浅谈高效预应力混凝土技术应用

　　摘要：高效预应力混凝土技术是指应用混凝土强度在C40级以上，钢材强度在1470Mpa以上高强度钢丝和钢绞线，以及相应的张拉、锚固体系和技术的预应力混凝土技术。在使用高效预应力混凝土的工程中，既节约了大量钢材和混凝土，又满足现代工程所需的大跨度、大开间的使用功能要求，还能有效减轻结构自重，进一步降低造价。本文在此对高效预应力混凝土技术应用做了粗浅探讨。
　　一、 高效预应力混凝土的特点
　　㈠广泛采用高强度材料：目前国内预应力混凝土结构中常用的混凝土强度等级从C40到C80，甚至达到C100以上，预应力钢绞线的极限抗拉强度可达1860MPa。
　　㈡按照现代设计理论设计：如抗震设计理论、延伸设计理论等，通过合理确定结构预应力度和截面配筋指数，大大改善了高效预应力结构的抗震性能、正常使用功能等。
　　㈢先进施工工艺的运用：近年来，随着高吨位、大冲程千斤顶的应用和多种锚固体系的开发等，为高效预应力混凝土结构的大规模推广应用提供了技术基础。
　　二、高效预应力混凝土结构对材料的要求
　　㈠预应力筋，对预应力筋的基本要求为：
　　1.高强度、低松弛。高强度的预应力钢筋是高效预应力混凝土结构的基本前提之一。若钢筋的强度不高,结构中的有效预应力可能所剩无几。而钢筋的松弛小,显然构件中的预应力损失也较小。
　　2.较好的塑性及良好的加工性能。为保证构件在破坏以前有较大的变形性能,要求预应力钢筋要有足够的塑性变形性能。在施工中,预应力筋在锚具需要弯折、徽头,因此预应力筋必须满足一定的加工性能。
　　3.耐腐蚀,对应力腐蚀不敏感。
　　4.非金属预应力筋与高强预应力筋相比,具有抗拉强度高、耐腐蚀性能良好、密度小、线膨胀系数与混凝土相近,温度影响较小。
　　㈡高效预应力混凝土必须具备以下特点：
　　1.强度高而且早期强度不能过低,变形能力均匀。
　　2. 收缩小、徐变小。
　　3. 耐久性能优良。目前,随着我国混凝土技术的进步,高强高性能混凝土已能基本满足需要,但也存在一些问题,如C80(以上的混凝土生产性能不够稳定,普通高强商品混凝土的收缩较大、含气量高等。
　　㈢施工工艺。受力性能优良的预应力构件,一方面取决于合理的设计,另一方面与合理的施工工艺密切相关。简单地说,预应力筋的张拉与放张顺序、预应力筋施工位置的准确性等将十分明显地影响结构构件的受力性能。
　　三、 高效预应力混凝土的几种结构体系
　　㈠无粘结现浇预应力平板结构
　　无粘结现浇预应力平板结构的特点
　　1.较大的跨度。预应力混凝土梁、板的经济跨度比钢筋混凝土的要大50%一100%,跨度增大,所需要的柱子及基础也就相应减少。
　　2.布置灵活。梁和板的跨度大了,房屋内部可以没有柱子或只有很少几根柱子,使室内布置更为灵活,可以随意分隔,隔墙的重新布置也比较容易,能适应使用功能的改变。
　　3.板厚较薄现浇后张无粘结预应力平板的厚度可以做到普通钢筋混凝土板的2/3或更薄,因此有利于降低高层建筑的层高与总高度。当建筑物总高度有限制时,无粘结预应力平板结构比钢筋混凝土平板结构每10层大约可增建1层。
　　4.使用性能好。容易做到挠度和裂缝的控制,也容易做到不渗漏。可以作为汽车库的自防水屋面而不需要增加其它防水措施。
　　5.抗腐蚀性强。涂有防腐油脂外包塑料套管的无粘结筋具有双重防腐能力。
　　6.伸缩缝间距大具有足够的预压应力以抵消混凝土收缩和温度引起的应力,因此可以加大伸缩缝的距离或取消伸缩缝。据文献记载,采用现浇后张平板,高层建筑不设伸缩缝的建筑长度最大可达140mm。
　　7.管线设置方便。一定厚度的现浇无粘结平板可敷设一般管线,采用扁梁的后张楼板扁梁之间的空间可以布置其它外露管线。
　　㈡常用的几种后张无粘结楼板体系
　　1.无梁平板:板直接支承于柱的等厚度双向平板,适用于办公楼、医院、旅游、公寓等大柱网间距的建筑。经济跨度一般为7-12m,多跨连续平板一般采用的跨高比约为40-50。
　　2.带托板平板：有利于增加楼板的刚度,同时又保持无梁平板施工方便的优点。增加托板后,与无梁平板相比,经济跨度可扩大到12-15m,适应于荷载或跨度更大的建筑。
　　3.带扁梁平板:适应于商场、学校、停车库等要求柱网的一个方向大、另一方向小的多层建筑。扁梁的布置在长跨方向,扁梁之间的短跨布置单向板。扁梁凸出于板下的高度一般不超过板厚,扁梁的跨高比约为22-28,板的跨高比约为40-45,扁梁的宽度b约为梁高h的3-6倍。
　　4.双向密肋板:是为减少混凝土用量和减轻结构自重而采用的一种大柱网楼面体系。柱网两个方向的跨度通常是相等或接近的,肋梁方格采用塑料模壳形成。当用1.2m或1.5m见方标准模壳时,经济的跨度约为10-15m。板厚约:)−−,肋梁的跨高比约25-30.
　　㈢无粘结预应力混凝土现浇框架结构
　　1.无粘结预应力混凝土现浇框架结构的主次梁布置方式
　　⑴横向(跨度)为主梁、纵向(开间小)为次梁。主梁一般采用预应力混凝土结构,次梁跨度较大时,也可采用预应力。这种布置方式允许设备管道穿过主梁腹或与次梁平行。
　　⑵纵向为主梁,横向为次梁。大跨度的次梁采用预应力混凝土结构,主梁为普通钢筋混凝土梁(或预应力混凝土梁)。这种布置方式的优点是结构高度可降低,并能改善前一种布置中框架边柱的大偏心受力状态。
　　2.无粘结预应力混凝土现浇框架结构的特点
　　⑴结构跨度大,使用性能好,节约钢材;柱网尺寸大,生产工艺布置灵活。
　　⑵采用集团束配筋和高效锚固体系,框架梁截面较为经济,锚固体系性能可靠。
　　⑶采用部分预应力理论设计及混合配筋方式,所设计大跨度框架结构在使用状态下可控制裂缝与挠度;在承载能力极限状态下,具有较好的延性和吸收能量的能力。
　　四、 结语
　　高效预应力混凝土结构应用现状,总体来说是增长较快,前景乐观。高效预应力混凝土结构的应用范围、规模逐年提高,专业化的设计施工队伍逐渐壮大,而且广大相关人员的认识逐步明确、清晰,因此,高效预应力结构在建筑工程中的发展前景十分乐观

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