预应力技术在现代土木工程中的应用和发展趋势

现代预应力技术在现代土木工程中的应用和发展趋势

1.预应力技术的应用

从十九世纪中叶开始，冶金业冶炼并轧制出抗拉和抗压强度都很高、延性好、质量均匀的建筑钢材，随后又生产出高强度钢丝、钢索。于是适应发展需要的钢结构得到蓬勃发展。除应用原有的梁、拱结构外，新兴的桁架、框架、网架结构、悬索结构逐渐推广，出现了结构形式百花争艳的局面。

近年来由于结构材料强度在提高，预应力混凝土结构中常用混凝土强度等级为C40-C80，甚至更高，预应力钢绞线抗拉极限强度可达1860MPa，施工工艺水平也不断提高，设计上采用现代设计方法，这项技术也可称为高效预应力技术，目前在世界上土木结构工程中使用极为广泛的技术，几乎所有高大精尖的土木结构都采用了高效预应力技术，如大型公共建筑、大跨重载工业建筑、高层建筑、大中跨度桥梁建筑、大型特种结构、高耸电视塔、核电站安全壳、海洋平台等

1.1现代预应力技术在混凝土中的应用

近年来，预应力混凝土在高层建筑结构中的应用有很大的发展，并且取得了较好的经济效益，主要主要体现在：无粘结预应力混凝土平板和预应力扁梁用于高层建筑的楼盖中，具有降低层高，节约钢材，简化模板，加快施工等显著的效果；预应力混凝土饰面保温复合墙板应用，在满足建筑外墙装饰的多样性、耐久性的同时，又在保温节能、工业化生产、快速施工等方面发挥了巨大的优势；预制预应力构件和现浇相结合的装配整体式高层建筑结构越来越多；随着预应力施工技术及耐久性技术的完善，一些更适合应用预应力混凝土的新结构体将得到极大的发展。如悬挂式建筑的出现。

1.2现代预应力技术在钢结构中的应用：

预应力网壳结构（如图1）：在网壳的局部或周边施加适当预应力而形成的预应力网壳结构，具有较好受力性能和良好经济技术指标。将预应力引入空间网壳结构，明显改善整个结构受力状态，降低结构造价，扩大应用范围，使之在很多方面具有其它大跨屋盖所不具备的优点。

图1预应力网壳结构图2预应力悬索膜结构

预应力悬索膜结构（如图2）：自上世纪七十年代以来，膜结构得到了极大发展和广泛应用，已逐渐应用于覆盖整个体育场或周边看台的屋顶系统、机场大厅、机库、火车站台、商场、展览中心，露天大剧场、交通服务设施、音乐广场及建筑小品等不同跨度的建筑中。

2.预应力技术的发展趋势

我国预应力钢材的发展趋势

随着预应力混凝土工程设计和施工技术的不断完善与提高，在预应力混凝土结构工程中对预应力其材的性能及其适用性要求越来越高，低松弛、防腐蚀、高强度、粗规格及规律变形钢丝已成为预应力钢材的发展趋势。

2.1现代预应力技术在多层大跨结构中的发展方向

预应力技术正以其跨度大、自重轻、节约材料、节省层高、改善功能等突出优点,迎合了现代建筑结构的发展趋势。

2.2高层建筑结构中预应力技术发展方向

预应力混凝土除用于楼盖外,有时还用来解决大跨度、大空间部位柱网转换时的转换梁、转换桁架,以及复杂柱网情况下的转换板。此外8～l8m跨度的预应力混凝土空心板和外墙用的装饰保温复合预应力混凝土墙板在高层建筑中的应用前景也很广阔。

2.3预制现浇相结合的装配整体式结构将加速发展

预制梁板现浇柱或预制梁、板、柱与现浇节点相结合的各种装配整体式建筑结构体系预期会迅速发展,这种结构体系可以把预制与现浇二者的优点结合起来,避免纯装配式建筑对产品尺寸的高精度要求,结构整体性差和节点耗钢量大等缺点,又避免了现浇结构现场湿作业工程量大,受制于现场施工及气候条件,耗用大

量模板、支撑等缺点。