在房屋建筑工程中预应力混凝土应用的作用及发展

张大权

摘 要：随着社会经济的逐渐发展，建筑工程早已成为我国基础建设的重要的一部分。而房屋建筑作为建筑工程的重要内容也必将受到社会重视。房屋建筑工程施工过程中，需要根据工程施工的具体需求选择与之相适应的材料与技术，才能最大程度地提高工程质量。预应力混凝土应用到房屋建筑中，一方面可以有效缩短施工工期。另一方面对于工程质量也有所提高。本文将针对预应力混凝土在房屋建筑工程中的应用作用及发展展开讨论。

关键词：房屋建筑工程；预应力；混凝土；发展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.072

1 预应力混凝土概况

预应力混凝土（Prestressed Concrete）是指一弥补混凝土过早出现裂缝为目的，在构件使用或加载以前，预先给混凝土一个预压力，即在混凝土受拉區可承受范围内，利用人工加力的方法，将钢筋进行张拉，利用钢筋的回缩力，使混凝土手拉区预先受压力。该材料的结构运用了预应力高强钢材、工艺、设备及设计过程。到预应力这种技术的优势在于在构件承受由外荷载产生的拉力时，最先对受拉区混凝土中的预压力进行抵消，接着随荷载增加，才使混凝土手拉，从而限制混凝土伸长，有效阻止或延缓了裂缝的出现。与传统施工技术相比，其不需要预留孔道，亦不需要灌浆，具备以下优点：1）抗裂性好，刚度大。2）节省材料，减轻重量。3）增强受压构件稳定性。4）增强构件的耐受性。除此之外，预应力混凝土应用起来施工简便快捷，且成本较低，故在当今房屋建筑中应用广泛。

就目前来看，预应力混凝土在实际应用中存在一些需要改进的地方：

（1）由于预应力混凝土工艺复杂，且有严格的质量要求，因此对于施工技术人员的要求也非常高。因此造成该方面专业人员较为缺乏的现状。

（2）预应力混凝土结构虽在材料方面节省了成本，但其开工费用大，在某种程度上提高了工程成本。

（3）混凝土的增加引起预应力反拱度的增加，导致施工表面不平的后果。

因此，在预应力混凝土的应用过程中，应扬长避短，将其优点凸显出来，保证在施工正常进行的基础上，提高房屋建筑的工程质量。

2 预应力混凝土主要应用

2.1 预制预应力构件

上世纪八十年代，我国新建单层工业厂房较少，且其房屋构件多采用过去的图纸，当然运用的也是过去的设计标准。但在预应力材料运用方面则采用较高强钢丝或钢绞线代替传统钢丝。部门地震区临时用房为增强其抗震呢能力，也采用高强预应力钢筋、低高度屋面梁的材料与结构。除此之外，部分民用建筑中，也用高强钢丝替代了传统建筑中的多孔空心楼板。其中V型折板引起节省材料且应用起来房屋的防水性能、密封性等都能有效提高而应用广泛，且沿用至今。

2.2 现浇后张预应力楼盖结构

上世纪七十年代，我国多次进行现浇后张预应力混凝土楼板结构的试点工程，由于材料质量问题而无法成功推广，直至无粘结筋的问世，才有效解决了房屋建筑中无粘结筋的供应问题。从而使其在高层建筑、公寓，商场、车库仓库等大量运用。主要包括以下几种楼板模式：

（1）无粘结预应力双向无梁平板。该模式因其双向配置的无粘结钢筋相互交叉而产生的编制穿梭，在应用时较复杂，后期经过改良，但仍不及预应力材料的便利。

（2）无粘结预应力单项平板。该模式通过梁体系支撑与梁或者墙壁上，是我国最薄单向楼板，应用良好。

（3）无粘结预应力双向平板。该模式用墙或者梁四边支撑的平板，为避免双向预应力筋的编网穿束，其主要采用带状集中配束，施工简化的同时保证了钢筋线形。

（4）无粘结预应力双向密肋板。该模式适合用于柱网稍大的楼盖，目前应用较广。

2.3 后张预应力混凝土框架结构

后张预应力框架结构主要包括横向框架和纵向框架。横向框架的布置为大跨用主梁及小跨用次梁。近年来，横向框架结构多应用于多层工业厂房及公用建筑，最大跨度可达35m。纵向框架的布置为小跨用主梁、大跨用次梁的预应力结构，其能够有效降低结构高度貉预应力钢材用量。最大可降低层高0.5m，能够有效提高经济效益。

2.4 高层建筑

梁板洁面高度的降低能够对减租总高度及水电总线长度等重要因素产生影响，有效降低了建筑工程中材料的成本。因此预应力混凝土在高层建筑的应用也逐渐广泛。某些著名建筑如北京饭店贵宾楼、厦门国际金融大厦等都采用了预应力叠合结构。

2.5 旧房改建

在原有建筑的基础上进行有效改建，能够节约资源且在一定程度上扬长避短。例如旧楼加层是，可以利用天井空地建照婚粘土芯筒，建成两个菱形相连的方案。刺猬铜价肚饿图书馆扩建的案例。

