大跨度預應力梁優勢分析探討

王菲

摘要： 大跨度預應力混凝土梁是建筑行業梁施工普遍采用的形式，大跨度預應力混凝土梁不僅在技術上有明顯優勢，在經濟造價方面也能帶來節省。本文主要探討大跨度預應力梁的應用范圍以及同普通混凝土梁相比的主要經濟、技術優勢，滿足人們對多種建筑類型和建筑風格的需要。

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.

關鍵詞： 大跨度梁；預應力；優勢

Key words： long-span beam；prestress；advantage

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）02-0102-02

1 概述

現澆預應力混凝土結構經過幾十年的發展，雖然應用越來越廣泛，但是其主要應用還是在大跨度的梁里面。大量的實際經驗都驗證了預應力技術在建筑工程中具有良好的受力性能，能夠減輕結構自身的重量，提高工程的安全性、穩定性和耐久性。預應力混凝土技術能夠縮短工程工期，降低施工成本，降低樓板厚度，使建筑物具有更大的跨度和空間，滿足多種建筑類型和建筑風格的需要，因此，預應力混凝土梁成為現代建筑中重要的組成部分。對于追求大開間，重荷載等對使用功能有較高要求，以及普通梁方案無法滿足凈空需求的建筑結構中，預應力技術的應用尤其普遍，比如預應力技術可應用于單向主次梁、雙向交叉梁、寬扁梁、轉換梁、懸挑梁等結構形式中。

2 預應力梁優勢

相對于普通混凝土梁板結構，大跨度預應力梁有如下優勢：

2.1 降低結構層高，擴展使用凈空

普通混凝土框架梁高跨比一般為1/10～1/15，采用單向或雙向預應力梁結構，高跨比一般可以做到1/12～1/22。截面高度相對普通混凝土結構可以降低15%～20%。

2.2 減少材料消耗，節約建造成本

大跨度預應力梁方案較普通梁方案，每平米綜合用鋼量減少20～30%，混凝土用量減小20～30%，對于大跨度和重載荷結構有著明顯的優越性。

2.3 提升建筑性能，降低維護費用

改善結構構件的裂縫和變形性能。在使用前，預先給結構施加永久性的預壓應力，預應力結構不需要為控制裂縫或提高剛度增加普通配筋，裂縫控制要求越高，預應力結構優勢越大，甚至可以保證不出現裂縫，因此結構使用過程中的維護費用也會相應的降低。

2.4 減小混凝土梁的豎向剪力和主拉應力

預應力混凝土梁的曲線鋼筋可以使梁中支座附近的豎向剪力減小；又由于混凝土截面上預應力的存在，使載荷作用下的主拉應力也相應減小。

2.5 減排二氧化碳，實現綠色建筑

鋼筋用量、混凝土用量減少，直接帶來的是材料生產帶來的二氧化碳排放量的減少。較普通梁板結構，總二氧化碳排放量的降低比例可達到20～30%。

3 大跨度預應力梁優勢分析

假設比較重載荷下普通鋼筋混凝土主次梁、大跨度預應力主次梁兩種結構方案的技術、經濟指標。

結構平面尺寸26.4×57.9m。恒載27kN/m2，活載5.0kN/m2。

方案一：采用單向普通混凝土梁結構，梁截面尺寸500×2700，梁配筋圖如圖1所示。

方案二：采用大跨度預應力梁結構，梁截面尺寸500×2100，預應力梁配筋圖如圖2所示。

根據方案一、方案二設計結果，比較兩個方案的技術經濟指標如表1、表2所示。

根據方案一、方案二配筋結果，比較兩個方案的經濟指標如表2所示。

預應力梁優勢分析結論：

①預應力梁方案較普通梁方案，截面高度降低22%。梁截面高度降低600mm，凈空提高600mm，或層高降低600mm；②預應力梁方案較普通梁方案，裂縫控制等級提高一級。裂縫寬度由0.3mm減小到0.2mm，裂縫寬度減小30%，相當于裂縫控制等級提高了一級，結構耐久性提高一級；③預應力梁方案較普通梁方案，最大撓度減小31%。④預應力梁方案較普通梁方案，每平米普通鋼筋用量減少40%，每平米綜合用鋼量（普通鋼筋+預應力鋼筋）減小23%；⑤預應力梁方案較普通梁方案，混凝土用量減小22%；⑥預應力梁方案較普通梁方案，直接成本降低15.8%；⑦其它成本降低，如層高降低帶來的豎向構件成本的減少、層高降低帶來的豎向構件裝修成本的降低、截面減小帶來的模板費用的減少等，因為無法準確計量，在此未統計。如果考慮此部分成本降低，預應力梁方案較普通梁方案，直接成本降低約20%左右。

4 結語

隨著建筑水平的不斷提高，人們對建筑的人性化和美觀性要求也越來越高，預應力混凝土能夠克服傳統混凝土易斷裂的問題，并且在經濟和技術上還有很大優勢，從而滿足人們對各種類型建筑的需求以及對工程成本的控制。預應力技術在大跨度結構工程中，特別是大跨度梁中的應用具有較多優勢，隨著預應力技術水平的提高，其在建筑行業的應用將會越來越廣泛。

參考文獻：

[1]熊理.預應力混凝土梁在大跨度結構工程中的應用[J].建筑施工，2012（12）：1143-1144.

[2]盧山.探討大跨度預應力混凝土梁結構施工技術[J].科學之友，2010（16）：66-67.

[3]唐健.預應力鋼筋混凝土在大跨度地下結構中的應用[J].鐵道工程學報，2013（6）：97-102.endprint