预应力砼在多层大跨度框架结构中的应用

徐丽娟

摘 要：本文主要对于预应力砼在多层大跨度框架结构中的应用进行了分析。首先，本文明确的阐述了预应力砼的相关信息，对预应力砼的结构概念、工作原理、发展背景、发展趋势等作出全面的介绍，以方便不同层次读者对本文内容进行理解。之后，对于预应力砼在多层大跨度框架结构中的应用进行了分析，阐述了不同的预应力砼之间的差异，并给相关工程研究提出建议，以供读者参考。

关键词：预应力混凝土；框架结构；分析探讨

中图分类号：TU378 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）21-0126-02

由于预应力砼具有受力性能高、耐久性强、抗震性强、抗疲劳性强、抗腐蚀性强、节省建筑材料等突出优点，在近些年中，预应力砼逐步成为了众多工程中的首选混凝土结构，并且在被广泛使用的同时，也在被不断地发展和改善着。如今已经有多种预应力砼结构，并且在不同方面均有各自优势，适用于不同种类的工程建设中。

1 有关预应力砼的相关信息

1.1 预应力砼的结构概念及工作原理

砼即为混凝土，预应力砼是指在现代化先进设计理念和建造工艺的实施下，将强度较高的混凝土和钢材进行建造的混凝土结构。预应力砼的基本工作原理是：当梁板的跨度等于预应力砼自身所受外荷载时，混凝土结构有了明显的尺寸减少，而当截面的尺寸等于预应力砼自身所受外荷载时，其结构的跨度明显增大。而到达这一目的，需要对砼的结构进行合理布置并且顶压预弯型钢或者对预应力筋进行张拉，使其产生等效荷载，等效荷载可以对外荷载进行全部或者部分的抵消，从而使整个的结构实际荷载量减少。

预应力砼在现代工艺和传统工艺的不同建造下，会产生一些区别，例如：在传统工艺中，建造预应力砼所用混凝土主要为C30，而在现代施工工艺中，用于建造预应力砼的混凝土主要为C40-C60；现代预应力砼有着更大范围的应用，其中可以在更大的空间结构、更重的荷载结构、更长的不设缝工程、更加特殊的结构、更高的现代土木工程中得到应用；在预应力砼的建造中所采用的钢材也有所不同，传统预应力砼主要采用的是冷加工钢材，在现代预应力砼中所应用的为抗拉强度在1860N/mm的钢材。

1.2 预应力砼的背景与发展现状

预应力砼第一次得到主要应用是在上世纪四十年代的美国，这项工程于五十年代完工。而后的几年里，预应力砼不断 得到更多专家学者的应用，在1951年它被应用于停车场的建造，停车场具有无内柱、空间大、层数多等特点。而林同炎教授作為整个工程的主要设计者，在之后的几年里又对于预应力砼进行了研究，并且出书《预应力混凝土结构设计》，为今后人们在预应力砼上的应用打下基础。

预应力砼在最近几年广泛应用于较高建筑结构的建造中，使用预应力砼建造的建筑具有降低层高、节省原料、简化模板和施工速度加快的优点，能够为相关企业带来较大的经济利益。根据相关统计，当前我国对于预应力砼的使用几乎覆盖了整个混凝土使用范围，我国年混凝土的用量大约二十五亿立方米，这些混凝土用于建造各种建筑以及各类水利、交通结构，而以预应力砼和混凝土为主要结构的工程已经占有全部工程的九成。并且在预应力砼不断发展的过程中，其施工技术和耐久性技术得到了不断的优化，更加促进了未来各种类建筑的产生与发展。

1.3 预应力砼的发展趋势

超高强砼结构的应用：在当前国际的砼发展中，专门用于研究混凝土的实验室能够制出抗压强度在800到1000的混凝土，而在混凝土建造技术先进的国家中，所应用的混凝土抗压强度在50到60之间，其使用的预应力砼的抗压强度普遍为70。相比于这些国家，我国在砼的技术改进上还有很大的差距。

预应力砼的大型施工应用：预应力砼代替传统混凝土建造大型建筑已经逐步成为趋势，但是在大型复杂工程建设中会发生各种事故，为了保障工程的顺利进行，在国际上各个先进国家普遍建立虚拟研究中心，利用计算机进行工程的虚拟模仿，以排除各类在工程进行中所遇到的问题。

新材料的研究开发：预应力砼也可以进行进一步分类，其中纤维增强聚合物预应力砼收到广大研究者的重视，根据研究显示，它可以在一定程度上代替普通的钢筋。除此之外还有耐火性高温材料混凝土等其他种类，目前已有很多研究机构对于各种新材料进行研究和开发，对它们在功能和性质上进行分析，以促进行业发展。

