摘要：随着科技的进步发展，预应力技术也得到不断发展，当前预应力技术已经深入到土木工程施工的各个领域，其保障着整个工程结构的稳定性和使用的安全性。因此建筑工程预应力对建筑工程的整体结构具有非常重要的影响。本文简要阐述了预应力技术的相关概念和特点，对预应力技术的施工工艺进行探讨，最后对预应力技术在建筑结构设计中的应用进行了研究分析，旨在提高建筑工程的质量。
关键词：建筑工程；预应力技术；应用
建筑工程预应力施工技术是我国建设部重点推广施工新技术之一，现阶段建筑工程预应力施工技术应用逐渐广泛，在建筑工程施工过程中发挥着非常重要的作用。城市化建设的快速推进，促进了建筑工程的发展，同时建筑工程类型和规模也不断在变化，使得建筑工程预应力施工技术的要求也不断提升。
一、预应力技术概述
预应力技术一般是指对结构构件中的钢筋预先施加应力的技术，用以改善结构构件的受力性能。比如在承受外荷载之前，对受拉模块中的钢筋，施加预压应力，可以提高构件的刚度，推迟裂缝出现的时间，增加构件的耐久性。中国人在很早以前就懂得运用这种技术，人们通过在木桶周围套上铁皮或竹箍，以紧密木条，提高木桶的刚度。这里的铁皮或竹箍的作用就是对木桶壁产生一个环向的压应力，只要桶里的水压不大于这个预加的压应力，水桶就不会开裂不容易漏水。
二、预应力技术的特点
与非预应力结构相比，预应力结构具有很多的优点。具体如下：
1、结构的使用性能得到改善，结构的耐久性得到提高；
2、构件截面高度减小，自重减轻；
3、充分利用高强钢材的性能；
4、良好的裂缝闭合性能与变形回复性能；
5、抗剪承载力提高；
6、抗疲劳强度提高。
三、预应力技术的施工工艺
预应力技术的施工工艺依据不同分类方法不同：依据与构件制作相比较的先后顺序分为先张法和后张法；按钢筋的张拉方法分为机械张拉和电热张拉；根据施工工艺的不同分为后张法，后张自锚法，无粘结后张法，电热法等等。目前最常用到的是先张法和后张法。
1、先张法施工工艺
先张法预应力混凝土构件在台座上进行生产时，先是张拉预应力钢筋，然后浇筑混凝土，最后再放松预应力钢筋。施工中可以按照具体的情况进行适当的调整。
2、后张法施工工艺
与先张法相比较，后张法的主要施工步骤是：先制作构件，预留孔道。当构件的混凝土达到设计要求的强度时，在预留的孔道内穿预应力钢筋，预应力张拉并锚固，最后孔道灌浆。
四、预应力技术在建筑结构设计中的应用
建筑结构设计中用到预应力技术的地方主要是预应力平板结构、明梁大板框架（剪力墙）结构和转换层结构等。
1、预应力平板结构
近年来，建筑楼盖的抗裂性能、板厚、结构自重等均是设计难点，而预应力平板结构则可以有效处理这些问题。预应力无梁平板结构取消了室内明梁，仅仅在楼板周边、尺寸较大洞口周边和少数荷载较重的隔墙下部保留，整个顶板则为一个整体的平面，没有梁体的分割和梁高带来的高差。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆预应力平板结构的主要优势在于：（1）对于有地下室的建筑，这样的结构能减少基坑开挖深度和地下室埋深，从而减少了建筑耗材，更加经济实用；（2）减少层高，增加了楼层的有效净高；（3）预应力楼板给用户的空间自由度更大，空间可任意组合分隔；（4）避免了由于管线及通风管道的铺设降低层高的问题，同时方便了管道的安装；（5）预应力平板结构的预应力钢筋可以在楼板中产生一个轴向压力，使得平板的刚度提高，挠度减小，抗裂性能也大为提高，同时还减少了钢筋用量，降低了造价；（6）采用后张拉预应力技术的的构件在混凝土强度达到设计强度的75%后即可进行预应力张拉，张拉完成后即可拆除模板，施工速度要快于一般的梁板体系，而且提高了模板的利用率，大大缩短了施工周期。
