摘要：當(dāng)前，在多層大跨度、大空間建筑、高層建筑樓蓋以及儲倉和消化池等特種結(jié)構(gòu)中?？梢姷筋A(yù)應(yīng)力技術(shù)的身影。在近十多年中，預(yù)應(yīng)力材料、設(shè)備的生產(chǎn)水平和產(chǎn)業(yè)化水平得到很大的提高，工程經(jīng)驗得到豐富的積累，相關(guān)的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)亦趨于大型化和復(fù)雜化。這樣的改變一方面促進了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的多樣化發(fā)展，涌現(xiàn)了一系列新型預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系，如纖維預(yù)應(yīng)力筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、后張預(yù)應(yīng)力疊合結(jié)構(gòu)等；另一方面，它使得傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法不再全面適用，有必要進行完善和補充。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計；若干問題

1.建筑工程中預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)特點

1.1抗裂性好、剛度大

在很多的建筑工程中，最經(jīng)常遇到的問題就是混凝土的開裂問題，這在很大程度上影響了工程的質(zhì)量和破壞了建筑的結(jié)構(gòu)，其主要產(chǎn)生的原因是因為混凝土鋼筋受到剪力和應(yīng)力而產(chǎn)生的形變。預(yù)應(yīng)力混凝土能夠?qū)?gòu)件提供預(yù)應(yīng)力，從而在一定程度上減弱了混凝土受到的應(yīng)力，降低了形變的發(fā)生概率，從而保證了混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高了剛度，增加了耐久性。

1.2節(jié)省材料、重量較輕

預(yù)應(yīng)力混凝土采用的材料具有高強度、高輕度、高耐久性的建筑材料，與普通的鋼筋混凝土相比，在建筑施工中只需要很少的材料就可以達到理想的應(yīng)用效果，因此在結(jié)構(gòu)上預(yù)應(yīng)力混凝土的自重較輕。在施工階段比較具有優(yōu)勢。

2.新結(jié)構(gòu)

2.1預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)

預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土具有承載力高、剛度大、截面小、裂縫易控制等優(yōu)點，適用于大跨、重載結(jié)構(gòu)。課題組進行了10榀接近足尺的大比例預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土框架的豎向靜力及豎向低周反復(fù)荷載試驗，對其破壞形態(tài)、裂縫的開展與分布、剛度變化、彎矩調(diào)幅、抗震性能等特征進行了一系列相關(guān)研究，提出考慮次內(nèi)力包括次彎矩、次軸力的預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的抗彎極限承載力、抗裂度、剛度及最大裂縫寬度計算方法。此外，基于平截面假定推導(dǎo)了不同狀態(tài)下預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的抗彎承載力計算公式。結(jié)合上述研究成果及已有《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ138—2001），在國家規(guī)范及上海規(guī)程中均給出了預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計方法，全面考慮了次內(nèi)力的影響。需要注意的是，國家規(guī)范中抗彎承載力計算公式默認型鋼上翼緣受壓屈服，對于受拉或受壓不屈服的情況可能并不適用，但計算過程相對復(fù)雜。

2.2體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)相比于體內(nèi)預(yù)應(yīng)力具有截面小、自重輕、易更換等特點，故在新建結(jié)構(gòu)及既有結(jié)構(gòu)加固中得到廣泛應(yīng)用。在體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，需要格外注意體外筋的防腐措施，避免體外筋的腐蝕。體外預(yù)應(yīng)力梁與無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁在受力原理上基本相同，故其正截面抗彎承載力可按無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的方法進行計算。但相比無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)尚存在二次效應(yīng)，故其預(yù)應(yīng)力筋的極限應(yīng)力增量要明顯小于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。國家規(guī)范及上海規(guī)程中，結(jié)合國內(nèi)外117個體外預(yù)應(yīng)力混凝土梁的試驗結(jié)果及相關(guān)工程經(jīng)驗，將簡支梁及連續(xù)受彎梁的應(yīng)力增量取為100MPa，對于懸臂受彎構(gòu)件則取50MPa，這種取用常值的做法簡單、可靠。使用階段驗算則參考一般預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的計算方法。在計算縱向受拉配筋率時部分考慮體外預(yù)應(yīng)力筋的作用，折減系數(shù)取為0.2，通過對體外預(yù)應(yīng)力構(gòu)件試驗結(jié)果擬合得到。

