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淺析混凝土對房屋建筑的影響瀏覽數(shù):252次
預(yù)應(yīng)力混凝土是根據(jù)需要人為地引入某一數(shù)值與分布的內(nèi)應(yīng)力,用以部分或全部抵消外荷載應(yīng)力的一種加筋混凝土。早在19世紀80年代,西歐和北美的學者就開始預(yù)應(yīng)力混凝土的實驗活動,并取得若干專利,但都由于對混凝土和鋼材在應(yīng)力狀態(tài)下的性狀缺少認識,兼之所用鋼材強度太低,以致預(yù)應(yīng)力值損失太大而未取得成效。預(yù)應(yīng)力混凝土進入實用階段應(yīng)歸功于法國工程師弗萊西奈,他在1928年提出了預(yù)應(yīng)力混凝土必須采用高強鋼材和高強混凝土的論斷,從此對預(yù)應(yīng)力混凝土的認識開始進入理性階段。 1. 預(yù)應(yīng)力混凝土的分類 根據(jù)結(jié)構(gòu)物對預(yù)應(yīng)力值要求大小程度的不同,預(yù)應(yīng)力混凝土可分為下列三類: 1.1“全”預(yù)應(yīng)力——在施加預(yù)應(yīng)力或全部荷載作用條件下,都不容許混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力。 1.2“限值”預(yù)應(yīng)力——在施加預(yù)應(yīng)力或全部使用荷載下,容許混凝土承受某一規(guī)定拉應(yīng)力值(如混凝土彎拉強度的80%),但在長期荷載(恒載加一部分活載)作用下,混凝土不得受拉。 1.3“部分”預(yù)應(yīng)力——根據(jù)結(jié)構(gòu)種類和暴露環(huán)境條件,在全部使用荷載下容許出現(xiàn)不超過0.1mm或0.2mm寬度的裂縫。 2. 預(yù)應(yīng)力混凝土對房屋建筑的影響 由于采用了高強度鋼材與混凝土以及預(yù)加反向荷載,預(yù)應(yīng)力混凝土梁、板結(jié)構(gòu)具有截面小、重量輕、強度大等特點,其經(jīng)濟跨度比常規(guī)結(jié)構(gòu)材料要增大一倍或更多。用以建造大開間、大柱網(wǎng)、大空間無內(nèi)柱建筑,既滿足了靈活性大、通用性強等現(xiàn)代化建筑的要求,而且綜合經(jīng)濟效益優(yōu)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力混凝土對房屋建筑的影響,表現(xiàn)在以下幾個方面: 2.1對梁板等受彎構(gòu)件的影響 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件常用的截面形狀有:矩形、對稱工字型、不對稱工字型、T型、倒T型和箱型截面等六種,這些截面形狀,各有特點,應(yīng)根據(jù)使用要求和具體條件來選用。 2.1.1預(yù)應(yīng)力梁板的高度約為同跨度鋼筋混凝土的2/3~1/2。 2.1.2對單向或雙向預(yù)應(yīng)力實心板,合理的跨高比約為40,即15cm厚的板,跨度可用到6.0cm。 2.1.3預(yù)應(yīng)力混凝土主梁,跨高比約為15~20。 2.1.4預(yù)應(yīng)力混凝土次梁,跨高比約為18~28,即對1m高的次梁,跨度可用到18~28m,視荷載的大小和布置條件而定。 2.2對建筑與結(jié)構(gòu)平面布置的影響 2.2.1選用大跨結(jié)構(gòu)方案 鋼筋混凝土梁板的經(jīng)濟跨度較小,單向?qū)嵭陌逡话銥?~4m,柱網(wǎng)多為6m×6m。采用高效預(yù)應(yīng)力混凝土后的經(jīng)濟跨度,單向?qū)嵭陌逡话銥?~9m,柱網(wǎng)則為9m×9m~12m×12m或更大。上海色織四廠布機車間六層廠房采用(20+20)m×7.2m大柱網(wǎng)后與同樣總面積的小柱網(wǎng)方案相比,總造價雖然增加10.9%,但廠房內(nèi)可布置的布機臺數(shù)增加了12%,按每臺布機計算,廠房造價反而有所降低。 2.2.2主次梁的顛倒布置 “大跨用主梁,小跨用次梁”是結(jié)構(gòu)布置的傳統(tǒng)做法。采用預(yù)應(yīng)力方案時,恰恰相反,小跨用主梁、大跨用次梁更為經(jīng)濟合理。