建筑预应力混凝土结构设计探究论文_王业顺[]，刘同新[]，秦凤艳[]

中煤科工集团重庆设计研究院有限公司

皖西学院建筑与土木工程学院

摘要：预应力混凝土可充分发挥高强材料性能、减小构件截面尺寸，对控制混凝土裂缝、减小构件挠度效果明显，因此广泛应用于大跨度结构工程中。针对预应力混凝土用于建筑结构设计中的相关内容，在此进行研究和探讨。

关键词：建筑；预应力混凝土；结构设计

1引言

我国预应力混凝土应用始于1956年，至今已在建筑业得到广泛应用。预应力混凝土具有很多优点，最主要的是提高了构件的抗裂性和刚度。近年来预应力混凝土建筑物逐渐暴露出一些问题。在预应力混凝土构件设计中，由于预压应力过大，没有计入温度、收缩及其他局部效应影响，而这些影响可能引起相当大的拉应力，甚至于超过混凝土抗拉强度一倍以上，导致结构不同部位的开裂。对此就需进一步强化对建筑预应力混凝土结构设计，以此从源头上控制工程质量问题。

2预应力结构形式

预应力是给结构施加的压力（拉力），以内部施加压力（拉力）来减少外部负荷产生的压力，运用此原理来提高工程的整体结构的稳定，减少工程结构由于震动而导致的变形，或者是由于弹性的减小而产生的震动，预应力技术的使用可以提高工程抵抗外部压力的能力。

1.1预应力网格结构

预应力网格结构通常采用对结构网架的下弦平面或网壳周边敷设高强度预应力索，并向其多次强加预应力和荷载，加载、拉压反复交替进行充分发挥预应力，提高结构整体刚度，使其达到最佳状态。

2.2斜拉网格结构

斜拉网格结构是将传统单一的结构形式组合成一种由塔柱、拉索、网格结合的一种线性和非线性的结构形式，通过对预应力和结构变形情况进行监控并根据结构自身力学性质和实际情况进行调整。

2.3索穹顶结构

索穹顶结构是一种杆系结构和柔型结构相结合的形体优美、受力性能好的结格构化梁式结构，在施工过程中结构处于连续的张力状态。索穹顶结构自身的形状决定索穹顶的工作原理由于在施工过程中，节点会产生位移、结构刚度产生变化、索杆的转角变化等一系列问题导致索穹顶结构的施工的发展有所限制。

2.4张弦梁结构

张弦梁结构，是一种新型通过结构自身力学性质自主保持平衡的混合钢结构。张弦梁结构受力特点为：通过对拉索预先强加预应力，从而使杆对上弦梁产生弹性支撑。

3预应力混凝土在结构设计中要点

3.1预应力混凝土结构设计理论

第一，抗震性能设计。要想实现预应力混凝土的抗震性能最大化，就要对配筋指数进行综合的衡量和配置，并且要控制预应力度。在实际的配置中，如果预应力混凝土结构中配置了纵向的非预应力筋，可以实现减少地震位移的作用，并且能够结合钢筋实现抗震性能，激发其内在的延展性，从而使抗震的能力得到进一步的加强。第二，耐久性设计。预应力混凝土的耐久性设计一直是结构设计中研究的重点问题之一，为了保证混凝土在使用期间的安全性和稳定性，就要对混凝土的耐久材料进行设计，在结构上，损坏混凝土结构的机理主要有：钢筋的腐蚀、碱性集料反应等等，这些情况的出现会严重影响混凝土结构的稳定性和使用寿命，因此在预应力混凝土结构设计中，应该加大对耐久性能的研究，从而保证整体结构的安全性及稳定性。

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3.2预应力的设计方法

在预应力混凝土的结构设计中，最好使用模型制作的方式，在此应该要注重模型的比例与实际工程中的比例的准确度，且计算好在施工中各个环节的配筋率，以此保证在实际工程施工中能按照设计合理有序的进行，这样就能在施工环节有效实现施工进度的提升。另外，还应该结合建筑施工材料的具体情况，对质量和体积进行精密的计算，继而保证结构施工的完整性和准确度。接着对模型进行测试，对其施加压力，来检测其结构的稳定性和实际效果，以在最大程度上能够提前对预应力的受力情况进行了解，找到其中影响质量的原因并解决，避免在实际的工程施工中出现类似的情况。