2.3纖維增強復(fù)合材料預(yù)應(yīng)力筋混凝土結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，始終存在著鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋等鋼材的腐蝕問題。纖維材料筋的使用則較為徹底地解決了腐蝕問題，其抗拉強度高、耐腐蝕性強、容重小，非常適合作為預(yù)應(yīng)力筋使用。上海規(guī)程中對纖維復(fù)合材料預(yù)應(yīng)力筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行了相關(guān)規(guī)定。有關(guān)條文主要參照了我國現(xiàn)行規(guī)范《纖維增強復(fù)合材料建設(shè)工程應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50508—2010）以及美國ACI440委員會頒布的《預(yù)應(yīng)力纖維增強復(fù)合材料筋混凝土結(jié)構(gòu)》（ACI440.4R-04）。

3.預(yù)應(yīng)力混凝土在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該注意的問題

3.1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計理論

1）抗震性能設(shè)計。要想實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力混凝土的抗震性能最大化，就要對配筋指數(shù)進行綜合的衡量和配置，并且要控制預(yù)應(yīng)力度。在節(jié)點的構(gòu)造上要保持其良好的延展。在實際的配置中，如果預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中配置了縱向的非預(yù)應(yīng)力筋，可以實現(xiàn)減少地震位移的作用，并且能夠結(jié)合鋼筋實現(xiàn)抗震性能，激發(fā)其內(nèi)在的延展性，從而使抗震的能力得到進一步的加強。2）耐久性設(shè)計。預(yù)應(yīng)力混凝土的耐久性設(shè)計一直是結(jié)構(gòu)設(shè)計中研究的重點問題之一，為了保證混凝土在使用期間的安全性和穩(wěn)定性，就要對混凝土的耐久材料進行設(shè)計，在結(jié)構(gòu)上，損壞混凝土結(jié)構(gòu)的機理主要有：鋼筋的腐蝕、堿性集料反應(yīng)等等，這些情況的出現(xiàn)會嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和使用壽命，因此在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)該加大對耐久性能的研究，從而保證整體結(jié)構(gòu)的安全性及穩(wěn)定性。

3.2預(yù)應(yīng)力的設(shè)計方法

在預(yù)應(yīng)力混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，盡量采用模型制作的形式，在此環(huán)節(jié)要注重模型的比例與實際工程中的比例的準(zhǔn)確度，并且計算好在施工中各個環(huán)節(jié)的配筋率。從而保證在實際的工程施工中能夠按照設(shè)計合理有序的進行。這樣能夠在施工環(huán)節(jié)盡量的提升施工進度。同時還要結(jié)合施工材料的情況，在質(zhì)量和體積上進行精密的計算，從而保證結(jié)構(gòu)施工的完整性和準(zhǔn)確度。然后對模型進行測試，對其施加壓力，來檢測其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和實際效果，以在最大程度上能夠提前對預(yù)應(yīng)力的受力情況進行了解，找到其中影響質(zhì)量的原因并解決，避免在實際的工程施工中出現(xiàn)類似的情況。

4.結(jié)論

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該充分的考慮建筑的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性，從整體上提高建筑的質(zhì)量。并且結(jié)合工程的實際，進行預(yù)應(yīng)力施工工藝的選擇，針對具體問題設(shè)計具體的施工方案。保證施工質(zhì)量的同時，充分的將預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)勢發(fā)揮出來，使建筑的抗震、抗?jié)B能力有極大的提升，保證建筑的穩(wěn)定性與安全性，施工技術(shù)人員還應(yīng)該加大對預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的學(xué)習(xí)與研究，以期將這項技術(shù)進行更深層次的改革，幫助其向更大的層面發(fā)展。

參考文獻：

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作者簡介：孫明鍇（1999.10-），學(xué)生，籍貫：河南省周口市，專業(yè)：土木工程，研究方向：房屋建造.