李小燕

摘要 : 地下室采用預應力混凝土樓蓋能減少地下室層高和埋深，并簡化施工，從而取得直接或間接的綜合經(jīng)濟效益，且能有效的控制結(jié)構(gòu)的中后期收縮及溫度裂縫。本文作者介紹了預應力混凝土結(jié)構(gòu)的特點及其應用以供各位同仁參考。

關鍵詞 : 預應力混凝土結(jié)構(gòu) 特點應用

前言

預應力混凝土技術(shù)目前已廣泛用于各類建筑結(jié)構(gòu)，由于其提高了結(jié)構(gòu)剛度和抗裂性，較大幅度減少梁截面高度及板厚度，使建筑高度降低，增加了結(jié)構(gòu)的跨度。預應力混凝土技術(shù)是我國在“九五”計劃期間在建筑業(yè)重點采用和推廣項目，隨著建筑科技的不斷發(fā)展，預應力技術(shù)也取得了長足的進步，從結(jié)構(gòu)設計理論和方法、材料和施工工藝、規(guī)范規(guī)程等方面均已成熟，應用日益普及，近年發(fā)展迅速。

一、預應力混凝土結(jié)構(gòu)的特點及應用

預應力混凝土是通過張拉預埋在混凝土中的預應力筋，使混凝土截面受到某種量值與分布的內(nèi)壓力，以部分或全部抵消使用荷載產(chǎn)生的拉應力。預應力建立后，預應力筋受拉，混凝土受壓，組成一個自平衡系統(tǒng)。從實效上看，預應力提高了混凝土的抗拉能力，使得必須帶裂縫工作的普通混凝土結(jié)構(gòu)可以不開裂或裂縫寬度大大減小，從而提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度及耐久性，這是預應力混凝土結(jié)構(gòu)最重要的特點。

預應力鋼筋按照能否與混凝土產(chǎn)生粘結(jié)分為有粘結(jié)筋和無粘結(jié)筋。有粘結(jié)筋能充分發(fā)揮預應力筋的強度，無粘結(jié)筋施工方便，得到廣泛使用，我國已建成的無粘結(jié)預應力混凝土工程面積逾1億㎡，預應力鋼筋耗量已占全世界的1/3。

大跨梁式結(jié)構(gòu)采用后張預應力混凝土技術(shù)的優(yōu)勢是眾所周知的。近年來，預應力無梁平板大量用于地下室，采用這種結(jié)構(gòu)形式的初衷主要是減少地下室層高和埋深，并簡化施工，從而取得間接的綜合經(jīng)濟效益，但在實踐中發(fā)現(xiàn)，有填土或人防的地下室樓蓋，部分地下室底板采用優(yōu)化的預應力無梁平板結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)直接造價比普通梁板結(jié)構(gòu)有較大降低，一般在每平方米50～150元左右，當然造價的降低與前幾年預應力材料及體系價格走低、市場的成熟與蓬勃壯大也有直接的聯(lián)系。正因為這些直接和間接的可觀經(jīng)濟效益，該結(jié)構(gòu)型式受到地產(chǎn)商的青睞，短短幾年時間，在建筑工程中，預應力混凝土技術(shù)從傳統(tǒng)應用領域迅速向地下室傾斜，地域上從廣東、北京等應用較廣的地區(qū)向上海地區(qū)、湖南、江西、西安等地蔓延，西南部分省市、內(nèi)蒙也即開始使用。

二、預應力混凝土技術(shù)成熟，設計施工有章可循，結(jié)構(gòu)安全可靠

預應力結(jié)構(gòu)一直都是我國《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》、《混凝土結(jié)構(gòu)施工驗收規(guī)范》的重要組成部分，為適應現(xiàn)代預應力技術(shù)的發(fā)展，國家相繼頒布了《預應力混凝土結(jié)構(gòu)設計建議》、《無粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、《預應力混凝土結(jié)構(gòu)抗震設計規(guī)程》、《建筑工程預應力施工規(guī)程》及預應力材料及體系方面的一系列標準，這些規(guī)范規(guī)程標準的出臺，使預應力混凝土技術(shù)更加成熟，設計施工有章可循，結(jié)構(gòu)安全可靠。預應力混凝土結(jié)構(gòu)在全世界已經(jīng)使用了近70年，無粘結(jié)預應力結(jié)構(gòu)在美國也使用了近40年。