4建筑预应力混凝土结构设计的应用

4.1结构超长时对梁楼板内施加预应力的分析

当结构超长时，宜按规范设置伸缩缝，但设置伸缩缝常给建筑带来不利影响，因而实际工程一般少设或不设缝，而采用其它措施来控制结构裂缝。通过张拉预应力筋在楼盖内建立预压应力，补偿混凝土收缩产生拉应力，是目前常用的控制裂缝设计方法。楼板内布置预应力筋有助于楼板抵抗平面外弯矩，这里主要讨论楼板平面内轴向应力情况。预压应力递减速率与竖向构件抗侧刚度有关。抗侧刚度越大（如有剪力墙等），压应力递减越快，而竖向构件内的抵抗水平剪力也较大。对于结构楼面混凝土收缩应力，根据相关研究的分析，从结构两端至中部不动点，楼板内产生的拉应力逐渐递增，其分布形式与张拉预应力筋建立的预压应力分布刚好相反，因此采用施加预应力的方法难以在各个位置均能刚好抵销收缩应力。实际结构设计时，可将减小中部不动点最大拉应力作为目标，但在其它位置，特别是结构两端会留下多余的预压应力。 4.2预应力混凝土板式转换层结构设计

4.2.1转换层下部区域结构的刚度设计

在某建筑工程预应力混凝土板式转换层结构设计中，由于不同楼层之间的功能存在较大差异，转换层位于第六层，因此，下部区域结构刚度分布是转换层结构设计的重点内容，如果设计刚度过大，当发生地震以后，会导致建筑工程刚度急速增加，导致转换层上下受力出现不均衡等问题，从而影响建筑预应力混凝土转换层的稳定性和经济性。所以，为切实提高高层建预应力混凝土板式转换层结构设计要点，就必须切实做好转换层下部结构的刚度分布情况，并充分考虑高层建筑抗震设计相关内容，保证高层建筑工程主体结构的剪力刚度能满足具体需求。在此过程设计中，需要注意的是：在转换层下部区域结构刚度分布中，应当高度重视筒体安全设计相关工作，从根本上提高高层建筑工程的抗震性。尤其是剪力墙在具体应用中，要确保刚度的均衡性，避免建筑工程受到外力因素的影响而发生变形，提高高层建筑工程总体结构的稳定性和质量。

4.2.2确保剪力墙分布的均匀性和刚度传输的有效性

预应力混凝土板式转换层结构设计过程中，为确保高层建筑工程整体结构的稳定性，就必须确保不同结构之间的内应力呈现有序传递，从转换层结构上部对刚度分布情况进行科学合理的控制，然后通过减少剪力墙的方式，缩短墙肢，确保转换层相关刚度的传递能顺利进行。同时，也要适当增加下部刚度，当剪力墙数量确定以后，也需要对其进行科学合理的优化布置，确保剪力墙分布的均匀性和刚度传输的有效性。

5结束语

建筑预应力混凝土结构设计时要充分考虑建筑的稳定性，并结合工程实际进行工艺的选择。

这样就能在保证施工质量的同时，充分的将预应力混凝土结构优势发挥出来，使建筑的抗震、抗渗能力有极大的提升，保证建筑的稳定性与安全性，施工技术人员还应该加大对预应力混凝土技术的学习与研究，以此促进这项技术的更好发展。

参考文献

[1]张山.地震荷载作用下预应力混凝土曲线箱梁剪力滞分析材料本构模型研究[D].武汉工程大学,2016.

[2].住房城乡建设部关于发布行业标准《预应力混凝土结构设计规范》的公告[J].商品混凝土,2016,04:18.

[3]戎贤,李强,刘平.高强钢筋部分预应力混凝土梁变形性能的试验研究[J].建筑科学,2016,v.32;No.22201:37-42.

[4]谭和,李桢章,张鸿雁.广州白云国际机场二号航站楼预应力混凝土柱结构设计[J].建筑结构,2016,v.46S2:137-141.

王业顺，1981年09月01日，安徽岳西，结构设计中级职称，研究方向：混凝土结构设计，中煤

论文作者:王业顺[]，刘同新[]，秦凤艳[]

论文发表刊物:《知识－力量》2018年1月下

论文发表时间:2018/4/24

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