满足工业化生产的预应力混凝土框架结构

1、 满足工业化生产的预应力混凝土框架结构 李艳来1刘征2（1.北京天润建设有限公司，北京 100077；2.烟台港集团有限公司，山东 烟台 264000）摘要：预应力混凝土结构由于施工便捷，常被应用于桥梁、厂房、砖混住宅等，预应力混凝土在工程中常以预应力梁和预应力板的形式出现。文章主要研究由预应力梁、预应力板和成品柱组合成的预应力框架结构，分析预应力框架结构工业化生产的的可行性和优缺点，使得预应力框架结构得到进一步的发展和应用。关键词：预应力梁；预应力板；成品柱；预应力框架结构；工业化生产tu756：a：1009-2374（2013）09-0087-02回顾我国50年来预应力混凝土的成就，其共分

2、：我国预应力混凝土的开拓；低强预应力混凝土的应用；高效预应力混凝土的应用；先张、后张预加应力工艺；预应力混凝土的普及和进一步的推广；研究与发展六个部分。普通钢筋混凝土结构的梁板一般处于受弯状态，通常钢筋还没有承受很大弯拉应力，混凝土受弯区已经出现裂缝，甚至可能使钢筋暴露进而锈蚀，而预应力结构，通过控制预应力的大小，可以保证来自www.lw5u.com预应力梁板在承受设计弯曲荷载时，混凝土受弯区基本不产生拉应力，不出现裂缝，鉴于预应力混凝土有如此优越的特性，本文研究将批量生产的柱、梁和板同时用于工程，形成预应力框架结构。预应力混凝土结构不断在发展，但是市场依然很小，在工程中没有得到充分的应用，在

3、1985年姚崇德钢筋混凝土结构抗震设计（六）预应力和部分预应力框架中就提到预应力框架结构，截止目前预应力框架应用于施工和生产的比例太小，为了提高效率，节约成本，本文进一步介绍预应力框架结构在建筑工程中的可行性和优缺点。1预应力框架结构的优缺点1.1预应力框架结构的优点预应力框架结构相比现浇混凝土框架结构有如下优点：1.1.1节省材料造价，框架结构工程中材料占的比例最大，而钢筋和混凝土在材料中占的比例最来自www.lw5u.com大，如果工业化生产梁、柱和板，可以大大减少材料造价。1.1.2节省人工造价，如果机械化生产梁、柱和板，可以省去模板的支设、钢筋的绑扎，与此同时也就省去了模板工和钢筋工，

4、然而对于目前，人工价格不断在上涨，很多地方出现人工荒，而这种结构正好可以减少人工作业，减少人工造价。1.1.3缩短工期，由于梁、柱和板都是成品，类似于钢结构的施工，现场主要负责组装，这就节省了钢筋绑扎时间、模板支设时间、混凝土浇筑时间、混凝土养护时间等，因此会大大缩短工期。1.1.4提高工程质量，在框架结构中，混凝土强度特别重要，现浇框架结构由于施工中的不到位可能导致混凝土强度不符合要求，然而预应力框架结构，梁、柱和板在出厂和进场的时候都会检查，符合强度要求的可以使用，这样就可以提高工程质量。1.2预应力框架结构的缺点相比现浇混凝土框架结构，预应力框架结构有如下不足：1.2.1整体性较差，由于

5、预应力框架结构是现场组装的，梁、柱和板不是同时成型的，因此整体性较差。1.2.2抗震性较差，梁柱节点连接和梁板连接处，组装时才进行浇筑，这样抗震性能相对薄弱。1.2.3相对于现浇框架结构，预应力框架结构高度较低。由于抗震性和整体性较差，预应力框架结构高度将会受限。2预应力框架结构中存在的问题2.1预应力框架结构梁柱连接问题本设计要求预应力梁为后张梁，成品柱的长度要满足现浇框架柱钢筋连接区和非连接区的要求，成品柱和预应力梁如何连接是问题之一。本文提出在梁中和柱的节点部分预留孔道，通过穿过孔道的后张预应力筋将梁和柱连接在一起形成框架后，再进行孔道灌浆，在进行孔道灌浆前，要进行梁柱节点处混凝土的浇筑

6、，确保满足节点的抗震要求（如图1和图2），柱与梁连接的效果直接影响整个工程的质量。此外，本文提出成品柱长度层高一半梁高，此处剪力较小。2.2预应力框架结构梁板连接问题预应力板在加工时，以1m为单位，进行制造加工，预应力板为先张的板，端部钢筋和钢绞线预留，待梁左右板钢筋处理后，进行混凝土的浇筑（如图3）。在板与板的连接处，在板的上部有预留垂直于板的构造的钢筋，这些钢筋首先必须满足结构整体和抗震性能要求，其次可以调节板在平面中的铺设宽度，当板与板处钢筋连接无误后，进行板与板缝处混凝土的浇筑（如图3）。2.3预应力框架结构的抗震问题在一定的条件下，用抗震性能较差的材料也能设计出抗震能力较好的结构来。

7、反之，即使采用抗震性能好的材料，如果结构的耗能机制选择及设计不合理，也会使得整体结构的抗震能力较差。本文从梁柱连接、梁板连接处进行主要抗震设计，使其可以提高结构的抗震性能。此外在进行工业化生产梁、板、柱时，选择材料性能相对好的材料进行加工。3预应力框架结构的可行性3.1预应力框架结构技术上的可行性在50年前，我国就已经进行预应力结构的施工，因此预应力框架结构在技术方面有一定的基础，并且改革开放后，框架结构在我国不断地发展，在技术方面也具有一定的基础。20世纪80年代，我国就开始研究预应力框架结构，但是没有达到工业化生产，大多都是现场的预应力框架结构施工，相对工业化程度较低。本文在预应力框架结构

8、中存在的问题中已经分析了该结构梁、板、柱的处理意见，并且也满足建筑结构设计和构造的要求。3.2预应力框架结构经济上的可行性在预应力框架结构的优点中，我们已经分析了预应力框架结构施工比较经济，可以节省造价，因此，在结构整体性和抗震性满足要求的情况下，可以考虑预应力框架结构的应用。3.3预应力框架结构工业化生产的可行性预应力技术对建筑工程最大的贡献是建造大跨度梁、板结构和抗拉结构提供了一种切实可行、经济合理的结构新材料，同时也为解决设计、施工中的疑难开辟了一条非常规技术能比的新途径。预应力结构，在工程中应用有一定的广泛性，特别在桥梁结构中，更为突出。具体的一些施工方法，已经比较成熟，在砖混结构中的装配式楼板和装配整体式楼板中也应用比较成熟，因此可以满足预应力框架结构的施工。鉴于技术和经济上的可行性，可以将预应力框架中的梁、板、柱成批量成产，以满足工业化生产的需求，这样可以在更大程度上节约成本，缩短施工工期。4结语本文在前辈的理论基础上，提出新形势下满足工业化生产的预应力框架结构，这种结构在现场施工和工程造价上都有一定的优越性。本文侧重这种结构的优缺点和可行性，并分析了梁、板、柱的处理方法，为这种结构的工业化生产提出一点意见，希望能够将这种结构更加广泛地应用于工程中，进一步加快我国建筑市场