預應力混凝土是根據需要人為地引入某一數值與分布的內應力，用以部分或全部抵消外荷載應力的一種加筋混凝土。早在19世紀80年代，西歐和北美的學(xué)者就開(kāi)始預應力混凝土的實(shí)驗活動(dòng)，并取得若干專(zhuān)利，但都由于對混凝土和鋼材在應力狀態(tài)下的性狀缺少認識，兼之所用鋼材強度太低，以致預應力值損失太大而未取得成效。預應力混凝土進(jìn)入實(shí)用階段應歸功于法國工程師弗萊西奈，他在1928年提出了預應力混凝土必須采用高強鋼材和高強混凝土的論斷，從此對預應力混凝土的認識開(kāi)始進(jìn)入理性階段。

1. 預應力混凝土的分類(lèi)

根據結構物對預應力值要求大小程度的不同，預應力混凝土可分為下列三類(lèi)：

1.1“全”預應力——在施加預應力或全部荷載作用條件下，都不容許混凝土出現拉應力。

1.2“限值”預應力——在施加預應力或全部使用荷載下，容許混凝土承受某一規定拉應力值（如混凝土彎拉強度的80%），但在長(cháng)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”預應力——根據結構種類(lèi)和暴露環(huán)境條件，在全部使用荷載下容許出現不超過(guò)0.1mm或0.2mm寬度的裂縫。

2. 預應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加反向荷載，預應力混凝土梁、板結構具有截面小、重量輕、強度大等特點(diǎn)，其經(jīng)濟跨度比常規結構材料要增大一倍或更多。用以建造大開(kāi)間、大柱網(wǎng)、大空間無(wú)內柱建筑，既滿(mǎn)足了靈活性大、通用性強等現代化建筑的要求，而且綜合經(jīng)濟效益優(yōu)于傳統結構。預應力混凝土對房屋建筑的影響，表現在以下幾個(gè)方面：

2.1對梁板等受彎構件的影響

預應力混凝土受彎構件常用的截面形狀有：矩形、對稱(chēng)工字型、不對稱(chēng)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(diǎn)，應根據使用要求和具體條件來(lái)選用。

2.1.1預應力梁板的高度約為同跨度鋼筋混凝土的2/3~1/2。

2.1.2對單向或雙向預應力實(shí)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預應力混凝土主梁，跨高比約為15~20。

2.1.4預應力混凝土次梁，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對建筑與結構平面布置的影響

2.2.1選用大跨結構方案

鋼筋混凝土梁板的經(jīng)濟跨度較小，單向實(shí)心板一般為3~4m，柱網(wǎng)多為6m×6m。采用高效預應力混凝土后的經(jīng)濟跨度，單向實(shí)心板一般為6~9m，柱網(wǎng)則為9m×9m~12m×12m或更大。上海色織四廠(chǎng)布機車(chē)間六層廠(chǎng)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(jià)雖然增加10.9%，但廠(chǎng)房?jì)瓤刹贾玫牟紮C臺數增加了12%，按每臺布機計算，廠(chǎng)房造價(jià)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”是結構布置的傳統做法。采用預應力方案時(shí)，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

后張預應力樓蓋結構，由于自身具有一定的抵抗溫度與收縮應力的能力，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(lái)消除伸縮縫。

2.3對建筑功能的影響

預應力混凝土與預應力技術(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，以適應建筑物使用期間用途的多變、生產(chǎn)工藝與機械設備的更新?lián)Q代的需要。各種預應力結構體系為經(jīng)濟合理地建造這種大柱網(wǎng)、大空間無(wú)內柱建筑提供了現實(shí)性。

2.3.2降低建筑層高

當用8~10m跨度的無(wú)粘結平板代替傳統的梁板結構時(shí)，每層樓板的結構高度可以減少30cm左右，當建筑總高度有限制時(shí)，每10層可多建一層，其綜合經(jīng)濟效益是非常顯著(zhù)的。

2.3.3用作自防水屋面

現澆后張大面積自防水屋面在國際上已廣為應用，多層停車(chē)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應力吊桿代替傳統的鋼筋混凝土柱，是一個(gè)降低自重和節約鋼材的有效措施。

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

采用預應力拉桿就有可能建造和常規金字塔式（內傾式）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(shí)也顯示結構技術(shù)的成熟性。美國加州大學(xué)中心圖書(shū)館就是一個(gè)典型的例子。

3.預應力混凝土的發(fā)展前景

3.1先張法預應力預制構件

先張法構件由于在工廠(chǎng)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(xiàn)條直正、耐久性好的高質(zhì)量構件。

3.2后張法預應力預制構件

后張法預應力的合理應用范圍主要為

3.2.1要求雙向預加應力的結構，例如無(wú)粘結大跨度平板、雙向密肋板、井式梁樓蓋等。

3.2.2曲線(xiàn)形構件、曲面或形狀復雜的結構，如殼體結構。

3.2.3有整體連續要求的結構，如連續梁、板。

3.2.4要求將若干預制構件拼成整體的結構，如水池、水罐。

3.2.5對采用先張法生產(chǎn)不經(jīng)濟的某些預制構件，例如：預加力噸位太大，無(wú)法利用現有臺座進(jìn)行生產(chǎn)。

4. 結語(yǔ)

預應力混凝土結構是一種先進(jìn)的結構形式，作為工程建設領(lǐng)域內的一項高新結構技術(shù)，預應力混凝土技術(shù)的應用標志著(zhù)一個(gè)國家的建筑技術(shù)水平。目前，我國進(jìn)入高效預應力混凝土結構的新階段，說(shuō)明我國的預應力技術(shù)已步人國際先進(jìn)行列。