浅析混凝土对房屋建筑的影响

　预应力混凝土是根据需要人为地引入某一数值与分布的内应力，用以部分或全部抵消外荷载应力的一种加筋混凝土。早在19世纪80年代，西欧和北美的学者就开始预应力混凝土的实验活动，并取得若干专利，但都由于对混凝土和钢材在应力状态下的性状缺少认识，兼之所用钢材强度太低，以致预应力值损失太大而未取得成效。预应力混凝土进入实用阶段应归功于法国工程师弗莱西奈，他在1928年提出了预应力混凝土必须采用高强钢材和高强混凝土的论断，从此对预应力混凝土的认识开始进入理性阶段。

　　　　1. 预应力混凝土的分类

　　　　根据结构物对预应力值要求大小程度的不同，预应力混凝土可分为下列三类：

1.1“全”预应力——在施加预应力或全部荷载作用条件下，都不容许混凝土出现拉应力。

1.2“限值”预应力——在施加预应力或全部使用荷载下，容许混凝土承受某一规定拉应力值（如混凝土弯拉强度的80%），但在长期荷载（恒载加一部分活载）作用下，混凝土不得受拉。

1.3“部分”预应力——根据结构种类和暴露环境条件，在全部使用荷载下容许出现不超过0.1mm或0.2mm宽度的裂缝。

　　　　2. 预应力混凝土对房屋建筑的影响

　　　　由于采用了高强度钢材与混凝土以及预加反向荷载，预应力混凝土梁、板结构具有截面小、重量轻、强度大等特点，其经济跨度比常规结构材料要增大一倍或更多。用以建造大开间、大柱网、大空间无内柱建筑，既满足了灵活性大、通用性强等现代化建筑的要求，而且综合经济效益优于传统结构。预应力混凝土对房屋建筑的影响，表现在以下几个方面：

　　　　2.1对梁板等受弯构件的影响

　　　　预应力混凝土受弯构件常用的截面形状有：矩形、对称工字型、不对称工字型、T型、倒T型和箱型截面等六种，这些截面形状，各有特点，应根据使用要求和具体条件来选用。

　　　　2.1.1预应力梁板的高度约为同跨度钢筋混凝土的2/3~1/2。

　　　　2.1.2对单向或双向预应力实心板，合理的跨高比约为40，即15cm厚的板，跨度可用到6.0cm。

　　　　2.1.3预应力混凝土主梁，跨高比约为15~20。

　　　　2.1.4预应力混凝土次梁，跨高比约为18~28,即对1m高的次梁，跨度可用到18~28m，视荷载的大小和布置条件而定。

　　　　2.2对建筑与结构平面布置的影响

　　　　2.2.1选用大跨结构方案

　　　　钢筋混凝土梁板的经济跨度较小，单向实心板一般为3~4m，柱网多为6m×6m。采用高效预应力混凝土后的经济跨度，单向实心板一般为6~9m，柱网则为9m×9m~12m×12m或更大。上海色织四厂布机车间六层厂房采用（20+20）m×7.2m大柱网后与同样总面积的小柱网方案相比，总造价虽然增加10.9%，但厂房内可布置的布机台数增加了12%，按每台布机计算，厂房造价反而有所降低。

　　　　2.2.2主次梁的颠倒布置

　　　　“大跨用主梁，小跨用次梁”是结构布置的传统做法。采用预应力方案时，恰恰相反，小跨用主梁、大跨用次梁更为经济合理。这种布置的楼盖高度决定于次梁，次梁跨度虽大，但可采用减小间距的方法以减轻负荷，使跨高比做到20~25或更大。

　　　　2.2.3伸缩缝

　　　　后张预应力楼盖结构，由于自身具有一定的抵抗温度与收缩应力的能力，因此可以大大增加伸缩缝距离。即使平面尺寸较大，也可采用分块浇筑或采用微膨胀混凝土等措施来消除伸缩缝。

　　　　2.3对建筑功能的影响

　　　　预应力混凝土与预应力技术为改善与提高建筑功能提供了许多新的措施与可行方法。

　　　　2.3.1通用性与灵活性

　　　　现代化工业与民用建筑要求具有更大通用性与灵活性，以适应建筑物使用期间用途的多变、生产工艺与机械设备的更新换代的需要。各种预应力结构体系为经济合理地建造这种大柱网、大空间无内柱建筑提供了现实性。

　　　　2.3.2降低建筑层高

　　　　当用8~10m跨度的无粘结平板代替传统的梁板结构时，每层楼板的结构高度可以减少30cm左右，当建筑总高度有限制时，每10层可多建一层，其综合经济效益是非常显著的。

　　　　2.3.3用作自防水屋面

　　　　现浇后张大面积自防水屋面在国际上已广为应用，多层停车库一般都采用此种屋面，使用效果良好。

　　　　2.4对建筑造型的影响

　　　　2.4.1用吊杆的悬挂式建筑

　　　　在多层和高层建筑中采用预应力吊杆代替传统的钢筋混凝土柱，是一个降低自重和节约钢材的有效措施。

　　　　2.4.2悬臂式建筑

　　　　悬臂式建筑由于下部所占地面空间小，建筑显得轻巧新颖，往往是建筑造型的需要。

　　　　2.4.3外倾式建筑

　　　　采用预应力拉杆就有可能建造和常规金字塔式（内倾式）建筑相反的外倾式建筑。外倾式建筑上大下小，占天不占地，在造型上更富有刺激性，同时也显示结构技术的成熟性。美国加州大学中心图书馆就是一个典型的例子。

　　　　3.预应力混凝土的发展前景

　　　　3.1先张法预应力预制构件

　　　　先张法构件由于在工厂集中生产，生产工序、生产条件、生产技术都比较稳定，质量容易控制，有利于采用各种新材料、新工艺、新技术，生产出强度高、尺寸误差小、表面光洁、线条直正、耐久性好的高质量构件。

　　　　3.2后张法预应力预制构件

　　　　后张法预应力的合理应用范围主要为

　　　　3.2.1要求双向预加应力的结构，例如无粘结大跨度平板、双向密肋板、井式梁楼盖等。

　　　　3.2.2曲线形构件、曲面或形状复杂的结构，如壳体结构。

　　　　3.2.3有整体连续要求的结构，如连续梁、板。

　　　　3.2.4要求将若干预制构件拼成整体的结构，如水池、水罐。

　　　　3.2.5对采用先张法生产不经济的某些预制构件，例如：预加力吨位太大，无法利用现有台座进行生产。

4. 结语

　　　　预应力混凝土结构是一种先进的结构形式，作为工程建设领域内的一项高新结构技术，预应力混凝土技术的应用标志着一个国家的建筑技术水平。目前，我国进入高效预应力混凝土结构的新阶段，说明我国的预应力技术已步人国际先进行列。