唐华
江苏浩森建筑设计有限公司 江苏 常州 213000
摘 要： 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。预应力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；混凝土结构；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 。目前，预应力技术常出现在多层大跨度、大空间建筑、高层建筑等特殊结构中。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
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。
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；当出现裂缝或者变形的状况时，预应力结构有着优良的闭合功能，并可以使结构的变形很好的恢复性能；在抗剪承载力以及抗疲劳度方面都将得到很大的提升。在设计实践中我们只有依据建筑结构特点、荷载系数合理选择预应力结构设计方案，凸显建筑美观实用的综合功能，并有效的降低建筑施工成本投入。
2、预应力结构设计要点
预应力混凝土技术的优点很多，具有较高的耐裂性和渗透性，它能最大限度地提高混凝土结构的力学性能，提高建筑物的刚度，并能在一定程度上降低建筑物的剪力和抗拉应力，从而提高建筑物的耐久性。在实现预应力混凝土抗震性能的最大化，需要对其加固指标科学配置和全面测量，进而合理把控预应力混凝土的强度。采取有效措施，使得节点能够在构造中取得更好的发展。将纵向非预应力钢筋安装在预应力混凝土结构中，能够降低地震位移，之后将钢筋组合到一起，实现提高抗震能力的目的。其次，耐久性设计。为确保混凝土在应用期间的可靠性和稳定性，需要对其耐久性材料合理设计。在预应力混凝土结构的设计中，应增加对耐久性的研究，以保证整体结构的安全性和稳定性，混凝土结构工程施工及验收规范》中，对构造细节、灌浆材料、压浆工艺、预应力管道成型材料、防止腐蚀的方法及试验等细节做出了明确的技术规定。建筑材料要和精确计算的体积和质量有效融合，从而为结构施工的准确性和可靠性提供保障。
在此基础上，对模型施加压力，检测其实际效果，使得人们能够提前理解到预应力的应力，分析出影响质量的关键因素，并制定有效措施加以处理。
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。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。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。
3、预应力混凝土结构常见类型
3.1预应力型钢混凝土结构
预应力型钢混凝土具有承载能力高、刚度高、截面小、易开裂等优点，在一些重载结构或者大跨度结构中有着广泛应用。预应力型钢混凝土框架的竖向静力及竖向低周反复荷载试验，对破坏模式、断裂发育和分布、刚度变化、力矩调制和地震性能等方面进行了一系列相关研究，提出了考虑次内力包括次弯矩和次轴力的预应力钢筋混凝土结构极限承载力、抗裂能力、刚度和最大裂缝宽度的计算方法。除此之外，根据平截面理论推导出在不同情况下该混凝土结构的抗弯承载力计算公式。结合国家相关规定标准，并对此应力进行深入考虑。需要注意的是，国家规范中计算弯曲承载力的默认公式是钢上的法兰承受压力，可能不适用于拉压情况。在需要精确计算结果，但计算过程相对复杂。
3.2体外预应力混凝土结构
体外预应力在工程中应用较多，其从属于后张预应力体系，在实践中展现出的优势有操作简便、工期短等。相比体内预应力结构，体外预应力混凝土结构有着重量较轻、截面面积小以及容易更换等特点，所以，该混凝土结构在新结构加固原结构中有着广泛应用。在作业过程中，需要注意的是，外筋的防护工作必须严谨，对于提高结构性能有着直接影响，在受力原理角度，体外预应力和非粘结预应力的应力梁相同，所以可应用相同的方式测量其弯曲承载能力。因此广泛应用于新结构和现有结构的加固。这些优势对于降低工程成本来说，均具有一定的益处。需要明确的是，就结构来讲，体内预应力与体外预应力是完全不同的，主要区别在于预应力筋的位置及其与结构的粘结情况：前者的预应力筋位于砼内，并能够粘结结构，不管出自哪个切面，均可与结构实现有效协调；后者的预应力筋位于砼外，可与结构相连的部位只有转向块处以及锚固处，所以，其主要取决于结构形变，考虑到此种情况，在进行设计的过程中，应注意尽量防止结构与体外筋发生共振。
预应力混凝土结构的使用可以将高强度混凝土及钢筋的性能发挥到极佳的状态，通常其截面较小，自重以及弯矩等也就随之降低，从而其跨越能力会更强。在体外预应力结构中，应特别注意外筋的防腐措施，以避免外筋的腐蚀。体外预应力梁和非粘结预应力梁在受力原理上基本相同，因此可以用非粘结预应力梁的方法计算其弯曲承载力。然而，与非粘结预应力结构相比，体外预应力结构仍有二次效应，因此预应力筋的极限应力增量明显小于非粘结预应力结构。利用相的计算是指一般预应力混凝土结构的计算方法。在计算纵向拉伸比时，考虑了外预应力筋的影响，并通过拟合外预应力筋的实验结果得到了降低系数为0.2。
4、结语
随着科学技术的发展，预应力技术也得到了很大的提高，预应力技术将得到长足的发展，新的结构会不断的涌现，预应力结构将越来越多的在工程中使用。进行预应力混凝土结构设计过程中，必须要对建筑物结构稳定性以及经济性做出全面分析，找出其中存在的问题并及时采取有效措进行预防管理，避免产生一些不必要的损失，使得建筑物的整体质量得到提升。
参考文献：
[1]陈迪.高层混凝土建筑抗震结构设计探讨[J].中外企业家,2019(33):84
[2]冷谦.预应力混凝土结构设计若干问题的探讨[J].广东土木与建筑,2018(001):28-31