試論預加應力在建筑結構中的應用

孔令強

摘 要：目前，混凝土和鋼筋材料在我國建筑工程施工中得到了廣泛應用，高性能的輕質原材料為混凝土結構和鋼筋優化起到了很大的幫助。混凝土具有超強的抗壓能力，但其伸縮能力較差，容易出現裂縫等問題。本文將對混凝土開裂原因進行科學分析，并提出有效應對措施，希望可以提高混凝土伸縮性能。

關鍵詞：預加應力;建筑結構;混凝土

中圖分類號：TU378 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）04-0125-02

On the Application of Prestressing in Building Structure

KONG Lingqiang

（Henan College of Industry & Information Technology，Jiaozuo Henan 454000）

Abstract： At present， concrete and steel materials had been widely used in construction engineering in China， and high-performance lightweight raw materials had greatly helped the optimization of concrete and structural steel. Concrete had superior pressure resistance， but its expansion ability was poor， and it was prone to cracks and other problems. In this paper， the causes of concrete cracking were analyzed scientifically， and effective countermeasures were put forward， hoping to improve the expansion performance of concrete.

Keywords： prestressing;building structure;concrete

在建筑工程施工過程中，通過預加應力能夠使高強鋼材和混凝土性能更加穩定，并且發揮各自優勢。對混凝土來說，通過預加應力能夠增加其彈性變化，使鋼筋材料與混凝土之間能夠保持平衡狀態。預加應力一般是通過高強鋼筋彈性回縮力給混凝土施工結構設置一個預設應力，以適應混凝土在建筑工程中的彈性需要，可以有效解決混凝土韌性較差的問題，規避混凝土結構設計上的弊端，并充分發揮混凝土材料優勢，達到減輕結構重量，提高韌度以及提升耐用性和耐久性的目的。

1 預加應力在建筑結構中的作用

1.1 有利于減少高層地下室的深度

對一些高層建筑來說，地下一層都會建成地下停車庫或地下商場，此時將頂板和底板作為預應力平板，并在局部配備發電機房、電房等高層深度挖掘所需要的設備，可以有效降低地下室舉架高度，從而降低水壓力，減少地基挖掘深度，達到降低成本投資的目的。

1.2 有利于減少建筑物的樓層層高

普通樓房單間跨度一般為6～9m，多采用普通鋼筋混凝土樓板結構。每層樓板之間要占據間距距離為700～1 000mm。若采用預加應力混凝土結構，可以使每層樓層間距縮短500mm。

1.3 有利于改善結構的使用功能

預加應力在建筑工程中可以滿足業主對樓體屋內布局的多種要求，隨意變化設計結構，可在任意位置設置隔墻，使設計方案更加靈活。由于預加應力結構具有變換容易的特點，因此不僅能夠滿足業主空間結構變更的要求，還能提升房屋設計檔次。另外，預加應力應用過程中取消了室內明梁，避免了管線鋪設和通風管道設置占據樓房空間的問題，使樓房顯得更加寬敞明亮，給人一種不擁擠的感覺，在視覺上擴大了室內面積。

1.4 可以提升混凝土施工效率

預加應力在建筑工程中減少了混凝土鋼筋用量，節省了相當一部分開支。同時，預加應力還可以提高混凝土韌性與抗裂性，使鋼筋使用效率大大增加。另外，在建筑結構中應用預加應力后，樓板模板就可進行拆除，不僅提高了施工速度，還加強了施工效率，加快了施工進度。大量施工實例證明，預加應力平板的施工速度要快于一般梁板體系，有效縮短了工程工期[1]。

2 預加應力在建筑結構中的應用

2.1 在施工框架結構中的應用

框架結構是施工中的受力和受彎部分，當梁跨度增加時，受到的彎力也會增大，此時普通鋼筋難以滿足建筑受力要求，需要提升配筋率。如果將預加應力應用到框架結構中，可以有效降低主要結構拉應力，從而改善構件受力程度。例如，某公司倉庫梁的跨度為30m，框架頂層邊柱為大偏心受壓構件，可以采用預加應力解決該問題。目前，預加應力在國內框架梁結構中的應用范圍越來越廣，在室內結構中，現澆預應力框架結構伸縮縫最大間距已經達到了175m。相信隨著相關技術的發展，一定會現多跨連續超長結構。

