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摘要：当前，在多层大跨度、大空间建筑、高层建筑楼盖以及储仓和消化池等特种结构中常可见到预应力技术的身影。在近十多年中，预应力材料、设备的生产水平和产业化水平得到很大的提高，工程经验得到丰富的积累，相关的预应力混凝土结构亦趋于大型化和复杂化。这样的改变一方面促进了预应力混凝土结构的多样化发展，涌现了一系列新型预应力结构体系，如纤维预应力筋混凝土结构、预应力型钢混凝土结构、后张预应力叠合结构等；另一方面，它使得传统的预应力混凝土结构设计方法不再全面适用，有必要进行完善和补充。
关键词：预应力混凝土；结构设计；若干问题
1.建筑工程中预应力混凝土结构特点
1.1抗裂性好、刚度大
在很多的建筑工程中，最经常遇到的问题就是混凝土的开裂问题，这在很大程度上影响了工程的质量和破坏了建筑的结构，其主要产生的原因是因为混凝土钢筋受到剪力和应力而产生的形变。预应力混凝土能够对构件提供预应力，从而在一定程度上减弱了混凝土受到的应力，降低了形变的发生概率，从而保证了混凝土结构的稳定性，提高了刚度，增加了耐久性。
1.2节省材料、重量较轻
预应力混凝土采用的材料具有高强度、高轻度、高耐久性的建筑材料，与普通的钢筋混凝土相比，在建筑施工中只需要很少的材料就可以达到理想的应用效果，因此在结构上预应力混凝土的自重较轻。在施工阶段比较具有优势。
2.新结构
2.1预应力型钢混凝土结构
预应力型钢混凝土具有承载力高、刚度大、截面小、裂缝易控制等优点，适用于大跨、重载结构。课题组进行了10榀接近足尺的大比例预应力型钢混凝土框架的竖向静力及竖向低周反复荷载试验，对其破坏形态、裂缝的开展与分布、刚度变化、弯矩调幅、抗震性能等特征進行了一系列相关研究，提出考虑次内力包括次弯矩、次轴力的预应力型钢混凝土结构的抗弯极限承载力、抗裂度、刚度及最大裂缝宽度计算方法。此外，基于平截面假定推导了不同状态下预应力型钢混凝土结构的抗弯承载力计算公式。结合上述研究成果及已有《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138—2001），在国家规范及上海规程中均给出了预应力型钢混凝土结构的相关设计方法，全面考虑了次内力的影响。需要注意的是，国家规范中抗弯承载力计算公式默认型钢上翼缘受压屈服，对于受拉或受压不屈服的情况可能并不适用，但计算过程相对复杂。
2.2体外预应力混凝土结构
体外预应力结构相比于体内预应力具有截面小、自重轻、易更换等特点，故在新建结构及既有结构加固中得到广泛应用。在体外预应力结构中，需要格外注意体外筋的防腐措施，避免体外筋的腐蚀。体外预应力梁与无粘结预应力梁在受力原理上基本相同，故其正截面抗弯承载力可按无粘结预应力构件的方法进行计算。但相比无粘结预应力结构，体外预应力结构尚存在二次效应，故其预应力筋的极限应力增量要明显小于无粘结预应力结构。国家规范及上海规程中，结合国内外117个体外预应力混凝土梁的试验结果及相关工程经验，将简支梁及连续受弯梁的应力增量取为100MPa，对于悬臂受弯构件则取50MPa，这种取用常值的做法简单、可靠。使用阶段验算则参考一般预应力混凝土结构的计算方法。在计算纵向受拉配筋率时部分考虑体外预应力筋的作用，折减系数取为0.2，通过对体外预应力构件试验结果拟合得到。
2.3纤维增强复合材料预应力筋混凝土结构
传统钢筋混凝土结构中，始终存在着钢筋、预应力筋等钢材的腐蚀问题。纤维材料筋的使用则较为彻底地解决了腐蚀问题，其抗拉强度高、耐腐蚀性强、容重小，非常适合作为预应力筋使用。上海规程中对纤维复合材料预应力筋混凝土结构的设计进行了相关规定。有关条文主要参照了我国现行规范《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》（GB50508—2010）以及美国ACI440委员会颁布的《预应力纤维增强复合材料筋混凝土结构》（ACI440.4R-04）。
3.预应力混凝土在结构设计中应该注意的问题
3.1预应力混凝土结构设计理论