预应力平板结构的设计也自成体系，以无粘结预应力混凝土平板结构为例，其设计步骤如下：（1）选择截面尺寸。在初步设计时，按跨高比求出板的最小厚度并且验算所选板厚的抗冲切能力；（2）预应力筋估算，包括预应力筋的线型选择和预应力筋的初步估算；（3）次内力与荷载效应组合计算，可以按照等代框架法或有限元法进行此步；（4）正截面承载力验算；（5）抗冲切验算。
虽然在目前的预应力平板设计过程中，仍然存在许多争议与问题，主要体现在结构的建模、预应力钢筋的估算与布置、极限状态和承载能力极限状态的验算等等，仍然需要设计人员大量的经验和不断的总结，但是预应力平板结构的优势是显而易见的，相信以后会被越来越多的工程所采用。
2、明梁大板框架（或剪力墙）结构
明梁大板框架结构是指在柱子（或剪力墙）间布置框架梁，在大板上布置隔墙的结构体系。这种结构与平板结构有很多相似之处，柱距大可以有效利用空间，省去了室内错综复杂的次梁，增加净高，抗裂性能好，节省材料、节省模板和人工，施工迅速。所不同的是，这种结构体系还带有明梁，仍然属于框架或剪力墙结构，可以用于平板结构所不太适宜的高层或抗震设防烈度比较大的地方。明梁大板框架结构体系配合预应力宽扁梁的使用，效果更明显，比如净跨8米左右的预应力宽扁梁可以做到400～450mm高，而普通混凝土梁的高度一般要做到650～700mm，采用预应力宽扁梁的设计大大节省了楼层净高。这种优点使得它不仅在住宅和办公楼得到了广泛的应用，而且在大型商场以及地下停车场的设计中也大受开发商的欢迎。
3、转换层结构
建筑转换层是指建筑物某层上下部分因平面使用功能的相异而采用了不同的结构类型，通过该层进行结构转换。多用于剪力墙结构和框架-剪力墙结构，它将上部剪力墙转换为下部的框架，以创造一个较大的内部自由空间。一般来说在大型商住楼的设计中采用的比较多，比如上部住宅剪力墙布置较密，而下部的商场或公共设施却希望有灵活的空间，柱网要大，剪力墙要少，解决这种矛盾最常用的途径就是设置转换层，用以传递剪力，约束变形。然而传统意义上，设置转换层从经济上必然带来造价的提升，许多开发商迫于经济预算都望而止步。于是采用预应力技术的转换层结构就应时而生。通过利用预应力技术的优势，可以有效减少结构构件的截面尺寸，减轻转换层的自重，减少转换层的刚度，以利结构的抗震，更可以有效控制梁板等构件的裂缝和挠度。而随着预应力技术的逐渐成熟，预应力材料及施工费随之降低，目前我国高层建筑转换层结构中采用预应力技术的情况也屡见不鲜了。预应力技术的日趋成熟，不仅能满足实际的基本要求，还能带来明显的经济效益，这些也说明了转换层结构中应用预应力技术的实例越来越多的原因。
其它的在一些大跨度悬挑结构、仓储筒、塔楼等特种结构设计中，也屡见预应力技术的身影，甚至在地下基础设计中，也有采用预应力技术的尝试。特别是绕丝后张拉预应力混凝土水池，在国内设计使用了几十年，利用预压应力来有效抵消水压，这同古人在木桶周围套上铁箍施加预应力何其类似，这是古代劳动人民的智慧在新时代的再次成功应用。
总结
预应力技术经过了几十年的工程实践和不断研究，已经是比较成熟的一项工程技术，在今后的发展中，还将日臻完善。工程实践告诉我们，预应力技术以种种优势，在某些建设领域有着强大的生命力和竞争力，甚至在其还未完全占领的领域仍然具有强大的发展力。
参考文献
[1]吴浩然.浅谈民用房屋建筑工程预应力施工要点及质量控制[J].科技创新导报，2009.7.
[2]陈立明.对房屋建筑有粘结预应力施工技术分析[J].城市建设理论研究，2011.20.
论文作者:黄志勇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/20
标签：预应力论文; 结构论文; 技术论文; 构件论文; 平板论文; 钢筋论文; 建筑工程论文; 《建筑学研究前沿》2017年第17期论文;