现代建筑预应力结构设计应注意问题分析

　　摘要：近年来，随着我国经济的发展,现代建筑的增多,结构方面的设计工作变得越来越重要。对新的施工技术及新材料的兴起，建筑结构设计也出现了许多新的设计手法，而预应力结构设计就是其中之一。文章主要阐述了现代预应力结构设计的特点，从而针对现代建筑工程预应力钢筋的布筋设计、悬臂梁板的结构设计、预应力框架与固定端设计等方面应注意的结构问题进行了分析，旨在提升大跨度建筑设计的经济性、合理性，有效地有促进建筑业的不断发展。
　　关键词：预应力，结构设计，特点，问题
　　目前，随着建筑业的发展，建筑设计手法的创新，引进国外许多新的施工技术，使建筑结构设计越来越美观，大方，实用性很强。在设计实践中我们只有依据建筑结构特点、荷载系数合理选择预应力结构设计方案，凸显建筑美观实用的综合功能，并有效的降低建筑施工成本投入，才能最终使现代化的建筑更加适应人们丰富的使用需求，使建筑行业以最合理的建设投入及适应性设计才能创造更多的社会效益。
　　1现代预应力结构设计的特点
　　现代预应力混凝土结构是利用高强度材料，采用现代设计理论和先进的施工工艺建造的。这类结构有以下特点：节约建筑材料、降低工程造价、减轻结构自重、改善结构受力性能、减少结构变形、增强建筑物的抗裂及抗渗型、提高结构疲劳强度等等。它是扩大建筑与桥梁等结构物的跨度、降低建筑物楼层高度并相应增加层数、提高经济效益的一种有效途径。
　　与传统的普通建筑结构设计相比，预应力结构设计具有经济、实用、美观、适合于大跨度及大荷载量建筑结构施工的显著特征，因此可以说现代预应力结构设计在建筑领域的成功应用是必然之势，对建筑业的发展起到很大的推动作用。下面主要以现代预应力结构设计要点进行论述，为类似的工程提供有利的参考。
　　2现代预应力结构设计应注意问题分析
　　2.1预应力钢筋布筋设计
　　基于建筑有梁大板结构的布筋曲线及设计方案较为清晰简单的特点，本文主要针对无梁大板结构预应力的布筋曲线及设计问题进行深入分析。
　　（1）一般意义上讲跨中及支座以抛物线的方式规律分布正负弯矩，因此其预应力钢筋的分布形式也应按此规律进行设计。然而在无梁大板结构中或不等跨度结构中，其负弯矩一般仅集中分布于梁柱附近的很小范围内，且一些负弯矩会晋升为正弯矩，因此在预应力钢筋设计中我们应注意防控其在该区域内的弯起不利影响。
　　（2）在布筋形式的选择中我们应尽量在柱区域近处的负弯矩处小部分弯起其预应力筋，并控制其在跨中较大区域范围内的预应力筋保持不变。对于该类控制要求设计者应在图纸中进行详细说明，避免施工中引发在预应力钢筋的布筋曲线环节出现错漏现象。
　　（3）对于边跨板类型的预应力钢筋布筋设计我们应依据板的结构及受力特点摒弃以往四段抛物线的布筋形式设计，而合理的采用二段或三段抛物线布置形式。这是由于通常的四段形式经常造成在边跨梁附近产生较大的应力从而导致板区域再次的抗裂性能无法达标。对布筋方案的选择我们应依据不同的结构设计需求选择最适用的结构布设方案，例如在普通钢筋的设计中可采用布筋占据柱上板带中三分之二、占据跨中板带三分之一的方式确保其结构受力的合理性。对于跨板差值较大的多跨度连续板则应采用长跨集中方向的布筋方式，在短跨向柱上带板可布设三分之二，而跨中板带则可布设三分之一，或者采用均匀布设的方案以达到节省、强化梁带的作用。
　　2.2预应力悬臂梁板的结构设计
　　基于预应力结构技术的特性，其较适用于解决大跨度的悬臂梁板的合理结构设计，然而这个适应度应遵循一定的范围，倘若超过跨度范围，随着其跨度数值的持续增加，则悬臂梁板所需的设计高度及耗费的预应力钢筋材料数量则会明显增加，反而会造成工程建设成本的变相提升，因此为了有效杜绝这一超值现象我们应遵循科学的结构设计原则，并重点控制跨度距离。