1）抗震性能设计。要想实现预应力混凝土的抗震性能最大化，就要对配筋指数进行综合的衡量和配置，并且要控制预应力度。在节点的构造上要保持其良好的延展。在实际的配置中，如果预应力混凝土结构中配置了纵向的非预应力筋，可以实现减少地震位移的作用，并且能够结合钢筋实现抗震性能，激发其内在的延展性，从而使抗震的能力得到进一步的加强。2）耐久性设计。预应力混凝土的耐久性设计一直是结构设计中研究的重点问题之一，为了保证混凝土在使用期间的安全性和稳定性，就要对混凝土的耐久材料进行设计，在结构上，损坏混凝土结构的机理主要有：钢筋的腐蚀、碱性集料反应等等，这些情况的出现会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设计中，应该加大对耐久性能的研究，从而保证整体结构的安全性及稳定性。
3.2预应力的设计方法
在预应力混凝土的结构设计中，尽量采用模型制作的形式，在此环节要注重模型的比例与实际工程中的比例的准确度，并且计算好在施工中各个环节的配筋率。从而保证在实际的工程施工中能够按照设计合理有序的进行。这样能够在施工环节尽量的提升施工进度。同时还要结合施工材料的情况，在质量和体积上进行精密的计算，从而保证结构施工的完整性和准确度。然后对模型进行测试，对其施加压力，来检测其结构的稳定性和实际效果，以在最大程度上能够提前对预应力的受力情况进行了解，找到其中影响质量的原因并解决，避免在实际的工程施工中出现类似的情况。
4.结论
预应力混凝土结构设计应该充分的考虑建筑的经济性和稳定性，从整体上提高建筑的质量。并且结合工程的实际，进行预应力施工工艺的选择，针对具体问题设计具体的施工方案。保证施工质量的同时，充分的将预应力混凝土结构优势发挥出来，使建筑的抗震、抗渗能力有极大的提升，保证建筑的稳定性与安全性，施工技术人员还应该加大对预应力混凝土技术的学习与研究，以期将这项技术进行更深层次的改革，帮助其向更大的层面发展。
参考文献：
[1]陈磊.预应力混凝土板式转换层结构设计标准与实施[J].中国标准化，2017（24）：76-77+80.
[2]任雅茹.重载铁路预应力混凝土轨枕优化设计研究[D].石家庄铁道大学，2017.
[3]门广闯.预制预应力混凝土双向受力密肋空心板的研究[D].山东建筑大学，2017.
作者简介：孙明锴（1999.10-），学生，籍贯：河南省周口市，专业：土木工程，研究方向：房屋建造.
关键词：预应力混凝土；结构设计；若干问题
1.建筑工程中预应力混凝土结构特点
1.1抗裂性好、刚度大
在很多的建筑工程中，最经常遇到的问题就是混凝土的开裂问题，这在很大程度上影响了工程的质量和破坏了建筑的结构，其主要产生的原因是因为混凝土钢筋受到剪力和应力而产生的形变。预应力混凝土能够对构件提供预应力，从而在一定程度上减弱了混凝土受到的应力，降低了形变的发生概率，从而保证了混凝土结构的稳定性，提高了刚度，增加了耐久性。
1.2节省材料、重量较轻
预应力混凝土采用的材料具有高强度、高轻度、高耐久性的建筑材料，与普通的钢筋混凝土相比，在建筑施工中只需要很少的材料就可以达到理想的应用效果，因此在结构上预应力混凝土的自重较轻。在施工阶段比较具有优势。
2.新结构
2.1预应力型钢混凝土结构
预应力型钢混凝土具有承载力高、刚度大、截面小、裂缝易控制等优点，适用于大跨、重载结构。课题组进行了10榀接近足尺的大比例预应力型钢混凝土框架的竖向静力及竖向低周反复荷载试验，对其破坏形态、裂缝的开展与分布、刚度变化、弯矩调幅、抗震性能等特征進行了一系列相关研究，提出考虑次内力包括次弯矩、次轴力的预应力型钢混凝土结构的抗弯极限承载力、抗裂度、刚度及最大裂缝宽度计算方法。此外，基于平截面假定推导了不同状态下预应力型钢混凝土结构的抗弯承载力计算公式。结合上述研究成果及已有《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138—2001），在国家规范及上海规程中均给出了预应力型钢混凝土结构的相关设计方法，全面考虑了次内力的影响。需要注意的是，国家规范中抗弯承载力计算公式默认型钢上翼缘受压屈服，对于受拉或受压不屈服的情况可能并不适用，但计算过程相对复杂。
