大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計要點探析

1、    大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計要點探析    陳玉璐摘要：大型建筑的建筑形式多會包含大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，這使得大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中應(yīng)用十分廣泛。在進行大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要緊抓設(shè)計要點、結(jié)合工程實際，從而使設(shè)計的混凝土結(jié)構(gòu)更加符合工程要求。文章對大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的若干要點問題進行了論述。關(guān)鍵詞：大跨度；預(yù)應(yīng)力；混凝土結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；大型建筑 ：a：tu375 ：1009-2374（2015）11-0022-02 doi：10.13535/ki.11-4406/n.2015.11.012我國建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，

2、使得相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)形式也有所革新，各種新型的、更加符合工程要求的設(shè)計及建造技術(shù)廣泛地應(yīng)用到了建筑項目當(dāng)中來，特別是大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的使用，使得原來許多不可實現(xiàn)的建筑設(shè)計方案得以施行，尤其是建造體育館、戲劇院、展覽館等大型公共建筑中使用的更為廣泛，該結(jié)構(gòu)的使用促使建筑設(shè)計工作開辟了更為廣闊的發(fā)展空間。大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展到今天，其結(jié)構(gòu)形式主要有膜結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等，而混凝土結(jié)構(gòu)也多會選取鋼與混凝土混合的混合結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)以其眾多的優(yōu)點被越來越多的建筑設(shè)計工作人員所認(rèn)可并重視。1 預(yù)應(yīng)力筋的合理布置當(dāng)下我國建筑施工中較為常用的預(yù)應(yīng)力鋼筋種類如下：（1）熱處理鋼筋，這

3、種鋼筋通常具有較高的強度，且松弛較小，同時在進行材料運輸時都是以盤式儲存并供應(yīng)，免掉了整直及對焊等工藝，用起來十分方便；（2）去除應(yīng)力鋼絲，這種鋼筋應(yīng)用于具體的施工時，使用也很方便，且有多種形式可以選擇，如光面鋼絲、刻痕鋼絲等；（3）鋼絞線，此種鋼筋通常會由具有較高強度的鋼絲絞制而成，通常為三股或七股直徑不同的鋼絲，這種鋼筋形式在使用時十分方便，且能夠較好地黏附于混凝土中。鋼筋布置方案是大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點，其布置方式有多種，最常用的是在跨中板帶中占1/3左右，另外2/3鋼筋布置在柱上板帶中。這種布筋方案對普通鋼筋的設(shè)計來說，不僅能確保板受力合理，同時也最省原材料。但在設(shè)計板跨相差

4、超過20%及以上的多跨連續(xù)板時，設(shè)計采用長跨方向集中布筋，跨中板帶布1/3左右或均勻布置，短跨方向柱上板帶布2/3的布置方案更節(jié)省原材料，同時也能夠達到較好的載荷承載能力。實際設(shè)計過程中也應(yīng)根據(jù)邊跨板的受力特點，更多考慮采用二段拋物線或三段拋物線形式布置。在具體的施工中應(yīng)注意以下環(huán)節(jié)的操作：（1）預(yù)應(yīng)力筋的鋪放順序及位置，必須正確處理好鋼筋鋪放順序與管道敷設(shè)、鋼筋鋪放順序與鋼筋綁扎順序之間的關(guān)系。鋪放時，應(yīng)盡量減少交叉穿束，嚴(yán)格按設(shè)計圖紙中要求的細(xì)部構(gòu)造執(zhí)行，布置并固定好承壓板及梁端鋼筋網(wǎng)片等；（2）必須保證鋼筋的保護層厚度；（3）應(yīng)在上、下層鋼筋間設(shè)置專門保證矢高的措施，注意防止鋼絞線的互相

5、纏繞，以保證預(yù)應(yīng)力筋的矢高；（4）鋼絞線每隔一定距離（約500mm）應(yīng)進行固定，以防止?jié)矒v混凝土?xí)r變位；（5）當(dāng)鋼絞線與預(yù)埋管路系統(tǒng)發(fā)生矛盾時，應(yīng)以鋼絞線優(yōu)先。2 抗震性能設(shè)計不論是何種建筑，其本身都要具有一定的抗震性，而在全球的混凝土結(jié)構(gòu)工程研究界中，都十分重視預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震問題，而大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)多是用于一些大型的公共建筑之中，在其建成使用后多為人員密集型環(huán)境，如果相應(yīng)的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)沒有達到一定的抗震等級，那么一旦發(fā)生地震等自然災(zāi)害就會造成大量的人身及財產(chǎn)損失，因此在進行大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時，尤其要注重抗震性能設(shè)計。目前國際混凝土結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域都十分關(guān)注預(yù)應(yīng)力

