摘 要：预应力混凝土技术的优点很多，具有较高的耐裂性和渗透性，它能最大限度地提高混凝土结构的力学性能，提高建筑物的刚度，并能在一定程度上降低建筑物的剪力和抗拉应力，从而提高建筑物的耐久性。本文对预应力结构设计问题进行了探讨。
关键词：预应力混凝土；结构；抗震
前言：
目前，预应力技术常出现在多层大跨度、大空间建筑、高层建筑等特殊结构中。当前，预应力材料和设备的生产水平和工业化水平大大提高，工程经验积累，相关的预应力混凝土结构也越来越大，越来越复杂，促进了预应力混凝土结构的多样化和发展。
1、预应力混凝土结构设计概述
预应力技术在实际工程应用中所采用的建筑材料都是高质量高标准的，包括混凝土、钢材等，这样的话，就会大大减少施工材料的应用量，减小了结构截面，可以兼顾经济效益和社会效益。预应力技术也可以明显改变混凝土的受力形态，从而提高混凝土抗裂性能，减少和延缓混凝土裂缝的出现，同时也有效的减少了环境中空气、水和盐碱作用对钢筋混凝土结构的腐蚀，进而提高结构的耐久性。我国从1956年开始使用预应力混凝土，我国的预应力混凝土结构设计已经形成了一套完整的体系，在对其多年的施工管理中，积累了非常宝贵的经验，目前已跻身于世界先进行列。我国的GB10-89标准中明确指出，预应力混凝土结构中不得有裂缝出现，在进行工程设计时必须严格遵守该设计原则，以保证建筑物的安全性。预应力结构的钢材使用量，经常是由抗裂因素决定的，与预应力筋的实际承载力相差甚小，故在设计中往往多用10%的预应力筋。在保证安全施工的前提下，根据建筑工程实际所处的地理环境和气候环境，可对预应力混凝土的结构件进行区别对待，并提出了不同的验收标准，从某种角度上来说，这种规定很大程度上提升了预应力混硬土结构的整体设计水平，出现了纤维预应力混凝土结构、预应力钢筋混凝土结构、后张力预应力复合材料结构等一系列新的预应力结构。同时，预应力混凝土结构的荷载问题也是设计师一直关注的话题，在预应力混凝土结构设计中，需加强对抗裂缝的控制，保证预应力结构设计中对抗弯性的需求，以全面实现建筑物的安全设计。
2、预应力混凝土结构设计方法
2.1抗震性能设计
在社会发展的今天，要想做到科学的防震抗震目的，就必须在实际抗震的经验上下功夫，如果仅仅是依靠理论设计规划是完全不够的。结合实际的经验，还有有关建筑的抗震防震理论，从而在整体建筑中提出有针对性的抗震防震理论，进而在进行这个工程项目的抗震防震设计，重视该建筑的整体防震抗震设计，最终把这种设计有效的付诸行动，才会得到非常好的抗震建筑。根据国内外一系列对建筑物抗震性的理论研究及实践观察，相关专业人士得出结论，科学的预应力混凝土结构设计，可以有效提高建筑物的抗震性，对建筑工程的安全设计具有重要的意义。房屋建筑的自身质量是否良好会直接关系到它的抗震性能，两者之间是正相关关系，在结构设计中就要正确处理两者关系，尽可能的提高房屋质量，从而以此来带动整体抗震性的增强。在对建筑结构形式进行合理的选择后，就需要通过相应的抗震措施的制定来保证建筑结构实际所需要的延性抗震能，以此保证建筑结构抗震设防目标的实现。通常情况下，钢筋混凝土结构有着较好的柔性和变形能力，可以承受较大的的地震力。预应力混凝土的结构设计中的抗震性设计与钢筋结构设计的抗震性有所区别，在安全性设计中有着特殊的要求。
预应力混凝土的结构设计中对抗震系数的计算比较特殊，其抗震位移是钢筋混凝土结构的1.1倍—1.3倍，这是综合了国内外预应力混凝土结构的阻尼测试结果而计算得到的，具有很强的可靠性。