2.2 在高層建筑轉換層結構中的應用

在高層建筑結構中，預加應力有著很大的發展空間，尤其是當無粘結預應力混凝土平板和預應力混凝土扁梁用于高層建筑樓蓋中時，通過預加應力可以有效降低樓層層高，簡化模板并減短施工工期。預加應力不僅可以應用在樓蓋施工上，還可以應用于大跨度以及大空間部位柱網轉換時的橋梁結構之中。在高層建筑中，用于保溫作用的復合預加應力混凝土墻板具有較為廣闊的發展前景，在目前高層建筑外墻墻體建造上，大多數材料都是紅磚、小型砌塊，實心混凝土或玻璃幕墻，預加應力復合混凝土使用頻率并不高，所以我國建筑工程墻體外墻材料改革勢在必行[2]。

2.3 在圓筒形建筑結構中的應用

在圓筒形建筑結構中，水平壁內會產生較大的環向拉伸力，壁內豎向彎矩越往下力越大，這使得圓筒形建筑在使用中容易出現滲漏問題。預加應力在圓筒結構中主要有環向無粘連和豎向有粘連兩種模式。一般來說，圓筒結構建筑對混凝土抗裂性能要求較高，在這種結構中應用預加應力主要是利用預加應力主動軸力來抵抗混凝土拉伸力，從而提高混凝土抗裂性能。

2.4 在高聳建筑結構中的應用

高聳結構是指類似于電視塔、通信塔以及燈塔等結構的建筑，這種建筑構造特點是具有超高的高度，預加應力技術在此類建筑中發揮了絕對的優勢。例如，北京中央電視塔，高度為405m，它的塔基、塔座以及塔樓都應用環向預加應力技術;再如，天津電視塔，高度為415.2m，南京的電視塔，高度也達到了302m，這些建筑都是在粘結預加應力筋基礎上施加了預應力。所以，預加應力技術有相當堅實的技術基礎，相信在建筑工程中的具體實例也會越來越多。

2.5 在橋梁建筑結構中的應用

橋梁框架結構是一種受動荷載為主的結構模式。預加應力技術在我國橋梁建筑工程中的應用范圍主要是箱型橋梁與T型橋梁，預加應力能夠有效增大橋梁跨度，實現自移模架、頂推施工以及懸臂施工等操作。利用預加應力技術進行橋梁施工時，不必在橋下設置支架，同時不影響橋下河流流通，對橋下交通行駛以及施工精度也不會造成任何影響。例如，在立交橋設計時，為了減小引橋長度，可采用鋼梁處于無應力預供狀態，減少向下的壓力，將梁向上拱起;再如，哈爾濱的中心立交橋，采用的就是預加應力施工技術[3]。

2.6 預加應力在調整結構內力中的應用

預加應力對調整結構內力也具有顯著作用。現代預加應力技術主要特征是將樓體由原來簡單的結構類型變成復雜的預加應力結構，從而解決原有建筑施工中結構設計不足的問題，起到優化結構的作用。另外，預加應力的剛結構以及疊合結構中采用預應力技術也逐漸趨于成熟，工程上實例也會越來越多。

3 結語

目前，預加應力技術越來越完善，預加應力憑借優良的結構性能已經成為當今最有發展前景的建筑結構之一。希望通過本文研究，能夠引起相關技術人員的注意，加大預加應力技術研究力度，使其在建筑工程領域中發揮更好的作用。

參考文獻

[1]龐爾宏.建筑工程中預應力管樁地基的施工技術[J].山西建筑，2018（32）：84-85.

[2]李娜.淺析建筑工程中預應力技術的應用[J].中外企業家，2018（14）：71.

[3]林小偉.試論預加應力在建筑結構中的應用[J].南通職業大學學報，2007（1）：91-94.