2.2体外预应力混凝土结构
体外预应力结构相比于体内预应力具有截面小、自重轻、易更换等特点，故在新建结构及既有结构加固中得到广泛应用。在体外预应力结构中，需要格外注意体外筋的防腐措施，避免体外筋的腐蚀。体外预应力梁与无粘结预应力梁在受力原理上基本相同，故其正截面抗弯承载力可按无粘结预应力构件的方法进行计算。但相比无粘结预应力结构，体外预应力结构尚存在二次效应，故其预应力筋的极限应力增量要明显小于无粘结预应力结构。国家规范及上海规程中，结合国内外117个体外预应力混凝土梁的试验结果及相关工程经验，将简支梁及连续受弯梁的应力增量取为100MPa，对于悬臂受弯构件则取50MPa，这种取用常值的做法简单、可靠。使用阶段验算则参考一般预应力混凝土结构的计算方法。在计算纵向受拉配筋率时部分考虑体外预应力筋的作用，折减系数取为0.2，通过对体外预应力构件试验结果拟合得到。
2.3纤维增强复合材料预应力筋混凝土结构
传统钢筋混凝土结构中，始终存在着钢筋、预应力筋等钢材的腐蚀问题。纤维材料筋的使用则较为彻底地解决了腐蚀问题，其抗拉强度高、耐腐蚀性强、容重小，非常适合作为预应力筋使用。上海规程中对纤维复合材料预应力筋混凝土结构的设计进行了相关规定。有关条文主要参照了我国现行规范《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》（GB50508—2010）以及美国ACI440委员会颁布的《预应力纤维增强复合材料筋混凝土结构》（ACI440.4R-04）。
3.预应力混凝土在结构设计中应该注意的问题
3.1预应力混凝土结构设计理论
1）抗震性能设计。要想实现预应力混凝土的抗震性能最大化，就要对配筋指数进行综合的衡量和配置，并且要控制预应力度。在节点的构造上要保持其良好的延展。在实际的配置中，如果预应力混凝土结构中配置了纵向的非预应力筋，可以实现减少地震位移的作用，并且能够结合钢筋实现抗震性能，激发其内在的延展性，从而使抗震的能力得到进一步的加强。2）耐久性设计。预应力混凝土的耐久性设计一直是结构设计中研究的重点问题之一，为了保证混凝土在使用期间的安全性和稳定性，就要对混凝土的耐久材料进行设计，在结构上，损坏混凝土结构的机理主要有：钢筋的腐蚀、碱性集料反应等等，这些情况的出现会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设计中，应该加大对耐久性能的研究，从而保证整体结构的安全性及稳定性。
3.2预应力的设计方法
在预应力混凝土的结构设计中，尽量采用模型制作的形式，在此环节要注重模型的比例与实际工程中的比例的准确度，并且计算好在施工中各个环节的配筋率。从而保证在实际的工程施工中能够按照设计合理有序的进行。这样能够在施工环节尽量的提升施工进度。同时还要结合施工材料的情况，在质量和体积上进行精密的计算，从而保证结构施工的完整性和准确度。然后对模型进行测试，对其施加压力，来检测其结构的稳定性和实际效果，以在最大程度上能够提前对预应力的受力情况进行了解，找到其中影响质量的原因并解决，避免在实际的工程施工中出现类似的情况。
4.结论
预应力混凝土结构设计应该充分的考虑建筑的经济性和稳定性，从整体上提高建筑的质量。并且结合工程的实际，进行预应力施工工艺的选择，针对具体问题设计具体的施工方案。保证施工质量的同时，充分的将预应力混凝土结构优势发挥出来，使建筑的抗震、抗渗能力有极大的提升，保证建筑的稳定性与安全性，施工技术人员还应该加大对预应力混凝土技术的学习与研究，以期将这项技术进行更深层次的改革，帮助其向更大的层面发展。
参考文献：
[1]陈磊.预应力混凝土板式转换层结构设计标准与实施[J].中国标准化，2017（24）：76-77+80.
[2]任雅茹.重载铁路预应力混凝土轨枕优化设计研究[D].石家庄铁道大学，2017.
[3]门广闯.预制预应力混凝土双向受力密肋空心板的研究[D].山东建筑大学，2017.
作者简介：孙明锴（1999.10-），学生，籍贯：河南省周口市，专业：土木工程，研究方向：房屋建造.