浅谈预应力混凝土未来的发展前景

                 ,                          ,陈端 ,刘一江 ,慕长敏,伍康逸

中国建筑第八工程局有限公司西南公司  重庆  401120

摘要：近年来，我国预应力混凝土在房屋市政建筑中发展很快，无论是施工方法还是技术方面都有突破性发展，不少预应力混凝土房屋的修建技术已经达到国际水平。本文着重分析了预应力混凝土在我国房屋建筑中的应用和发展及成果。

关键词：预应力混凝土预应力应用发展前景

1预应力混凝土定义
为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，可以设法在混凝土结构构件受荷载作用前，预先对受拉区混凝土施加压力后的混凝土就是预应力混凝土。预压应力用来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而将结构构件的拉应力控制在较小范围，甚至处于受压状态，以推迟混凝土裂缝的出现和开展，从而提高构件的抗裂性能和刚度。
2预应力混凝土工程技术发展现状综述
目前，我国混凝土的年用量约为24—30亿立方米，用于房屋建筑和土木工程的水利、交通、市政等所有行业，从结构材料类型方面来讲，混凝土及预应力混凝土结构约占全部工程结构的90％以上。混凝土及预应力混凝土将是现阶段乃至未来二十年内我国主导的工程结构材料。
3预应力混凝土在房屋市政建筑上的应用
3.1改善使用阶段的性能
受拉和受弯构件中采用预应力，可延缓裂缝出现并降低较高荷载水平时的裂缝开展宽度；采用预应力，也能降低甚至消除使用荷载下的挠度，因此，可跨越大的空间，建造大跨结构。提高受剪承载力。纵向预应力的施加可延缓混凝十构件中斜裂缝的形成，提高其受剪承载力。改善卸载石的恢复能力。混凝十构件上的荷载一旦卸去，预应力就会使裂缝完全闭合，大大改善结构构件的弹性恢复能力。提高耐疲劳强度。预应力作用可降低钢筋中应力循环幅度，而混凝土结构的疲劳破坏一般是由钢筋的疲劳所控制的。
3.2能充分利用高强度钢材，减轻结构自重
在普通钢筋混凝土结构中，由于裂缝和挠度问题，如使用高强度钢材，不可能充分发挥其强度。例如，1860Mpa级的高强钢绞线，如用于普通钢筋混凝土结构中，钢材强度发挥仅到20%，其结构性能早己满足不了使用要求，裂缝宽，挠度大；而采用预应力技术，不仅可控制结构使用阶段性能，而且能充分利用高强度钢材的潜能。这样，采用预应力，可大大节约钢材用量，并减小截面尺寸和混凝土用量，具有显著的经济效益。
3.3可调整结构内力
将预应力筋对混凝土结构的作用作为平衡全部和部分外荷载的反向荷载，成为调整结构内力和变形的手段。因此，现代预应力混凝土是解决建造大（大跨度、大空间建筑一工艺上和使用上要求的）、高（高层建筑、高耸结构）、重（重荷载、重型结构、转换层结构）、特（特种结构水池、电视塔、安全壳）等类建筑结构和工程结构物的不可缺少的、重要的结构材料和技术。
3.4预应力混凝土结构具有良好的抗震功能
研究表明预应力结构在地震区是能够应用的，和普通钢筋混凝土结构一样，需要的是合理的设计和施工。采用竖向预应力加固普通钢筋混凝土结构能提高结构抗震性能。采用竖向预应力的混凝土结构，可以提高结构抵抗水平荷载的能力，并在地震之后又能很快的复原。在地震作用下，预制的预应力混凝土结构会发生屈服，产生塑性铰，提高整个结构的延性和耗能能力而避免损坏，因而具有良好抗震性能。
4我国预应力混凝土技术未来发展前景
4.1新材料技术开发应用
预应力混凝土材料技术的发展从来都是预应力混凝土技术革命的先驱。预应力混凝土钢筋除了目前使用的高强度钢材外，未来新型预应力混凝土钢筋都是强度高、自重轻、弹性模量大的聚碳纤维，玻璃纤维和聚醋纤维类非金属预应力混凝土钢筋。
4.2多层大跨结构中预应力混凝土技术发展方向
建筑业是我国国民经济重要支柱产业之一，旺盛的建筑需求，日新月异的生产工艺变革以及人们对物质文化生活需求的迅速提高，使建筑结构正面临新的挑战。近推荐建筑结构正在向大柱网、大开间、大跨度、多功能方向发展。人们总是想在有限的建筑面积和空间内获得最好的使用功能和最佳的投资回报。预应力混凝土正以其跨度大、自重轻、节约材料、节省层高、改善功能等突出优点。迎合了近代建筑结构的发展趋向。
4.3高层建筑结构中预应力混凝土技术发展方向
近年来，预应力混凝土在高层建筑中的应用于有很大发展，尤其是无粘结预应力混凝土平板和预应力混凝土扁梁用于高层建筑的楼闰，具有降低层高，简化模板，加快施工等明显效果。受到建设单位、设计和施工单位的普遍欢迎。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8-18m跨度的预应力混凝土空心板，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很广阔。
4.4预制现浇相结合的装配整体式结构将加速发展
随着大柱网、大开间多层建筑和高层建筑迅猛发展，长跨预应力混凝土空心板、

T形板、大型预应力混凝土墙板等必将逐步兴起，预制梁板现浇柱，或预制梁、板、柱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，叉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。
5我国预应力混凝土的发展成果
5.1新材料的应用
新材料的应用解决了原来钢材强度低，供不应求的局面。通过进口的方式，材料的强度级别基本上可以说是提高到了国际的先进水平，而且年产量在15万吨以上。基本可以满足国内发展的需要，并且超出的部分可以进行出口。所以说新材料的应用对于我国混凝土的发展有很大的促进作用。
5.2施工关键技术得到解决
预应力施工中的关键技术得以解决。我国现在已经能够自主生产千斤顶、各类锚具等等。锚具的产量也十分高，可以说在世界上也占有一定地位，生产量在国际领先，基本解决施工中的关键技术问题。
5.3逐步形成配套的规范规程
规范规程已经基本配套。在现在这样好的发展形势下，我国已经初步的制定了很多相关的规定，基本上能够满足设计的需要，至少能为工程的设计提供一些参考，也对工程的安全性提供了强有力的保障。
5.4取得一些成果
建造了一大批具有国际先进水平的结构。因为预应力的混凝土结构比较结实和耐用，有很多优点，所以我国很多高难度的建筑都使用预应力混凝土的结构。比如说比较有名的杨浦、南浦大桥、上海电视塔等等。在某种程度上说明我国在预应力混凝土的使用上已经在进步，并且逐步培养高水准的设计施工队伍。这样对于预应力混凝土的应用也有很好的促进作用。根据不完全的统计，我国在无粘结的预应力混凝土方面发展的很快，无粘结涂包的生产线就已经有30多条，年涂包量超过12000吨。
    结语
总而言之，城建工程施工离不开预应力技术的广泛应用。目前，预应力混凝土已经成为国内外土建工程最主要的结构材料之一，解决了许多常规技术难以解决的疑难工程问题。我们相信随着我国建筑行业的飞速发展，施工技术及施工队素质的提高，预应力混凝土必将迎来更加美好的前景。

参考文献：

[1]黄红霞.预应力混凝土框架结构抗震性能试验研究[D].武汉理工大学.2008

[2]孟少平. 韩重庆，吕志涛.多层多跨部分预应力混凝土框架结构抗震延性设计方法的探讨[J].地震工程与工程振动.1999