三、地下室采用后張預應力混凝土平板樓蓋的必要性

1) 減少地下室埋深及基坑開挖深度的需要。為解決抗浮問題，可以用增加地下室頂板及底板厚度、抗拔樁這些被動措施，但成本高。降低地下室層高，減少水壓力是最有效、最經(jīng)濟的辦法；降低層高，還可以減少外墻砼用量、土方量、防水材料、及支擋結(jié)構(gòu)費用。

結(jié)構(gòu)超長、防水、抗裂安全性的需要。由于地下室留永久結(jié)構(gòu)縫會影響覆土景觀、容易漏水且難以根治，

還影響主體結(jié)構(gòu)的埋深，雖然在材料及施工上可以采取一些措施，但現(xiàn)實上由于種種原因，在普通的民用建筑中，控制裂縫的一些措施往往難以落實。預應力是主動力，而且數(shù)值可調(diào)可控，與其他被動方法相比，對控制混凝土結(jié)構(gòu)的中后期收縮及溫度裂縫更有效，可靠性更高，此外預應力筋可兼顧抵抗外力與收縮溫度應力，因此也是最經(jīng)濟的方法，這已被眾多的工程實踐所證明。

3）當主樓與地庫基礎類型不同時，由于板結(jié)構(gòu)平面外剛度較小，次內(nèi)力較梁結(jié)構(gòu)小，更適宜。

四、地下室采用后張預應力混凝土平板樓蓋的經(jīng)濟性

采用預應力混凝土無梁平板結(jié)構(gòu)可以降低樓面結(jié)構(gòu)的造價，主要原因有：

1）普通鋼筋用量減少。因為：①預應力筋強度高，性價比高。預應力筋強度設計值1320Mpa，普通鋼筋HRB335、HRB400的強度設計值分別為300Mpa、360MPa，其強度比值分別為4.4、3.67，而綜合單價之比大致為3～3.4；，②同一條預應力筋在跨中作底筋而在支座又彎上做面筋，長度遠小于等量的普通鋼筋正負筋之和，使預應力筋的使用效率大大提高； ③無梁板充分利用了混凝土的抗剪能力，較有梁結(jié)構(gòu)箍筋用量省很多；④預應力結(jié)構(gòu)強度和抗裂控制配筋是協(xié)調(diào)的，不需要為控制裂縫增加普通配筋，而普通混凝土結(jié)構(gòu)地下室底板底面、露天或有填土的頂板頂面裂縫控制要求較高（一般裂縫寬度≤0.2mm），為滿足裂縫寬度要求，（非人防區(qū)）普通結(jié)構(gòu)配筋一般要增加配筋20%—25%左右。

2）減少了預應力筋用量。在柱頭處加托板，使結(jié)構(gòu)的斷面與彎矩圖較充分地協(xié)調(diào)，減少了預應力筋用量。

3）模板及混凝土用量較普通梁板結(jié)構(gòu)少。這兩項減少抵消混凝土標號的提高影響后還有節(jié)省。

4）地下室高度減少的間接效益。降低結(jié)構(gòu)高度從而降低了地下室層高，可以減少內(nèi)外墻及柱混凝土用量、土方量、防水材料、支擋結(jié)構(gòu)及抗拔樁費用，按照經(jīng)驗，層高每減少100mm,無抗拔樁時節(jié)省5～8元/m2，有抗拔樁時節(jié)省30～40元/m2左右。

大量的工程實踐及對比分析表明，結(jié)構(gòu)選型及設計合理的預應力無梁樓板結(jié)構(gòu)已經(jīng)不斷地改寫著無梁板結(jié)構(gòu)比有梁板結(jié)構(gòu)造價高的傳統(tǒng)觀念。