2.6 抗震加固

随着地球生态环境的变化，地震等自然灾害频发，因此抗震加固是房屋建筑工程中非要必要的一部分。针对预制混凝一空心楼板的建筑，采用预应力加固的方式，对各层楼进行永久性双向预应力加固，从而使建筑的整体性刚度增强，有效抵抗水平震力。

2.7 基础加固

除抗震加固外，房屋的基础加固也十分必要，尤其针对部分老化的建筑或者部分建筑厂房的荷载增大，为保证建筑的使用安全，对于原有建筑的加固则显得至关重要。通常采用无粘结预应力加固方案，亦适用于曲折地形的建筑，该技术能够有效缩短工期，从而降低施工成本。

3 预应力混凝土应用的作用

3.1 有效降低工程成本

笔者通过多个案例考察发现，预应力混凝土的应用以其大开间、大柱网结构而显现经济合理的优势，除此之外预应力混凝土像教育传统钢筋混凝土而言，具有钢筋用量少、造价低等优点。同时有效提高了施工速度，缩短施工工期，节省了部分人力及物力开支。

3.2 高质量及高耐久性endprint

有粘结预应力筋的灌浆和无粘结筋都具备良好的防水系统以及密闭性，保证了建筑施工的质量，这使建筑在后期使用时的安全隐患降到最低。

3.3 理论新高度

预应力混凝土的理论打破了创痛馋鬼，采用冷加工材料作配筋，保持了有效预应力。到目前为止，预应力混凝土扔保持其技术与经济的优势，在我国房屋建筑方面发挥其顽强的生命力。

4 预应力混凝土在我国房屋建筑工程中的发展

4.1 早期发展

预应力混凝土从1945年第二次世界大战结束后开始发展，自西欧传向世界各地。上世纪五十年代，我国开始建国后第一个五年计划，在此政策的引导下，兴建大量工业厂房和民用建筑，而我国处在建国初期，建筑材料及其缺乏，国内钢筋、木材奇缺，为了解决厂房等建筑工程的结构材料问题，我国开始应用预应力混凝土于建筑工程中。中建科学院接受了国家的任务，为响应国家政策开始了发展中国特色的预应力材料的道路。时隔十年左右，中建科学院混凝土研究室完成了300*及400*混凝土的研制任务，接着研究先张法预应力及其相关生产工艺并取得成功。一年之后，也就是1955年，该研究室完成了钢筋冷拉工艺以及冷拉螺纹钢的制作。该年秋天，我国工程师通过學习苏联的厂房屋面设计图，研制出冷拉钢5螺纹钢筋，该材料的问世替代了冷轧钢筋生产先张法预应力及后张法预应力混凝土。同时掌握了先张法梁及后张法梁的生产工艺。

为了预应力技术在我国的普及，1956年中国建筑科学院首次创办了预应力混凝土培训班。随之而来的预应力混凝土实验基地、预应力混凝土实习班等都相继开放。从1956年到1978年，我国初于预应力早期发展阶段，奇主要发展中、低强度的钢材，直到改革开放以来，大量预应力材料高强钢丝等才被我国采用。

4.2 近期发展

改革开放以来，我国通过特区建设，对房屋建筑工程方面提出了更高的现代化要求，随着我国预应力材料工艺的成熟，以及高强钢丝、钢绞线供应量的充足，以及预应力设计理念逐渐普及等各方面的因素，我国预应力混凝土的发展逐渐进入新的发展阶段，并在质量及数量上发生了巨大的跨越。与传统的高截面、小跨度、单调形式等不利因素相比，现代房屋建筑正逐渐向高跨度、低节目、材料纤细轻巧的方面转变。除此之外，我国房屋建筑在平面布置、结构布局、艺术设计等方面也逐渐摒弃传统建筑弊端，以实用、经济为目标而发展。预应力混凝土的应用使现在建筑的预装配，开始后张结构，主要以现浇整体式及半装配式为主。

5 有关预应力混凝土发展的认识

5.1 国家政策辅助预应力混凝土的发展

由我国建国初期的第一个五年计划可以看出，建筑工业的发展需要与国家政策相辅相成。国家对预应力混凝土的推广能够有效促进其在我国房屋建筑的发展，以及有关科学理论知识的普及。

5.2 预应力混凝土具有产业化优势

预应力混凝土因其生产成本低，质量保障等优势而被广泛应用，随着我国高层建筑的普及化，预应力混凝土的年用量也逐渐提高，因此预应力的产业化生产也逐步发展，且在市场经济体系下，逐渐显现其优势。

参考文献：

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[2]国家建委建筑科学研究所.1974年全国预应力混凝土座谈会预应力混凝土技术资料选编[M].中国建筑工业出版社，1977.

[3]邵友栋.后张预应力混凝土技术在房屋建筑施工中的应用[S].河南五建建设集团有限公司，1009-2374（2015）.endprint