预应力砼在桥梁结构领域的发展：预应力技术作为一种结构手段在桥梁结构领域中有重要作用，它主要与施工方法相结合形成相应的预应力施工方法。预应力施工方法中主要包含以下技术：预应力悬臂分段施工技术、移动模架逐孔施工技术、块体节段拼装、分段顶推技术、大节段预制吊装技术。近几年时间中，国外工程师又对预应力施工工艺进行改进与创新，使得它在抗裂性保持稳定的同时，承载力有了大幅度上升。

预制构件的发展趋势：预制预应力构件有着很多优点，例如：有较好的施工工艺、较好的经济指标、并且有着良好的耐久性和损耗率，这使得预制预应力构件在现在的建筑施工中得到广泛应用。

2 预应力砼在多层大跨度框架结构中的应用

2.1 预应力筋的选择

在多层大跨度框架结构中预应力砼的选择至关重要，在多种预应力砼中，建议选择无粘结预应力砼。用无粘结预应力砼时，可以省去灌浆穿筋的复杂过程，最大程度下对施工工艺进行了简化，并且适用于多种不同的结构。这种砼的筋在设计之时可以根据工程结构特点进行优化，改变形状，以达到省时、高效、经济的特点。但是对于无粘结预应力砼的抗震性能，目前国际的相关研究人员还在进行研究和分析，但是有部分学者表明态度：虽然无粘结预应力砼在能量耗散能力上逊色于粘结预应力砼，但是它却有着较高的挠度恢复能力，除此之外，由于在无粘结预应力砼上各处的变形分布等同，所以在抗震性能方面大大强于粘结预应力砼。无粘结预应力砼已经在各种工程中得以使用，在使用过程中发现其不仅有着较好的抗震性，在抗腐蚀性和耐久性上也要比其他混凝土结构要有优势。粘结预应力砼在应用时，也会发生内部缺陷或者由于状态隐蔽而不易察觉其自身状况的情况，相比耐久性而言并不如无粘结预应力砼。

无粘结预应力砼早在上世纪八十年代起就在我国得到应用，而在多层大跨度框架结构频出的当下，更应当选择它作为主要结构。在多层大跨度框架结构中，工程往往会对大跨度的裂缝和挠度有着严格的要求，所以综合上述所述观点，在多层大跨度的框架结构施工中应当优先选择无粘结预应力砼。

2.2 预应力混凝土结构设计与施工

与传统的混凝土设计结构不同的是，预应力砼的结构设计相对复杂，目前我国的预应力技术还处于初级阶段，相关设计人员对于预应力设计了解也并非全面，操作也并不是很熟悉，这就对于预应力技术的发展造成一定阻碍。

在预应力砼的设计中，需要相关人员对于预应力筋的用量、预应力损失、次应力、轴向应力、承受压力等都进行详细的计算，这相比于普通钢筋混凝土结构的设计而言过程较为复杂。预应力砼的结构设计中不仅有较大的计算量，还有较为复杂的工艺技术，而工艺技术直接影响了预应力的建设，其技术的好坏对于预应力砼而言会产生明显的影响。施工技术人员的质量对于预应力砼的结构设计而言也是十分重要的，所以相关企业需要在此方面召集更为专业化的团队。总体而言，预应力砼设计的好坏对其施工有巨大影响，而其施工的好坏决定了设计意图的贯彻程度和整个工程的最终质量。除此之外，还应注意在施工过程中预应力筋和非预应力筋的位置问题，预应力筋一旦确定了其位置，是不会再改动的，如果预应力筋的位置遭到变动，则会使自身的预应力的承载能力和建立效果发生改变，对于整体工程建设而言会产生不利影响，所以为防止上述时间的发生，建议施工前做好施工布置图，在对整个施工场地进行多次测量，防治发生问题。

3 结语

综上所述，根据本文描述的预应力砼的结构特点、工作原理、发展背景、发展趋势，以及在相关多层大跨度框架结构中的应用中可以得知，在整個预应力砼的发展中还存在着很多不足之处。希望相关部门可以大力发展该行业，培养经验丰富、具有先进学术思想的专业技术人员，并为预应力砼的发展提供相应政策和规范。

参考文献

[1]冯大斌.我国预应力技术发展现状及趋势，第十四届全国混凝土及预应力混凝土学术会议论文[C].2007.

[2]郑文忠，王英.黑龙江省预应力混凝土结构发展现状与展望[J].哈尔滨工业大学学报，2006，38，3：387-389.