祝仰利

【摘 要】隨著現(xiàn)代化技術的不斷發(fā)展，預應力鋼骨混凝土梁作為一種新型的建筑結構形式，既具有鋼骨混凝土結構的特點，也具有預應力結構的特點。本文從預應力鋼骨混凝土梁的受力性能、設計理論以及在工程中的應用出發(fā)，淺要分析了這種結構的應用與發(fā)展，以供參考。

【關鍵詞】預應力；預應力鋼骨混凝土；受力性能

預應力鋼骨混凝土是當前社會經(jīng)濟發(fā)展以及技術水平提高的產(chǎn)物，它不僅具有預應力結構的特點，還具有鋼骨混凝土結構的特點。隨著城市建設的不斷發(fā)展，城市中不斷涌現(xiàn)出了高層、超高層、大跨度等大型建筑，并由于人們生活水平的提高，對建筑物也提出了更好的要求，在建筑工程施工過程中，為了提高工程的抗震性能以及穩(wěn)定性，我們將這種新型的結構形式運用在施工中，實踐著證明，這種結構形式能夠有效的保證建筑工程的質量，具有十分廣闊的發(fā)展前景。

相對于預應力混凝土梁而言，預應力鋼骨混凝土梁的抗震性能、抗剪承載力、剛度等性能都優(yōu)于預應力混凝土梁，并且具有施工簡便的優(yōu)點，但是在該結構施工中，一方面會受到鋼筋布置的限制，另一方面會增加鋼材的用量，極大的浪費了工程的經(jīng)濟成本。

與鋼骨混凝土梁相比，預應力鋼骨混凝土梁具有以下幾種優(yōu)點：（1）可以避免裂縫的出現(xiàn)或者發(fā)展；（2）能夠控制建筑的撓度；（3）可以有效的放大建筑的跨高；（4）比鋼骨混凝土的鋼材用量少。但是預應力鋼骨混凝土梁的施工工序比較復雜，需要在施工中采用先進的技術進行。

1.受力性能研究

1.1靜力試驗研究

在某市的建筑工程中，采用的預應力鋼骨混凝土梁結構進行施工，在該結構施工過程中，工程師對其進行了大尺寸模型靜力試驗，并需要對整個施工過程進行全方位的監(jiān)測與管理。為了在試驗過程中取得建筑結構的真實受力情況，研究者可以將實驗模型設計成一個3層的建筑結構模型，并在該模型的頂部適當加設重力，從而使模型與實際結構受到同等比例的受力。

在工程師測試的過程中，其主要內容包括以下幾個方面：首先，需要對混凝土與工字型鋼材的受力情況進行測試；其次，需要對建筑的負載能力以及撓度曲線進行測試；再次，需要對建筑工程因荷載過大在引起的裂縫以及裂縫的發(fā)展趨勢進行測試；最后，需要對裂縫施工后的所有情況進行測試。通過長期試驗結果證明：（1）如果施工人員對建筑工程的剪力連接件設計合理，那么鋼骨與混凝土就可以保持一致的工作，而且在建筑結構梁上發(fā)生裂縫之前與之后都能夠滿足截面梁的假定結果；（2）在施工過程中，施工人員通過鋼骨的設計與施工可以保證裂縫之間具有均勻的間隔，并能夠控制裂縫的發(fā)展趨勢，降低裂縫變寬的可能性，當施工人員將預應力鋼骨混凝土梁卸載之后，經(jīng)過一夜的時間之后再對其進行觀察，發(fā)現(xiàn)這種施工效果佳。

為了對預應力鋼骨混凝土梁的受力情況進行全方位的監(jiān)測，需要在該梁中埋設適量的鋼筋，并對其進行跟蹤檢測，從而分析出預應力鋼骨混凝土梁內部與建筑上部結構之間的關系。通過對其受力情況的監(jiān)測，得到以下兩點結論：一方面如果建筑結構的上部只有幾層時，受到建筑高度的影響，導致整個建筑的整體性不足，此時上部結構會通過轉換梁將相應的荷載力傳遞到柱或者核心筒當中，此時預應力鋼骨混凝土中的內力會隨著建筑的高度變化而變化。另一方面如果建筑結構的層數(shù)達到一定數(shù)量，那么建筑結構就會具有整體性，此時上部結構就會通過供機制將荷載力傳遞到柱或者核心筒，并且預應力鋼骨混凝土梁的內力會形成一個恒定的值。

