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摘要：如今，社会经济水平的提高，直接影响人民群众的生活质量，对建筑结构的要求也更加严格，除了要具备实用性之外，还要体现美观性安全性。为此，建筑行业在自身发展的过程中，开始应用质量更高的混凝土结构，例如预应力混凝土结构。该结构具有复杂性的特点，在建筑工程中应用的成本比较高，但是因为其抗裂性、刚度等诸多优势，在建筑行业得到广泛应用。为了保证其应用效果，本文针对预应力混凝土结构设计中的一些问题展开探究。
关键词：预应力混凝土结构；建筑工程；抗渗性；抗震性
1预应力结构概述
预应力结构是建筑工程中利用配置受力的预应力筋，通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土结构。通过张拉预应力筋产生的应力和使用过程中荷载产生的反方向的应力，抵消局部或者全部荷载出现的应力，用来提升结构使用性能的一种结构形式。
1.1现代预应力结构的特征
预应力结构在现代的工程建设中，得到了广泛的推广和应用。使用它可以提升混凝土结构的使用性能；可以使构件的截面高度得到一定程度的减少，从而减轻了自身的重量；可以使高强度的钢材等建筑材料得到充分的利用；当出现裂缝或者变形的状况时，预应力结构有着优良的闭合功能，并具有使结构的变形很好的恢复性能；在抗剪承载力以及抗疲劳度方面都将得到很大的提升；可以带来很好的经济效益。不过预应力结构使用中具备许多的优良特性，在工程施工中它所使用的材料价格也比较高，而且设计以及施工都比较复杂，需要很高的技术水平。
1.2预应力混凝土的分类
建筑工程中，预应力结构的使用收到了优良的效果，预应力混凝土可以在刚度上使构件得到明显的提升，尤其是抗裂能力的提升，扩大了构件的使用范围。根据设计过程以及施工工艺的不同，预应力混凝土可以分为全预应力、部分预应力、有粘结和无粘结预应力、线和环预应力、体内和体外预应力以及预制、现浇以及组合式结构等。
2预应力混凝土结构设计中应注意的若干问题
2.1施工阶段预应力混凝土受弯构件反向变形控制值
目前,国内外有关标准和文献对预应力混凝土受弯构件的变形控制对象都是总变形值,即控制按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作用影响的挠度减去两倍张拉预应力筋引起的弹性反拱值不超过规定限值。按照这一规定,常常出现这样一种现象:外载引起的变形很大,反拱值也很大,但总变形值满足规范要求。在现有控制总变形的基础上,应对反向变形进行合理的控制,反向变形控制的原则为:在结构自重及张拉预应力筋引起的等效荷载共同作用下,预应力混凝土受弯构件的反向变形值应不影响地面找平。基于这一思想,经过大量试算,并结合工程实践提出了预应力混凝土受弯构件反向变形建议限值。控制了反向变形值和总变形值,实际上也间接地控制了预应力混凝土受弯构件在外荷载作用下的绝对变形值。这样既有利于工程地面的找平,也有利于保证工程结构的使用功能。
2.2张拉预应力筋引起反向斜裂缝的原因与预防
当预应力混凝土梁在使用阶段所承受的荷载很大时（如预应力转换梁）,预应力筋配置往往较多。如果预应力筋不是合理地分批张拉,当张拉预应力筋引起的等效荷载远远大于梁在张拉时所承受的外荷载时,将在预应力筋线型反弯点附近出现平行于预应力筋方向的斜裂缝,即发生反向剪切破坏。为了避免这种破坏,张拉前应进行合理的施工验算,并进行分批张拉。当大小跨相邻时,若小跨梁截面及配筋不做调整,且预应力筋垂幅仍与大跨梁相同时,张拉预应力筋同样会使小跨梁承受过大的等效荷载,也会在小跨梁预应力筋线型反弯点附近出现平行于预应力筋方向的斜裂缝,发生反向剪切破坏,如图1所示。避免这种破坏的方法是将小跨梁的同排预应力筋或多排预应力筋一部分按抛物线线型布置,一部分水平布置。小跨梁预应力筋线型布置的原则是:张拉预应力筋引起的等效荷载与该跨所承担外荷载的比值与大跨梁的相同。
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图1过大的等效荷载引起的反向斜裂缝
2.3避免无粘结预应力混凝土楼盖的连续坍塌
由于偶然荷载引起楼盖局部破坏或环境腐蚀引发某一区域预应力筋锈断会造成该区域无粘结筋全长失效,因此应避免无粘结预应力混凝土楼盖在水平方向的连续坍塌和沿房屋高度方向的连续坍塌。为了避免连续坍塌,楼盖剩余抗力设计值应不小于频遇组合荷载效应设计值。进行楼盖剩余抗力设计值计算时,应通过检测确定材料强度设计值、非预应力筋的有效面积和预应力筋的有效预应力水平及有效面积。
适当增大非预应力筋的配筋量是避免无粘结预应力混凝土楼盖连续坍塌的重要举措之一。在连续结构中通过设置后浇带分区段张拉并锚固预应力筋或采用连接器的方法实施分段张拉并锚固预应力筋,也是减少无粘结预应力混凝土楼盖连续坍塌的有效措施。
2.4避免预应力筋张锚位置不当引发柱根直剪破坏
当框架柱两侧梁所配置的预应力筋数量不同时,有时按图2(a)张拉并锚固非连续预应力筋,柱根部要承担预应力的水平分量,当柱截面和柱中纵筋用量不足够大时,预应力对柱子的直剪作用常常使得柱根部沿梁顶面被剪坏,发生错动,这种现象是工程建设中应坚决杜绝的。建议当框架柱两侧梁配置的预应力筋数量不同时,应采用如图2(b)所示方案布置和张锚非连续预应力筋。
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图2非连续预应力筋张锚方案
2.5补偿预应力筋的布置与张拉方案
当因设置后浇带须将预应力筋分段布置时,应按图3方案设置补偿预应力筋。待后浇带两侧混凝土达到张拉所要求的混凝土强度之后,张拉并锚固后浇带两侧的预应力筋。在后浇带两侧的沉降发生较充分后,用高于后浇带两侧一个强度等级的微膨胀混凝土浇筑后浇带。待后浇带混凝土强度等级达到张拉预应力筋要求的强度之后,张拉并锚固设置于后浇带处的补偿预应力筋。
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图3后浇带预应力筋的布置与张拉方案
2.6双向板单向布置并张拉预应力筋的可行性
在工程实践中会遇到预应力混凝土双向板难以实现或不宜采用双向布置并张拉预应力筋的情况,这时可将双向板单向布置并张拉预应力筋。该思想的实质是:沿一个方向布置并张拉预应力筋,使其产生足够的等效荷载来抵抗外荷载。两个方向外荷载效应与等效荷载效应的差值,在配置预应力筋的方向由预应力筋中高于有效预应力的富余强度（应力）和非预应力筋共同承担,在另一个方向则由非预应力筋单独承担。
3结语
综上所述，加强对预应力混凝土结构设计中应注意问题的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的设计工作中，应该加强对预应力混凝土结构设计关键环节的重视，并注重其具体设计实施方案的可行性.
参考文献:
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