　　（1）一般来讲悬臂板跨度距离应控制与4米以下，而悬臂梁跨度则应控制在5米以内为宜。悬臂梁板的科学设计旨在合理的控制、强化悬臂梁板根部拉应力及其结构挠度，而随着悬臂梁板跨度的不断增加，预应力钢筋的用量则会明显持续增多，在这一时期，我们应确保悬臂梁板中压应力的范围，不应令其过大，一般以每平方米不高于3.5KN为宜。同时为了有效实现降低结构自重的目标，我们应用截面形式体现悬臂梁的结构尺寸，并在其根部作加腋处理。
　　（2）适当的对悬臂板增多承担其荷载的明梁配筋用量也是十分必要的。基于悬臂梁板的预应力钢筋布筋曲线常常采用平行直线、斜向直线或抛物线的形式进行布设的现状，本人认为我们在设计及施工实践中应采用便利的斜向直线构建方式，并令预应力钢筋的端部适当的延伸至其中轴线部位形成有效的张拉作用。在悬臂板梁的设计环节我们应通过完善的计算对底部钢筋实施必要的检验，合理杜绝因预应力钢筋设计过于复杂庞大，造成梁板底部钢筋数量不够而发生开裂等现象。
　　2.3预应力框架与固定端设计
　　在结构设计中，框架梁的张拉应力及其固定端均分布于梁柱的节点区域中，在此区域内，柱筋、梁筋及一些局部压力的钢筋会错综复杂的交织在一起。这样不仅令柱、梁等结构钢筋容易出现移位的现象，从而进一步影响框架结构的承载能力，同时还会令分布于此区域内的混凝土难于通过浇捣方式提升密实程度，令各项施工环节难于开展，并使结构质量无从保证。因此我们应合理的设计结构改进方式，令复杂的施工进程得到有效的完善。
　　（1）我们可令预应力的钢筋延伸超过其节点区域，同时在梁中实施必要的锚固与张拉处理。面对预应力钢筋布设较多、较复杂的状况我们可分期、分批、分段的进行张拉锚固处理，合理确保各项处理的间距保持在一千毫米以上，并利用变角器为斜槽的张拉预留起到良好的规范处理作用，当然该种处理方式会在施工材料的用量上造成一定的浪费。当位于梁柱节点区域的预应力钢筋发生柱边张拉现象时，我们应在每层混凝土的浇灌柱环节控制浇筑顶高度在相应层高的三百毫米位置左右，从而合理确保梁预应力钢筋实现尽快的张拉反应以降低梁拆模的响应时间，合理提升施工效率。该种设计方式具有一定的施工难度，需要施工人员具有较高的专业素质与施工技能，从而密切的配合结构设计要求。
　　（2）我们还可通过在梁柱侧面方向或底部进行加腋处理的设计使之成为预应力筋的特色张拉锚固区域，为了实现该设计理念，我们需要确保其锚固区拥有足够宽裕的混凝土面积及充足的局压钢筋，从而有效的防止预应力结构出现开裂的现象。同时在该种设计方式中我们还应通过一定的外在装饰以消除施工中对结构美观造成的不利影响等。
　　3结束语
　　综上所述，通过对现代建筑预应力结构设计要点分析，从创新的角度及其实用性进行论述，从而实现了建筑的不断发展的目标。在建筑业不断发展的将来，我们只有充分把握其综合性能选择合理的设计方案，在设计实践中不断总结、不断汲取经验，依据设计规则进行创新的适应性设计，才能最终切实促进建筑预应力结构设计的安全、高效、经济、美观、合理，并最终促进建筑设计行业的全面发展。
　　参考文献
　　[1]刘硕敏：《现代预应力结构耐久性(碳化)数值计算》，《江苏大学学报》，2009(2)。
　　[2]刘荣桂：《大气环境下预应力结构的耐久性设计理论》，《江苏大学学报》，2006(6)。

《现代建筑预应力结构设计应注意问题分析》

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