6、混凝土結(jié)構(gòu)的抗震問題。經(jīng)過大量的研究后得出，這種大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是可以在地震區(qū)使用的，但其與一般的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一樣都要進行相應(yīng)的抗震設(shè)計及施工。在具體的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，可使用豎向預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來達到一定的抗震目的，該結(jié)構(gòu)能有效地抵御水平載荷，并于震后恢復(fù)如初。與此同時，處于震區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)要求具備較好的延性，一般在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中要通過小配筋率對預(yù)應(yīng)力鋼筋進行限制，從而避免出現(xiàn)裂紋。在具體的預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計中，要注意按照以下步驟進行設(shè)計：（1）在詳細(xì)分析結(jié)構(gòu)件的基礎(chǔ)上，對處于豎向作用力及橫向作用力的結(jié)構(gòu)件的內(nèi)力進行計算，還要計算支座及跨中截面的次應(yīng)力等；（

7、2）依據(jù)上步的計算結(jié)構(gòu)布置非預(yù)應(yīng)力鋼筋，并參照內(nèi)力反算出預(yù)應(yīng)力鋼筋的配置；（3）根據(jù)相關(guān)的核算結(jié)果，補上非預(yù)應(yīng)力鋼筋設(shè)計；（4）完成相關(guān)設(shè)計后，進行方案核查，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整并改進。3 連續(xù)構(gòu)件設(shè)計對大量的工程建筑實踐案例進行詳細(xì)的分析后，得出在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用單跨預(yù)應(yīng)力梁截面延伸的方式，可以有效地實現(xiàn)連續(xù)結(jié)構(gòu)，進而完成連續(xù)結(jié)構(gòu)件的設(shè)計。這種設(shè)計方式具有很多的優(yōu)點，特別是在多跨結(jié)構(gòu)超載、內(nèi)力重力分布能力較強時，能夠有效提高彎承載能力。此外，一束預(yù)應(yīng)力筋能夠用于正彎及負(fù)彎兩種彎矩筋，這種形式相應(yīng)地降低了支座處附加彎矩對柱的有害影響，且其受力情況更趨于合理性。當(dāng)有預(yù)應(yīng)力施于大梁時，

8、就會使大梁較易發(fā)生附加彎矩并彎形，這時可對大梁使用多跨連續(xù)布置，多排柱共同工作可相應(yīng)地削弱這預(yù)應(yīng)力。4 防火設(shè)計在進行建筑設(shè)計時，很多情況下都會忽略到鋼筋混凝土的防火性能，因為鋼筋混凝土本身并不可燃，即可忽略其防火設(shè)計，但事實上并不是這樣，鋼筋混凝土雖然自身不易燃，但它的防火隔熱性能非常差，當(dāng)溫度過高并達到鋼筋強度臨界點時，預(yù)應(yīng)力鋼筋就會出現(xiàn)屈服點下滑的現(xiàn)象，使得其相變及蠕變加快，進而造成預(yù)應(yīng)力板強度和剛度都急劇下降，并出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫，使其喪失了原有的結(jié)構(gòu)功能，同時，處于高溫環(huán)境下的混凝土也會發(fā)生撓度變化的情況，同樣造成了結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，如果達到一定的溫度和時間，那么這種大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)就會表現(xiàn)

9、出明顯的不穩(wěn)定狀態(tài)，甚至發(fā)生坍塌等危險事故。因此在進行大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)特別注意所設(shè)計的結(jié)構(gòu)要符合國家的設(shè)計防火相關(guān)規(guī)范及規(guī)定內(nèi)容，如建筑設(shè)計防火規(guī)范等。5 結(jié)語綜上所述，大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的存在及發(fā)展，為建筑設(shè)計及建筑施工給予了巨大的技術(shù)支持，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的使用可以將高強度混凝土及鋼筋的性能發(fā)揮到極佳的狀態(tài)，通常其截面較小，自重以及彎矩等也就隨之降低，從而其跨越能力會更強，非常適合在電影院等大型建筑結(jié)構(gòu)中使用，既節(jié)省了材料，又保證了相應(yīng)的施工質(zhì)量，故被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代大型建筑中。雖然該結(jié)構(gòu)具有諸多優(yōu)點，但也要借助于具有高施工技術(shù)水平的施工隊伍才能達到最終的建筑要求，因此，施工單位要積極并嚴(yán)格地依照各項技術(shù)指標(biāo)及操作規(guī)范進行施工，在工程實踐中不斷改進原有的施工技術(shù)，加大對工程施工的管理，避免質(zhì)量及安全事故的發(fā)生，達到提高施工質(zhì)量的最終目的。參考文獻1 葉修喜，張錦松，賴海斌.雙向