關于預應力混凝土大板結構設計分析及其展望

王高寒

摘 要 現如今，我國房地產行業飛速發展，高層建筑的數量明顯增多，而常見的梁板結構體系不能順應建筑結構在功能方面的需要。在混凝土大板結構中，后張無黏結應力混凝土大板是一種較為常見的結構形式，本文將主要對預應力混凝土大板結構設計問題進行分析。

關鍵詞 建筑工程;預應力混凝土大板結構;實例分析

1預應力混凝土大板結構概述

預應力混凝土結構通常指的是建筑結構未受到外荷載時，采取人為措施使結構內部呈現應力狀態。在結構使用過程中，受拉應力作用的區域會先承受壓應力。而壓應力與使用中產生的拉應力是一對作用力，二者相互抵消后可有效提高結構的剛度，減小裂縫的深度。

1.1 工程適用條件

很多建筑工程均可采用預應力混凝土大板結構，如某建筑，其為井字形平面，每一樓中有8戶居民，建筑的層高為2.8m，建筑的檔次較高，建筑室內不可出現梁結構。但傳統的梁結構無法滿足這一需要，而在建筑施工中，應用預應力混凝土大板結構可避免建筑內部出現梁結構，同時還可提高布置的靈活性，充分體現了建筑的實用價值。

1.2 大板和小樓板之間的設計差異

首先，隔墻荷載設計。房建結構設計中應嚴格遵守設計的規范和要求，普通的程序則不能充分結合實際輸入隔墻的荷載，其通常是將隔墻的重量分攤到整個大板結構當中，并選擇砌塊材料為隔墻的主要材料。其次，變量彈性扭矩設計也是非常重要的內容。次梁、樓板和預應力均可引發邊梁彈性扭矩，其中最為常見的因素為預應力。對此，在邊梁設計中，工作人員需結合實際調整梁結構的寬度和鋼筋的面積[1]。最后是模板的開洞處理，工作人員要采取有效措施做好大板房間分隔工作，且設置不同類型的井道口，設計大板時注意妥善處理開洞問題。

2預應力混凝土結構設計要求分析

預應力混凝土結構在預應力張拉施工和工程應用階段應具有較強的安全性，及良好的延性變形能力，而且其撓度和反拱也需在合理的范圍內。再者，要求結構多個截面裂縫的寬度在合理的范圍內，從而保證預應力與非預應力筋在工程施工中不會出現銹蝕問題。在工程設計中，設計人員需考慮工程承載力的極限值以及日常應用中的狀態，做好結構強度和材料應力的計算工作。

在無黏結預應力混凝土多跨連續結構當中，偶然事件會使跨預應力筋無法充分發揮其作用，根據無黏結的特點可知，其他的跨預應力筋也無法有效發揮出其作用與價值。為確保日后不會出現連續倒塌的問題，要將預應力筋失效時可能出現的情況作為考量的重點內容，且取偶然作用同時出現的可變荷載，結合不同材料的標準強度完成結構承載力的補充設計工作。

在正常極限狀態下，一般采取荷載短期效應組合設計的方式，其可確保結構構件的變形與裂縫均處于規定的范圍內。為減少結構變形對外觀和使用功能的影響，相關人員還需嚴格限制構件的撓度或反拱值。預應力鋼筋主要利用鋼絲來構成高強鋼絲束和鋼絞線，因此其也容易出現鋼筋表面銹蝕的現象，在設計中需加大裂縫寬度的控制力度[2]。

3預應力混凝土結構的設計的主要內容

預應力混凝土結構設計是一項復雜的工作，其內容較多，如施工設計驗算、適用性驗算、承載力設計等，以下筆者就上述內容予以簡要分析與闡述。

3.1 施工設計驗算

施工中，確定預應力荷載時，應清除第一批預應力損失后的有效應力，并結合工程實際來確定其他的荷載情況。明確施工條件后，方可開展工程施工驗算。施工人員要在支撐條件下具有較高的安全性，而且在施工中，結構材料應力需在標準允許的范圍之內，且在工程施工中注意采取有效措施，加大對應力筋的控制力度。

3.2 適用性驗算

對于預應力混凝土結構中的荷載撓度計算，必須確保撓度值在標準的要求范圍之內。以當前規范與裂縫控制的要求來控制黏結預應力混凝土結構裂縫，保證預應力混凝土結構受到較大荷載的情況下，依然不會出現明顯的損傷。

3.3 承載力設計

設計階段，工作人員要科學設計預應力混凝土的多個截面，同時在設計中合理預測預應力出現次彎矩的條件，以混合配筋的方式來完成預應力筋配置工作，優化結構的抗震性。

4預應力混凝土大板結構設計應用

4.1 工程概況

某工程為高層商住兩用樓，其主要應用框剪結構，層數為28層，地下室共兩層，裙房共四層，四層是結構轉換層，單層的建筑面積為987平方米，樓板厚度為120mm，轉角和柱位均設有短肢剪力墻。主梁的最大跨度為8m，部分次梁和部分大梁會橫向穿過住戶房間，室內明梁最高的高度為700m，這明顯影響了建筑的使用功能。對此，在設計中，要將建筑主體結構轉換層的標準層樓板替換為有黏結預應力大板結構。

經多次協商和討論后，設計人員決定取消室內明梁，只保留住戶分隔墻中的主梁和外墻圈梁，且預應力板應設置為橫向的受力構件，板的厚度為200mm左右，預應力筋通常以樓板承受的應力曲線來完成布置工作，且全部為一端固定，一端張拉。張拉端通常設置在中央剪力墻的內側和外側圈梁上。預應力張拉的過程中，要將應力控制和伸長值校核充分結合，由設計方提供設計伸長值，規定張拉伸長值在計算值的5%～10%之間。再者，控制應力需充分滿足工程設計的要求。

4.2 設計要求

結構在預應力張拉施工的過程中會產生多種作用，所以有必要積極采取科學有效的措施提升預應力混凝土結構的穩定性，完善結構性能。預應力混凝土結構應具備較強的延性變形能力。同時要求預應力混凝土大板的撓度和反拱不得超過規定范圍。

此外，在設計中，結構截面裂縫的寬度也需控制在相對科學合理的區間內。設計的過程中，設計人員要結合承載力極限的狀態及使用狀態，完成結構驗算和材料應力驗算工作，讓結構受到突然的外力作用時可有效確保結構的安全性及穩定性。針對無黏結預應力混凝土多跨連續結構，相關人員需考慮外力作用對預應力鋼筋狀態所產生的影響。只有充分了解無黏結鋼筋的基本特征，才能強化預應力的效果，若預應力鋼筋混凝土處于極限狀態時，則設計人員需根據荷載短期效應完成設計工作，從而有效的控制結構變形和裂縫的寬度。

5結束語

綜上所述，預應力混凝土大板結構在高層建筑設計和施工中得到了廣泛應用。在結構設計中，設計人員需結合工程實際，完善工程設計的綜合水平。在高層建筑中應用預應力混凝土大板結構形式，可有效減輕樓層的重量，并且也有利于提升工程的經濟效益。

參考文獻

[1] 于海.論對預應力混凝土大板結構的設計[J].中國科技投資，2014，（A03）：319.

[2] 王淳.關于后張法有粘結預應力施工技術[J].信息記錄材料，2017，（08）：61-62.