建筑结构汇总(三)详解

（2）后张法
先浇筑混凝土构件，并预留好孔道。 待混凝土达到一定的强度后，在孔道内穿 入钢筋，然后直接在构件上张拉钢筋，最 后用锚具在构件两端将钢筋锚固，阻止钢 筋回缩，从而对构件施加预应力。钢筋张 拉完毕，并将张拉端锚固后，预留孔道内 应按要求灌浆。
后张法主要工序示意图
(a) 制作混凝土构件；(b) 张拉钢筋；(c)张拉端锚固并对孔道灌浆
§3-6 预应力混凝土结构
§3-6-1预应力混凝土的基本原理
预先对混凝土构件的受拉区施加压应力， 使之处于受压状态。这种预压状态能够部分 抵消或全部抵消使用荷载作用下产生的拉应 力，从而使结构构件在使用荷载作用下不至 于开裂，或推迟开裂，或减小裂缝开展的宽 度，提高构件的抗裂度和刚度。
预应力混凝土构件
4)张要合理确定张拉控制应力，既要保证给 混凝土施加足够的有效预应力，又不至于出现脆断等 问题。为保证必要的预应力度，任何情况下张拉控制 应力不宜小于0.4fptk。
由于张拉方法的不同，预应力损失的大小也有较 大的差别，施工阶段构件受到的压力也不同，不同张 拉方法其张拉控制应力也不同。张拉控制应力还与预 应力钢筋的品种有关，《规范》根据施工工艺和预应 力钢筋的品种，确定张拉控制应力的大小
§3-6-2预应力混凝土结构的特点
(1)对混凝土构件施加预应力可以提高构件 的抗裂性。
预应力的大小可人为调整，可以根据构件 的受力特点和使用条件，控制裂缝的出现及裂 缝开展的宽度。
(2)有较好的裂缝闭合和变形恢复能力。由 于预应力钢筋的作用，构件在使用荷载下产生 的裂缝和变形，当荷载卸除后，能够恢复。
§3-6-4施加预应力的方法
（1）先张法
首先在台座上或钢模内张拉钢筋，并 作临时锚固，然后浇筑混凝土。待混凝土 达到一定强度后剪断或放松钢筋。钢筋剪 断后将产生弹性回缩，由于钢筋与混凝土 之间存在着粘结力，混凝土就会阻止钢筋 回缩而混凝土本身受到预压应力。
先张法主要工序示意图
(a) 张拉钢筋；(b) 支模并浇捣混凝土；(c)放松并截断预应力钢筋
一、张拉端锚具变形和钢筋内缩引起预应力损失σl1
钢丝、钢绞线 预应力螺纹钢筋
σcon≤0.75fptk σcon≤0.85fpyk
§3-6-7预应力损失
按某一控制张拉应力值张拉好的预应力 钢筋的初始张拉应力，由于张拉工艺和材料 特性等原因，会在从构件制作到安装使用各 个过程中不断降低。这种预应力降低的现象 称为预应力损失。
引起预应力损失的因素很多，有些因素 之间还有一定的耦合作用。但为了计算分析 方便，采用单因素分别计算再叠加的方法。
1)构件开裂荷载接近极限荷载，破坏前无明显预 兆，构件的延性较差。
2)对于产生偏心压力的预应力混凝土构件，施工 阶段可能使构件的某些部位受到拉力甚至开裂，对后 张法构件还有可能造成端部混凝土局部受压破坏。
3)有时为了减少预应力损失，需对钢筋进行超张 拉，由于钢材材质的不均匀，可能使个别钢筋的应力 超过它的实际屈服强度，而使钢筋产生较大塑性变形 或脆断，使施加的预应力达不到预期效果。
§3-6-5预应力混凝土结构的材料
一、混凝土
要求： （1）强度高； （2）收缩、徐变小； （3）快硬、早强。
选择混凝土强度等级时，应考虑施工方 法（先张或后张）、构件跨度、使用情况 （如有无振动荷载）以及钢筋种类等因素。
二、钢材
要求： （1）强度高； （2）具有一定的塑性； （3）良好的加工性能； （4）与混凝土之间有较好的粘结强度， 特别是先张法构件。当采用光面高强钢丝时， 表面应经“刻痕”或“压波”等措施处理后 方能使用。
先张法、后张法各有优缺点：
先张法生产工序少，工艺简单，施工质量容易 保证，不需在构件上设永久性锚具，生产成本低，在 长线台座上，一次可生产多个构件。主要适合于工厂 内生产中、小型构件。
后张法不需要台座，构件既可在工厂也可在现场 制作；后张法构件只能单一逐个地施加预应力，工序 多，操作也麻烦；而且需设永久性锚具，成本高；一 般用于运输不便的大、中型构件。
裂缝开展的宽度，避免和减少有害介质对钢 筋的侵蚀，延长结构或构件的使用期限。
(7)充分利用高强度材料，降低构件的截 面尺寸，减轻自重，实现更大的跨度，有较 好的综合经济效益。
(8)预应力混凝土技术的采用，为装配 式结构提供了良好的装配、拼装手段，可 通过纵、横方向施加预应力钢筋，把装配 式结构连成理想的整体。
§3-6-6张拉控制应力
张拉控制应力是指张拉预应力钢筋时所 控制的最大应力值，是预应力钢筋在构件受 荷以前所经受的最大应力值，其值为张拉设 备所控制的总张拉力除以预应力钢筋面积所 得，用σcon表示。
张拉控制应力的取值直接影响施加预应 力的效果，张拉控制应力过低，预应力损失 后，预应力混凝土构件达不到应有的效果； 张拉控制应力过高，则可能引起下述问题：
(3)提高构件刚度，减少构件的挠度变形。
(4)提高构件的抗剪承载能力。 构件中有预压应力，可以减小构件中的主
拉应力，降低斜裂缝产生的风险或延缓斜裂缝 的开展。
(5)提高构件的抗疲劳能力。 预应力可以降低钢筋的疲劳应力比，增加
钢筋的疲劳强度。
(6)提高结构或构件的耐久性。 预加应力能有效地控制混凝土的开裂或
(9)主要缺点是施工较复杂，设备要求 高，设计计算较繁琐。
§3-6-3预应力混凝土构件的分类
预应力混凝土的主要优点是可以控制 结构构件的裂缝，因此，《规范》根据构 件受拉边缘的应力或正截面裂缝宽度，将 预应力混凝土构件分为三类：
1)一级裂缝控制等级的构件。在荷载 标准组合下，构件受拉区不允许出现拉应 力。这种预应力混凝土构件又称“全预应 力混凝土”构件。
2)二级裂缝控制等级的构件。一般要求 不出现裂缝的构件，在荷载标准组合下，构 件受拉区允许出现小于混凝土抗拉强度的拉 应力。这种预应力混凝土构件称为“有限预 应力混凝土”构件。
3)三级裂缝控制等级的构件。允许出现 裂缝的构件，但最大裂缝宽度可按荷载标准 组合并考虑长期作用影响的效应计算，应不 超过规定的限值。这种预应力混凝土构件称 为“部分预应力混凝土”构件。