大跨度结构设计：预应力混凝土与型钢混凝土的综合比较分析

公共建设项目，例如车站，酒店，学校体育馆，演讲厅等，通常涉及由于空间要求而设计的大型跨度结构。对于针对传统项目的大型结构设计方案，我的个人经验是以这种方式进行考虑：对于大型结构，轻型屋顶钢结构（例如桁架，网格等）是首选。如果必须使用混凝土结构，跨度不到20米，则将使用普通的钢筋混凝土，预应力将使用20米至40米，并且钢混凝土将用于40米以上。上述经验适用于常规项目，用于参考。如果有任何缺点，欢迎批评。

本文将全面比较轴承能力控制，裂纹控制，变形控制，施工便利，成本控制等方面的预应性混凝土和钢状混凝土的两种解决方案。

1。简介

钢钢筋混凝土（SRC）结构是一种嵌入式复合结构系统，钢和钢筋作为钢筋，并在钢周围倒了混凝土。

预应力混凝土（PREC）结构是一种加固的混凝土结构系统，可根据需求人为地引入一定的反向负载值，并部分或完全抵消所用负载。

图1钢混凝土节点

2。负载容量控制

由于钢剖面的内部钢轮廓和外包混凝土形成整体并受到共同力的影响，因此其应力性能优于这两种结构的简单叠加。配置钢的存在可以大大改善梁的弯曲刚度。形成1+1 >> 2的效果。

预应力的混凝土梁有效地抵消了外部载荷产生的拉伸应力，通过施加预压应力，将混凝土从脆性材料转化为弹性材料，充分发挥高强度钢的作用。预应力形成的向上挠度趋势可以平衡结构的外部负载并改善结构的压力性能。

在轴承能力控制方面，钢状混凝土比预应力更好。可以承受更大的负载和跨度。在地震抗性方面，钢状混凝土也比预应力混凝土更好。

图2钢剪接

3。裂纹控制

钢筋（钢）比有助于钢混凝土中的大量钢钢，这可以有效地减少拉伸区域中钢条和钢的拉伸应力，从而控制混凝土拉伸区域的应变和裂纹宽度。

预应力的混凝土在组件的拉伸区域中应用预应力，因此在使用载荷下，拉伸区域的拉伸应力降低，延迟了裂缝的发生并限制了裂纹宽度。

与裂纹控制相比，预应力的混凝土比钢混凝土更好。它可以更好地改善结构的裂纹阻力，并增强结构的侵蚀和泄漏阻力。

图3裂缝 - 必须在混凝土结构中考虑的问题

4。变形控制

钢的混凝土梁中的钢曲线对梁的整体刚度有很大贡献，并且梁的弯曲刚度的显着改善可以有效地减少中间跨度的偏转。

预应力梁通过在拉伸区域中施加预压缩应力来增加梁的弯曲刚度，以增加混凝土对压缩区域中弯曲刚度的贡献。预应力钢筋的反向拱形效应可以有效地抵消光束的向下偏转趋势，从而很好地控制梁的挠度变形。

与变形控制相比，预应力的混凝土优于钢混凝土。这取决于预应力结构的机制和概念。

图4预定锚定端

5。方便的结构

混凝土组件的钢剖面具有很大的重量，并且提升方面存在技术困难，这需要特殊的起重机械和完整的安全系统。除了举重外，钢状混凝土的节点相对复杂。需要安装和加深一些位置，避免碰撞，预留孔，高级焊接，节点浇注等。在项目开始时，建筑组织的设计需要作为关键和困难。

相反，预应力的混凝土结构没有太多的限制。尽管预应力还需要定位，铺设波纹管，预应力肋骨，张紧，灌浆，锚固密封和其他过程，这些过程比普通混凝土更为复杂，但与钢混凝土相比，结构相对简单。

在施工方便方面，预应力的混凝土比钢混凝土更好。

图5钢混凝土 - 更高的提升要求

6。成本控制

可以比较直接材料成本和施工期的两个方面的成本控制。

就直接材料成本而言，钢状混凝土本身的成本高于预应力。由于需要将钢状混凝土梁的大部分末端设计为刚性连接，因此需要配置其他钢状混凝土柱，以满足钢状混凝土梁的系统要求。在结构的这一部分排列的钢柱大大增加了成本。

在施工期间，除了出厂处理钢形混凝土结构，抬高组件，安装校准，焊接等外，还需要完成一定的施工时间。预应力混凝土结构的施工期通常相对较短。

在成本控制方面，预应力的混凝土比钢混凝土更好。根据实际的项目计算，在不考虑施工期的情况下，钢状混凝土的成本约为预应力混凝土的2至3倍。在许多项目中，这种差异在很大程度上决定了两者的比较结果。

图6项目计划成本的比较

7。项目案例

在某个公交车站项目中，地下室驾驶道和地面等候大厅有很大的跨度要求。在全面考虑之后，地下室被厚的土壤覆盖，需要驱动屋顶面板，并且负载很大。较大的跨度是由钢混凝土结构制成的。等候大厅的屋顶不在屋顶上，负载很小，但是使用偏转要求很高，并且使用了较大的跨度。预应力混凝土结构。

图7项目预应力梁的应力计算

8。结论

在正常情况下，预应力梁和钢混凝土梁的跨度高比可以在1/15至1/25之间控制。使用大型跨度和大悬臂组件。钢混凝土梁用于轴承容量极限状态的设计。与预应力的混凝土梁相比，其应力性能和规格是有利的，但在裂纹控制中相反。同时，钢状混凝土梁和柱子还必须支付更长的施工期，额外的施工措施和项目成本。

实际上，在满足所有者的使用功能和当前规格的前提下，悬臂少于100m的大型跨度成员用于带悬臂的大型跨度成员。预应力的混凝土梁在技术，经济，建筑期间等比钢混凝土梁具有更好的全面性能。在实际项目中，从地震强度强度，设防类别，负载安排，功能要求等方面需要进行全面的比较和确定。

文本/dou构建结构

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