优势

相对于普通混凝土梁板结构，大跨度预应力梁有如下优势：

2.1 降低结构层高，扩展使用净空

普通混凝土框架梁高跨比一般为1/10～1/15，采用单向或双向预应力梁结构，高跨比一般可以做到1/12～1/22。截面高度相对普通混凝土结构可以降低15%～20%。

2.2 减少材料消耗，节约建造成本

大跨度预应力梁方案较普通梁方案，每平米综合用钢量减少20～30%，混凝土用量减小20～30%，对于大跨度和重载荷结构有着明显的优越性。

2.3 提升建筑性能，降低维护费用

改善结构构件的裂缝和变形性能。在使用前，预先给结构施加永久性的预压应力，预应力结构不需要为控制裂缝或提高刚度增加普通配筋，裂缝控制要求越高，预应力结构优势越大，甚至可以保证不出现裂缝，因此结构使用过程中的维护费用也会相应的降低。

2.4 减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力

预应力混凝土梁的曲线钢筋可以使梁中支座附近的竖向剪力减小；又由于混凝土截面上预应力的存在，使载荷作用下的主拉应力也相应减小。

2.5 减排二氧化碳，实现绿色建筑

钢筋用量、混凝土用量减少，直接带来的是材料生产带来的二氧化碳排放量的减少。较普通梁板结构，总二氧化碳排放量的降低比例可达到20～30%。

3 大跨度预应力梁优势分析

假设比较重载荷下普通钢筋混凝土主次梁、大跨度预应力主次梁两种结构方案的技术、经济指标。

结构平面尺寸26.4×57.9m。恒载27kN/m2，活载5.0kN/m2。

方案一：采用单向普通混凝土梁结构，梁截面尺寸500×2700，梁配筋图如图1所示。

方案二：采用大跨度预应力梁结构，梁截面尺寸500×2100，预应力梁配筋图如图2所示。

根据方案一、方案二设计结果，比较两个方案的技术经济指标如表1、表2所示。

根据方案一、方案二配筋结果，比较两个方案的经济指标如表2所示。

预应力梁优势分析结论：

①预应力梁方案较普通梁方案，截面高度降低22%。梁截面高度降低600mm，净空提高600mm，或层高降低600mm；②预应力梁方案较普通梁方案，裂缝控制等级提高一级。裂缝宽度由0.3mm减小到0.2mm，裂缝宽度减小30%，相当于裂缝控制等级提高了一级，结构耐久性提高一级；③预应力梁方案较普通梁方案，最大挠度减小31%。④预应力梁方案较普通梁方案，每平米普通钢筋用量减少40%，每平米综合用钢量（普通钢筋+预应力钢筋）减小23%；⑤预应力梁方案较普通梁方案，混凝土用量减小22%；⑥预应力梁方案较普通梁方案，直接成本降低15.8%；⑦其它成本降低，如层高降低带来的竖向构件成本的减少、层高降低带来的竖向构件装修成本的降低、截面减小带来的模板费用的减少等，因为无法准确计量，在此未统计。如果考虑此部分成本降低，预应力梁方案较普通梁方案，直接成本降低约20%左右。

4 结语

随着建筑水平的不断提高，人们对建筑的人性化和美观性要求也越来越高，预应力混凝土能够克服传统混凝土易断裂的问题，并且在经济和技术上还有很大优势，从而满足人们对各种类型建筑的需求以及对工程成本的控制。预应力技术在大跨度结构工程中，特别是大跨度梁中的应用具有较多优势，随着预应力技术水平的提高，其在建筑行业的应用将会越来越广泛。

参考文献：

[1]熊理.预应力混凝土梁在大跨度结构工程中的应用[J].建筑施工，2012（12）：1143-1144.

[2]盧山.探讨大跨度预应力混凝土梁结构施工技术[J].科学之友，2010（16）：66-67.

[3]唐健.预应力钢筋混凝土在大跨度地下结构中的应用[J].铁道工程学报，2013（6）：97-102.endprint