浅谈预应力技术砼技术的发展及应用

【摘 要】预应力砼结构较普通钢筋筋结构不仅用料省，且使用性能好，但其施瓜工艺复杂，技术要求甚高，在一定程度上阻碍了预应力的进一步发展和推广应用。通过对各种预应力结构形式的分类说明，和对预应力平板结构优点的重点阐述，分析和比较预应力结构的竞争力所在及其适用范围，达到预应力技术在建筑工程中推广的目的。

【关键词】预应力；技术；建筑工程；结构

从八十年代初至九十年代末，房屋建筑中预应力砼技术得到巨大发展，其显著特点是采用高强预应力砼钢材及相应工艺技术，对整体结构施加预应力，技术水平接近发达国家先进水平。随着人们消费观念的改变，对住房和工作环境及消费水平的要求也越来越高，住宅要求有较好的内景，办公室要求有开阔舒畅的空间，建筑要追求较大的净高……预应力结构的出现，轻松的实现了这些要求。预应力结构的形式也是多样丰富的，常用的形式有：无梁平板结构、有梁大板框架（或剪力墙）结构、转换层结构、门架结构和吊车梁以及特殊结构如水池、筒仓、大悬挑结构等。

1 我国预应力砼技术取得主要成就

1.1 预应力砼张拉锚固技术的发展

六、七十年代，我国研究开发了多种中低强度预应力砼筋张拉锚固技术，主要有螺丝端杆锚固技术、高强钢丝敏头锚体系、JM锚体系、弗氏锚体系等。七十年代中期，编制出版了常用预应力砼锚夹具定型图册。

八十年代中后期，我国技术人员跟踪国际先进水平，成功地开发了预应力砼钢绞线群锚张拉锚固体系，较好地解决了预应力砼施工中的关键技术，特别是大吨位(200――10000kN级)预应力砼锚具及配套张拉设备，达到了国际先进水平，1988年该成果被《科技日报》评选为1987年度全国十大科技成就之一。

1.2 无粘结预应力砼成套技术

八十年代中期，我国开发研制成功的无粘结预应力砼筋涂包设备、单根钢绞线张拉锚固设备、无粘结预应力砼结构设计技术规程等配套技术，促进了我国建筑工程中现浇预应力砼结构的发展。近二十年来，无粘结预应力砼结构累计推广使用面积达到一千万平方米以上，出现了一大批有代表性的、达到国际先进水平的工程项目。

1.3 斜拉索产品成套技术

八十年代中期，我国开始兴建大跨度预应力砼斜拉桥，为解决工程需要，上海浦江缆索厂与多家科研设计单位配合，建成了我国最大的斜拉桥缆索成品生产线，使我国的斜拉桥技术达到世界领先水平。

1.4 设计理论及标准规范的发展

早期的预应力混凝土结构设计理论是按全预应力方法设计，八十年代初期以后，发展了部分预应力砼设计理论，目前预应力砼工程相应的规程规范已基本配套。主要有材料方面的预应力混凝土用钢丝、钢绞线标准；无粘结预应力砼筋标准；专用油脂标准；预应力砼筋用锚具、夹具、连接器产品标准及应用技术规程；各种预应力砼设备及产品标准；各种结构设计及施工规范。

2 预应力平板结构的应用

传统的普通钢筋混凝土梁板结构体系，需在柱间及隔墙下设置框架梁和次梁，这必然导致室内明梁纵横交错，降低了楼层的有效高度，影响了室内美观和使用功能，装修也较难处理；由于室内明梁的存在，隔墙布置的任意性受到限制，室内功能的重新调整比较困难，而一栋建筑物在其50年甚至70年使用期内都不需对空间重新分隔和变换使用功能是很难想象的，特别是一般的商场建筑及办公楼建筑。若设计中楼盖体系采用普通钢筋混凝土平板结构或预应力平板结构，以上问题则迎刃而解；工程若采用普通钢筋混凝土无梁平板结构，由于内隔墙较多，附加荷载较大，要使普通钢筋混凝土平板的裂缝控制等级及挠度满足规范要求，计算所需板厚较厚，同时普通钢筋用量也较大，不经济。因此，为了提高整个楼盖的抗裂性能，减薄板厚，减轻结构自重，提高其使用功能，采用近年来在大量工程中得以广泛应用的现代高效预应力混凝土结构技术，将整个楼盖设计为后张部分预应力混凝土无梁平板结构是一个良好的选择。这种预应力无梁平板，除在楼板周边保留必要的边梁和在局部少数有隔墙的地方及洞口边缘保留梁之外，室内明梁全部取消，仅在必要的地方设暗梁以改善楼板的受力性能，每单元整个室内顶板为一整块的平面。

这种结构具有各种预应力结构的许多共性，其优点主要有：

2.1 有利于减少地下室埋深及基坑开挖深度

对于有地下室的大型建筑或高层建筑，常常把地下室作为车库或商场。底板、顶板均可做成预应力平板；局部配电房，发电机房等需层高较高者，可局部下挖，使之达到设备高度要求；这样，在地下室中，则降低了层高，减少了水压力，减少了底板支模工序及基坑开挖深度，减少了外墙砼用量，从而降低造价。

2.2 利于增加建筑物楼层的净空高度或者减少层高

2.3 利于改善结构的使用功能

现在业主根据自已的爱好，经营商品的组成变化，需要对商场及办公楼进行重新分隔的现象比较普遍，甚至在不同时期因业主的变化，都会有不同的间隔要求。预应力楼板对用途的改变极容易适应，在任意位置均可以设置隔墙，方案可以是多种多样，可给用户最大的自由度，使房屋使用功能及档次得到很大的提高，是房屋销售的一大卖点。

2.4 具有优越的抗裂性，减少钢筋用量 ，降低结构的造价。

在预应力混凝土结构种预应力筋可产生一个向上等效荷载，同时在板中产生一个轴向压力，使平板刚度提高，挠度大大减少，抗裂性能也大为提高。采用预应力混凝土无梁平板结构可以降低结构的造价。

3 有梁大板框架（或剪力墙）结构的应用

有梁大板结构是柱子于柱子之间布明梁，大板上布置隔墙的结构体系。这种结构于平板结构有很多相似之处，柱距比较大，由于省去了次梁，避免了室内错综复杂的次梁，内景好，增加净空，抗裂好，省材料省模板和拆模人工，施工快速等优点。若这种大板配合预应力宽扁梁使用，则也能很大限度的减低层高或提升层净高，如9米跨的预应力宽扁梁可以做到450mm高，比做普通预应力梁650mm少200mm高，比普通混凝土梁800mm少350mm。

由于结构种还带有明梁，结构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。

有梁大板结构适合用于住宅和办公楼，尤其是住宅，不设次梁，既避免了室内难看的次梁景观，也利于住户自行隔断房间以实现不同的功能，即使更换了新住户，改造房子时仍然可以再次自行布置房间。长沙市高12~16层的亚华住宅小区和16层的湘名园住宅小区都是采用这种结构形式的，住宅的使用功能得到了住户的一致好评。当然这种结构体系仍然适合用于商场等公共建筑。

4 转换层结构中的应用

最近我国高层建筑发展迅速，且多为多功能综合性建筑，需要大柱网、大空间的公共设施在下部，从受力的角度讲这是不合理的，解决这种矛盾的最常用方式就是设置结构转换层。随着预应力技术的逐渐成熟，预应力材料及施工费不断下降，即使用材料等强代换的概念从经济上来比较预应力混凝土结构与钢筋混凝土结构，在许多情况下后者并不比前者经济。因此我国高层建筑转换层结构中采用预应力技术的情况越来越多。

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。