预应力混凝土结构设计要点探讨

预应力混凝土结构设计要点探讨

摘要：随着现代科技的不断发展，房屋结构的设计越来越趋向于细致化和功能化，其中预应力结构在建筑工程中也得到广泛应用。预应力结构混凝土结构和钢筋混凝土结构相比，具有优良的抗裂性能，承载力强，刚度大的特点，因而在建筑工程领域获得了广泛的应用。

关键词：预应力；结构；钢筋

前言：

现代预应力结构技术是提高结构的使用功能，节约钢材的重要技术。建筑行业的发展促进了相应的建筑结构形式的革新，各种新型的、更加符合工程要求的设计及施工技术开始被广泛地应用到了建筑项目中，尤其是预应力混凝土结构的使用，使得许多不可实现的建筑设计方案得以施行，为建筑设计工作开辟了更为广阔的发展空间。预应力结构的出现带动了建筑工程施工技术的飞速发展，为建筑物带来了既经济又美观的结构形式，带动了工程科学的飞速发展。

1、预应力混凝土结构概述

随着建筑业的发展,预应力技术的应用越来越普遍,目前已成为建筑结构设计的一种重要技术。与传统的普通建筑结构设计相比，预应力结构设计具有经济、实用、美观、适合于大跨度及大荷载量建筑结构施工的显著特征。预应力结构是建筑工程中利用配置受力的预应力筋，通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土结构。通过张拉预应力筋产生的应力和使用过程中荷载产生的反方向的应力，这时就会出现抵消局部或者全部荷载出现的应力，用来提升结构使用性能的一种结构形式。混凝土结构在受力过程中受拉区早期容易出现裂缝，为了克服其抗拉强度低的缺点，在构件使用之前，预先在混凝土受拉区施加一个预压力，通过张拉钢筋，浇筑混凝土，待钢筋与混凝土之间具有足够粘结力时放张钢筋，利用钢筋回弹力使该部位混凝土预先受压。构件在未使用的情况下，其内部已经储存有预压力，当构件工作过程中受到外荷载作用发生变形局部受拉时，这部分拉力须

先抵消混凝土内存在的预压力，随着荷载及形变的增大，构件施加预压力部分逐渐从受压状态过渡到不受力，再到受拉，大大延缓甚至阻止了混凝土裂缝的出现，从根本上改变了混凝土的受力性能，通过配置高强钢筋及高强度等级的混疑土，能大幅度提高混凝土构件的承载力及抵抗变形的能力，这种形式的混凝土就称为预应力混疑土。建筑工程中，预应力结构的使用收到了优良的效果，预应力混凝土可以在刚度上使构件得到明显的提升，尤其是抗裂能力的提升，扩大了构件的使用范围。根据设计过程以及施工工艺的不同，预应力混凝土可以分为全预应力、部分预应力、有粘结和无粘结预应力、线和环预应力、体内和体外预应力以及预制、现浇以及组合式结构等。预应力混凝土结构设计中的安全性是其整个设计过程中的重点内容，所以，要求设计人员需综合考虑多方面因素，以保证建筑设计结构的可靠性。

2、预应力结构设计要点

2.1合理选择预应力钢筋布筋方案

预应力筋的合理布置是预应力混凝土结构设计的重要组成部分。预应力钢筋需要有很高的强度，强度大小主要与它的张拉控制应力有关。预应力筋提高强度的方式有冷拔或冷拉，在材料的成分中加入碳、锰等合金元素，也可以通过调制热处理等方式来提高强度。预应力筋要有良好的塑性，粘结强度要好，在加工方面要有优良的性能，便于加工。预应力筋的布置要符合受力特点，满足受力需要，既能满足施工时的受力需要，又能满足日后建筑使用时各种荷载组合的受力需要，同时还要考虑使用阶段因负荷不同而产生的弹力的需要，以及结构在老化出现破坏情况后的受力需求。在布筋形式的选择中我们应尽量在柱区域近处的负弯矩处小部分弯起其预应力筋，并控制其在跨中较大区域范围内的预应力筋保持不变。对布筋方案的选择我们应依据不同的结构设计需求选择最适用的结构布设方案，例如在普通钢筋的设计中可采用布筋占据柱上板带中三分之二、占据跨中板带三分之一的方式确保其结构受力的合理性。对于跨板差值较大的多跨度连续板则应采用长跨集中方向的布筋方式，在短跨向柱上带板可布设三分之二，而跨中板带则可布设三分之一，或者采用均匀布设的方案以达到节省、强化梁带的作用。预应力张拉是预应力施工中的一项基本技术，通过计算机和互联网，智能张紧装置

可以准确控制预应力施工过程，提高施工精度，实现施工过程的动态监控，并提取施工的关键参数上传并保存到远程服务器上，方便重新检查。在数字智能拉伸系统的发展过程中，通过四代机的反复改进，其功能部件完善、性能稳定。

2.2预应力结构抗震性能设计

抗震性能设计是建筑结构设计中不可忽视的要点，当前混凝土结构工程研究领域也十分重视预应力混凝土结构的抗震问题。房屋建筑的自身质量是否良好会直接关系到它的抗震性能，两者之间是正相关关系，在结构设计中就要正确处理两者关系，尽可能的提高房屋质量，从而以此来带动整体抗震性的增强。结构的抗震能力是指整体结构抵抗既定烈度地震作用的能力，它不仅取决结构自身的抗震性能，而且取决于结构的抗震设计方法。结构的抗震性能与结构的抗震能力既有联系又有区别。结构的抗震能力建立在结构抗震性能的基础上，在对建筑结构形式进行合理的选择后，就需要通过相应的抗震措施的制定来保证建筑结构实际所需要的延性抗震能，以此保证建筑结构抗震设防目标的实现。通常情况下，钢筋混凝土结构有着较好的柔性和变形能力，可以承受较大的的地震力。预应力混凝土的结构设计中的抗震性设计与钢筋结构设计的抗震性有所区别，在安全性设计中有着特殊的要求。为了最大限度地提高预应力混凝土的抗震性能，有必要对预应力混凝土的加固指标进行综合测量和配置，控制预应力混凝土的强度，保持节点在构造中的良好扩展。（1)在详细分析结构件的基础上，对处于竖向作用力及横向作用力的结构件的内力进行计算，还要计算支座及跨中截面的次应力等；（2)依据上步的计算结构布置非预应力钢筋，并参照内力反算出预应力钢筋的配置；（3)根据相关的核算结果，补上非预应力钢筋设计；（4)完成相关设计后，进行方案核查，发现问题及时调整并改进。在实际配置中，如果预应力混凝土结构装有纵向非预应力钢筋，就可以达到降低地震位移的效果，将钢筋组合起来，达到抗震性能，刺激其固有延性。因此，地震能力进一步增强。

2.3耐久性设计

预应力结构在现代的工程建设中，得到了广泛的推广和应用。使用它可以提升混凝土结构的使用性能；可以使构件的截面高度得到一定程度的减少，从而减轻了自身的重量；可以使高强度的钢材等建筑材料得到充分的利用；当出现裂缝