這種布置的樓蓋高度決定于次梁,次梁跨度雖大,但可采用減小間距的方法以減輕負荷,使跨高比做到20~25或更大。 2.2.3伸縮縫 后張預(yù)應(yīng)力樓蓋結(jié)構(gòu),由于自身具有一定的抵抗溫度與收縮應(yīng)力的能力,因此可以大大增加伸縮縫距離。即使平面尺寸較大,也可采用分塊澆筑或采用微膨脹混凝土等措施來消除伸縮縫。 2.3對建筑功能的影響 預(yù)應(yīng)力混凝土與預(yù)應(yīng)力技術(shù)為改善與提高建筑功能提供了許多新的措施與可行方法。 2.3.1通用性與靈活性 現(xiàn)代化工業(yè)與民用建筑要求具有更大通用性與靈活性,以適應(yīng)建筑物使用期間用途的多變、生產(chǎn)工藝與機械設(shè)備的更新?lián)Q代的需要。各種預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系為經(jīng)濟合理地建造這種大柱網(wǎng)、大空間無內(nèi)柱建筑提供了現(xiàn)實性。 2.3.2降低建筑層高 當用8~10m跨度的無粘結(jié)平板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的梁板結(jié)構(gòu)時,每層樓板的結(jié)構(gòu)高度可以減少30cm左右,當建筑總高度有限制時,每10層可多建一層,其綜合經(jīng)濟效益是非常顯著的。 2.3.3用作自防水屋面 現(xiàn)澆后張大面積自防水屋面在國際上已廣為應(yīng)用,多層停車庫一般都采用此種屋面,使用效果良好。 2.4對建筑造型的影響 2.4.1用吊桿的懸掛式建筑 在多層和高層建筑中采用預(yù)應(yīng)力吊桿代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼筋混凝土柱,是一個降低自重和節(jié)約鋼材的有效措施。 2.4.2懸臂式建筑 懸臂式建筑由于下部所占地面空間小,建筑顯得輕巧新穎,往往是建筑造型的需要。 2.4.3外傾式建筑 采用預(yù)應(yīng)力拉桿就有可能建造和常規(guī)金字塔式(內(nèi)傾式)建筑相反的外傾式建筑。外傾式建筑上大下小,占天不占地,在造型上更富有刺激性,同時也顯示結(jié)構(gòu)技術(shù)的成熟性。美國加州大學中心圖書館就是一個典型的例子。 3.預(yù)應(yīng)力混凝土的發(fā)展前景 3.1先張法預(yù)應(yīng)力預(yù)制構(gòu)件 先張法構(gòu)件由于在工廠集中生產(chǎn),生產(chǎn)工序、生產(chǎn)條件、生產(chǎn)技術(shù)都比較穩(wěn)定,質(zhì)量容易控制,有利于采用各種新材料、新工藝、新技術(shù),生產(chǎn)出強度高、尺寸誤差小、表面光潔、線條直正、耐久性好的高質(zhì)量構(gòu)件。 3.2后張法預(yù)應(yīng)力預(yù)制構(gòu)件 后張法預(yù)應(yīng)力的合理應(yīng)用范圍主要為 3.2.1要求雙向預(yù)加應(yīng)力的結(jié)構(gòu),例如無粘結(jié)大跨度平板、雙向密肋板、井式梁樓蓋等。 3.2.2曲線形構(gòu)件、曲面或形狀復雜的結(jié)構(gòu),如殼體結(jié)構(gòu)。 3.2.3有整體連續(xù)要求的結(jié)構(gòu),如連續(xù)梁、板。 3.2.4要求將若干預(yù)制構(gòu)件拼成整體的結(jié)構(gòu),如水池、水罐。 3.2.5對采用先張法生產(chǎn)不經(jīng)濟的某些預(yù)制構(gòu)件,例如:預(yù)加力噸位太大,無法利用現(xiàn)有臺座進行生產(chǎn)。 4. 結(jié)語 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是一種先進的結(jié)構(gòu)形式,作為工程建設(shè)領(lǐng)域內(nèi)的一項高新結(jié)構(gòu)技術(shù),預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的應(yīng)用標志著一個國家的建筑技術(shù)水平。目前,我國進入高效預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的新階段,說明我國的預(yù)應(yīng)力技術(shù)已步人國際先進行列。 |