五、預應力無梁樓板施工更方便，速度更快

普通鋼筋混凝土由混凝土和普通鋼筋構(gòu)成，預應力混凝土是在普通鋼筋混凝土的基礎上，加入少量高強預應力鋼筋，置換出較多量的普通鋼筋。由于基本材料沒有變化，因此施工方法和過程基本是一樣的，只是增加了預應力筋鋪設和張拉工序。預應力工程量一般僅占總工程量的4%～8%。

采用預應力混凝土平板結(jié)構(gòu)，施工進度可以加快，這主要是因為：1)預應力混凝土平板結(jié)構(gòu)取消了許多梁，模板用量明顯減少，而且模板安裝簡單方便，節(jié)省時間；2）采用預應力混凝土平板結(jié)構(gòu)后，樓面結(jié)構(gòu)的普通鋼筋用量將減少，而且減少的大多是綁扎費時費力的梁鋼筋，平板鋼筋綁扎快捷方便，預應力筋與普通鋼筋的綁扎可以交叉進行，節(jié)省時間；3）當混凝土強度達到設計強度的75%時即可進行預應力筋的張拉，張拉過程中可以照常進行上一層樓面的施工。張拉完成后，即可拆除模板，而預應力張拉不占施工工期，節(jié)省了時間；4）預應力結(jié)構(gòu)后澆帶預留時間可相對短一點。大量工程實例表明，并不會因為采用了預應力而增加工期，相反，預應力平板的施工速度要快于一般的梁板體系，這與常規(guī)想象有很大的不同。

由于以上預應力無梁結(jié)構(gòu)施工省人力、省模板及鋪材、模板周轉(zhuǎn)加快、施工周期縮短（從而使人工費用減少）的特點，有過體驗的土建施工單位，更樂于這種結(jié)構(gòu)的施工。

六、 預應力混凝土結(jié)構(gòu)可以象普通結(jié)構(gòu)一樣分期分塊施工或采用不同的結(jié)構(gòu)形式

對于尺度較大的結(jié)構(gòu)，預應力混凝土結(jié)構(gòu)可以象普通結(jié)構(gòu)一樣分期分塊施工，只需要在先施工的結(jié)構(gòu)中埋入較短的無粘結(jié)預應力筋，待后澆帶澆注達到一定強度后張拉短筋連成整體即可。

預應力混凝土結(jié)構(gòu)也可以象普通結(jié)構(gòu)一樣有高差錯位，地庫部分用無梁板結(jié)構(gòu)，高層部分利用室內(nèi)外高差做梁板結(jié)構(gòu)，以滿足結(jié)構(gòu)規(guī)范的有關要求。

七、地下室底板采用預應力混凝土無梁板結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性

對于地下水壓力較大的地下室底板，采用預應力混凝土無梁板結(jié)構(gòu)，除具有頂板的上述優(yōu)越性外，還可省去底梁磚模及地梁鋼筋工序及工程量，減少防水材料用量，明顯加快施工進度。

八、結(jié)束語

由此可見，地下室采用預應力無梁板結(jié)構(gòu)減少地下室層高和埋深，帶來直接或間接的經(jīng)濟效益。地下室多為超長、連體結(jié)構(gòu)，預應力控制混凝土結(jié)構(gòu)的中后期收縮及溫度裂縫更有效，可靠性更高，從而提高了結(jié)構(gòu)的耐久性。另外無梁樓板比有梁樓板簡化了施工工序，施工更方便，速度更快。因此地下室有必要采用后張預應力混凝土無梁樓蓋，且本身比普通梁板結(jié)構(gòu)更具優(yōu)越性。

參考文獻

［1］混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范? GB 50010-2002? 中國建筑工業(yè)出版社，2002

［2］陶學康主編 . 后張預應力混凝土設計手冊 . 中國建筑工業(yè)出版社，1996