所以，验算预应力混凝土结构中的抗震性能时，为避免对建筑的非结构件造成损坏，对地震值的选取应为实际规定值的1.1倍—1.3倍，这可以有效防止建筑结构的变形过大。如采用有粘性混凝土结构，当非弹性变形较大时，将会导致建筑物中出现较宽的裂痕，情况愈演愈烈，最终导致建筑物的坍塌。无粘性混凝土结构很好的避免了上述情况的发生，减轻了节点刚度退化效应，避免了梁筋稳定性遭到破坏。在施工过程中，要格外精心，严格按照设计要求和相关规定进行施工，加强沟通，及时执行设计文件中的修订内容，保证建筑物的安全可靠性。为了最大限度地提高预应力混凝土的抗震性能，有必要对预应力混凝土的加固指标进行综合测量和配置，控制预应力混凝土的强度。保持节点在构造中的良好扩展。在实际配置中，如果预应力混凝土结构装有纵向非预应力钢筋，就可以达到降低地震位移的效果，将钢筋组合起来，达到抗震性能，刺激其固有延性。因此，地震能力进一步增强。
2.2耐久性设计
建筑结构中的耐久性主要指的是在荷载的作用下，建筑物所表现出的耐久性，也就是它可以承载接受的最大荷载。建筑工程的生命周期很长，所以其对耐久性提出了很高的要求，以确保建筑工程在规定年限内，能够处于安全状态。为了保证混凝土在使用过程中的安全性和稳定性，有必要对混凝土的耐久性材料进行设计。破坏混凝土结构的机理主要有：钢筋腐蚀、碱性骨料反应等。这些条件的出现将严重影响混凝土结构的稳定性和使用寿命。因此，在预应力混凝土结构的设计中，应增加对耐久性的研究，以保证整体结构的安全性和稳定性。首先，重视灌浆质量问题。我国的《混凝土结构工程施工及验收规范》中，对构造细节、灌浆材料、压浆工艺、预应力管道成型材料、防止腐蚀的方法及试验等细节做出了明确的技术规定。近年来，我国自行研制的冲击回波仪，对后张预应力孔道的灌浆质量检测具有重要的实际价值。严格要求楼板中收缩温度构造配筋。随着泵送混凝土和现浇楼板在建筑方面的广泛应用，如混凝土保护不当，将会造成温度裂缝以及收缩现象，造成严重的钢筋腐蚀现象。所以，可适当收缩楼板中的非预应力，严格要求温度构造钢筋，并对收缩及温度钢筋的间距提出明确的规定。实际设计表明，在楼板中配置适量的负钢筋，对减少板面裂缝具有重要的意义。
2.3优化结构模型
通过建立房屋建筑模型，可以将其中对结构优化具有一定影响的参数和变量提取出来，并通过这些数据建立初步的优化模型，依靠科学合理的计算，从而制定出预应力结构设计的最佳优化方案。在预应力混凝土结构设计中，尽可能多地使用模型，注意模型与实际工程比的准确性，计算施工中各环节的加固比。以确保在实际施工中，项目能够按照设计合理有序地进行，这样，施工进度就能尽量提高。同时，建筑材料必须与精确计算的质量和体积相结合，以保证结构施工的完整性和准确性。然后对模型进行测试，对其施加压力，以检测其结构的稳定性和实际效果，从而使预应力的应力能够尽可能提前被理解，并找出影响质量的原因，加以解决，避免在实际工程工作中出现类似情况。随着技术的进步，出现了许多实用技术，并在许多施工问题上有针对性的应用。如高强度预应力肌腱、主要发挥桥梁横向预应力作用的张拉茅体系、张发道灌浆技术等，大大提高了灌浆能力，简化了灌浆工艺。采用非粘结预应力筋工艺降低成本，体外预应力筋工艺降低摩擦损失，体外电缆工艺降低桥梁施工成本，加快桥梁施工速度等。随着这些过程的发展和实现，预应力混凝土结构的发展越来越引人注目。
3、结语
预应力混凝土结构设计中的安全性是其整个设计过程中的重点内容，所以，要求设计人员需综合考虑多方面因素，以保证建筑设计结构的可靠性。抗弯、抗震、耐磨性是预应力混凝土结构中的基本安全设计要求，设计人员可在此基础上不断探索，不断改进，以寻求最佳的预应力混凝土结构设计方案为己任，不断提升预应力混凝土结构的设计水平。
参考文献：
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