1.2低周反復荷載試驗研究

為了解PSRC梁的抗震性能，我們進行了4根不同參數(shù)的梁的低周反復荷載試驗，梁跨度均為4.2m，梁寬為200mm，高為300mm，跨高比為14：1。4根梁中的2根為PSRC梁（PSRC一1和PSRC一2），PSRC一1和PSRC一2預應力度分別為0.75和0.85，PSRC一1對稱配置8根Φ5的鋼絲，PSRC一2對稱配置2根審15的鋼絞線；另兩根則分別為預應力高性能混凝土梁（HPC）和鋼骨混凝土梁（SRC）。

上述試驗數(shù)據(jù)較為系統(tǒng)地研究了PSRC梁的破壞形態(tài)、恢復力模型、變形恢復能力、延性、剛度退化和耗能能力等重要抗震性能指標。研究表明：（1）預應力鋼骨混凝土梁在低周反復荷載作用下破壞形態(tài)為彎曲破壞；（2）PSRC梁的滯回曲線呈梭形，且較豐滿，抗震性能優(yōu)良；（3）PSRC梁的骨架曲線峰值明顯高于SRC梁，說明施加預應力能提高鋼骨混凝土梁的極限承載力；（4）PSRC梁和SRC梁的屈服后剛度退化較為明顯，占總退化剛度的比例也較為可觀，配置預應力筋能顯著提高PSRC梁開裂剛度，但對屈服后剛度影響不明顯；（5）大位移階段，預應力鋼骨混凝土梁的耗能發(fā)展非常良好，反映了其優(yōu)良的抗震性能。

2.工程應用

2.1某大廈PSRC轉換梁

大廈主樓32層，地下3層，高133.7m，因功能需要下面6層為大開間，故在第7層設置一轉換層并兼作設備層，上部26層250mm厚剪力墻支承于此轉換層結構上。設計時考慮了預應力鋼筋混凝土梁和鋼骨混凝土梁等方案，但均存在因截面尺寸過大而引起的強梁弱柱、自重大、設備管道不易鋪設等一系列問題，綜合考慮變形和裂縫控制因素，決定選用PSRC梁。梁跨度8m，一端與1700minxl700mm柱相連，另一端與混凝土核心筒相連，梁截面尺寸850mmx2000mm，鋼骨采用焊接工字鋼梁，截面配鋼率為3.5%，預應力筋采用直線束和曲線束相結合的布筋原則。工程完工后對該PSRC轉換梁的實測結果顯示，其工作狀態(tài)良好，正常載荷情況下無裂縫出現(xiàn)，變形亦很小。

2.2某區(qū)文化中心PSRC梁

該中心是一座集會議、文化娛樂、休閑、展覽及購物等活動于一體的多功能、綜合性建筑。主體結構采用混凝土梁板柱結構和預應力混凝土梁板柱結構；部分大跨度梁由于其截面尺寸等建筑功能要求嚴格，試算預應力混凝土梁和鋼骨混凝土梁后均無法滿足，于是采用預應力鋼骨混凝土梁。梁計算跨度30.9m，兩端與800mm×l500mm的柱相連，梁截面尺寸650mm×1900mm，鋼骨采用A3鋼，預應力筋選用有粘結低松弛高強鋼絞線。對該工程PSRC梁進行了預應力張拉測試分析，結果表明，各項性能指標均滿足設計要求。

3.結語與展望

在現(xiàn)代化社會發(fā)展過程中，我們不斷將預應力鋼骨混凝土梁運用到實際工程中，并對其進行深入的研究，現(xiàn)已初步取得成績，但是在實際工作中國我們還需要完成以下工作：（1）需要對預應力鋼骨混凝土梁的計算理論進行細化，方便工程師的運算；（2）深化對PSRC梁抗震性能和抗震設計方法的研究，并開展疲勞性能和長期性能的研究；（3）開展對與PSRC梁連接的梁柱節(jié)點的承載力、抗震性能以及相應設計方法的研究；（4）將PSRC梁的應用范圍擴大到市政工程、地下結構、港工結構等領域。 [科]

【參考文獻】

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[3]孫光初，張繼文，陳乾.預應力型鋼混凝土梁設計方法探討.江蘇建筑，1996（4）：25-28.