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1、预应力钢骨混凝土梁研究与施工监测普通钢筋混凝土构件，若截面过大，不但显得笨拙，而且影响建筑平面及空间的使用；反之，若截面过小，又不能满足结构强度及刚度的要求。为解决这一问题，钢骨混凝土（SRC） 较多地应用到了民用建筑中，虽然SRC梁的抗弯刚度比RC梁提高很多，但试验观测表明其裂 缝宽度并不一定小于RC梁。因此，如果在此基础上加入部分预应力的话，在某些结构复杂、 使用性能和耐久性能要求比较高的情况下，预应力钢骨混凝土的优越性就能充分展现了。预应力钢骨混凝土梁兼具预应力混凝土梁和钢骨混凝土梁的特点，是一种新型、高效 且很有发展前途的结构形式，在高层建筑以及桥梁结构等大跨、重载且对构件截面尺寸有严
2、 格要求以及抗震要求高的场合有着非常广阔的应用前景。梁与预应力混凝土梁相比， 具有 以下特点:（1）良好的抗震性能；（2）施工方便；（3）抗剪承载力大；（4）截面刚度大，挠 度控制容易；（5）用钢量增加；（6）预应力筋布置受限制。而相比钢骨混凝土梁，预应力钢 骨混凝土梁则有以下特点： （1）跨高比可适当放大； （2）延缓裂缝开展； （ 3）挠度控制 更易满足；（4）用钢量减小；（5）施工复杂，技术含量高。随着我国经济的飞速发展，大型、高层和重载建筑大量兴建，大量兴建，预应力钢骨 混凝土梁以其优良的性能而具有广阔的应用前景。1 设计理论研究文献、都各自给出了计算假定，并在此基础上提出了便于工程应
3、用的PSRC 梁正截面、斜截面承载力和变形计算公式。需要指出，上述公式都是在非预应力钢骨混凝土 梁的试验结果和预应力结构计算理论基础上总结得到的，尚有待进一步的试验论证。1.1 计算假定参考已有的钢筋混凝土梁、压型钢板与混凝土组合楼板和钢3混凝土组合梁以及钢管混 凝土结构的计算理论，文献1、 3、 5给出了较为相似的计算假定。（1）平截面假定:PSRC梁在受力各阶段截面应变仍符合平截面假定；（2）不考虑开裂后混 凝土的影响；（3）受压区混凝土的实际应力符合抛物线分布，应力块高度取实际受压高度 的-4倍，混凝土极限压应变0.0033；（4）钢骨与混凝土完全共同工作；（5）不考虑型钢对 核心区混凝
4、土约束作用引起的混凝土抗压强度的提高；（6）由于混凝土的约束作用，不考 虑钢材的失稳问题。2 承载力计算21 基本假定1） 截面应变符合平截面假定; 2） 混凝土开裂后，受拉混凝土全部退出工作; 3） 钢骨、预 应力筋、纵向钢筋与相同位置处的混凝土变形相协调; 4） 钢骨与混凝土之间粘结良好，不 考虑粘结滑移的作用；5）混凝土的本构关系采用Hognestad模型2，极限状态时，受压区混凝土的应力 图形可取矩形分布，受压区高度为x = 0. 8xu, xu为实际受压区高度；钢骨、钢筋的本构 关系采用理想弹塑性模型2 ; 6）预应力筋的本构关系采用Ramberg-Osgood模型】3。2. 2 混
5、凝土强度等级选用 混凝土强度等级越高，水泥用量就越多，水灰比越大，出现裂缝的可能性更大。现浇板因其 平面尺寸较大，一般现浇楼板的强度等级不宜大于C30,现浇梁与楼板的混凝土强度等级宜 一致。当柱和墙的混凝土强度等级高于梁和板时，节点核心区的混凝土强度等级应与柱和墙 相同。2. 3 配筋设计适当的提高构件的配筋率，对控制构件的裂缝宽度很有效。在GB 50010-2011混凝土结构设 计规范中，对受拉钢筋的最小配筋率作出了明确规定：0.2和45ft/fy中的较大值。对梁 和板等不同构件，规范对其配筋率和钢筋间距都有明确规定，对板的受力钢筋的配置，宜选 用直径较小间距较密为原则，这样可以相对减小构件
6、裂缝。所以严格按规范的规定进行构造 配筋和设置间距（ 包括受力和构造配筋） ，对混凝土结构的裂缝控制起至关重要的作用。建筑的屋面传热系数宜不大于1.0W/（m2K），屋面板的结构配筋宜采用双层双向配筋，对板面无负筋的区域，可以将板的结果与试验结果进行比较。3 施工监测3.1 监测内容主要监测内容包括：（1 ）预应力束张拉伸长值的测定，钢筋变形和锚具内缩值的测定；（2 ）钢管支撑体系实际支撑力的测定；（3 ）预应力大梁控制截面曲率的测定；（4 ）预应力大梁跨中反拱的测定；（5 ）预应力大梁控制截面普通钢筋应力的测定。3.2 监测结果与理论值的对比分析1 预应力束张拉伸长值、钢筋变形和锚具内缩值，
7、预应力大梁的预应力束张拉伸长值的实测 值与理论值的对比分析如表l示。从表l结果中可见，实测值与理论值的误差在3.5 %以 内，本次预应力束张拉伸长实测值满足设计规范要求，并有一定程度的超张拉。在预应力束张拉锚固时，对钢筋变形和锚具内缩值进行了实测。实测结果见表2 ，预应力束锚固时的钢筋变形和锚具内缩值一般不大于6mm,满足设计规范要求。2 钢管支撑体系实际支撑力 由于预应力束张拉产生反拱，钢管支撑在张拉过程中将逐渐卸载。为准确进行本工程预应力 大梁的施工监测分析，必须对钢管支撑的实际支撑力有准确的了解。钢管支撑实际支撑力的 测量方法是这样的：利用小标距钢筋应变片量测预应力大梁控制截面处的钢管支
8、撑的实际应 变值，可以得到预应力大梁下钢管支撑体系的实际支撑力的大小。钢管支撑的应变片的方法 见图5 。由于钢管支撑是点支撑，这样实测的钢管实际支撑力为均匀分散布置的集中荷载， 为便于分析计算，将点分布的支撑力等效为梯形荷载。实测得到的钢管实际支撑力在纵横向 均为梯形荷载形式，其中， q=l9 .0kNm2 。3.3 预应力大梁控制截面曲率 通过实测的预应力大梁控制截面处大标距混凝土应变片的应变值（图8 ），可以得到预应力 大梁跨中控制截面曲率值，见表3 、表4 。从表4 可见，预应力大梁控制截面曲率实测值与 理论值的误差小于10 %。3. 4 预应力大梁跨中反拱的测定 预应力大梁跨中反拱的测
9、定采用直流差动式位移传感器。测定方法是这样的：在预应力大梁 的跨中位置处，浇注混凝土前预埋钢管支撑或粗钢筋（30 ），待混凝土养护完成后，从预 埋钢管或粗钢筋处通过焊接竖直引出一根细钢筋（14 ），做好水平观测点标志，把位移传 感器安装在相对地面不动的架子上。活动测杆与固定在大梁上的测点相连，利用百分表量测 预应力大梁跨中截面的反拱值。实测值与理论值的对比见表6 。从表6可见，预应力转换层 大梁跨中反拱的实测结果与理论值的误差一般不超过5% 。考虑到混凝土弹性模量难以准确 取值以及预应力束沿梁全长应力不均匀等因素的影响，我们认为，预应力大梁跨中反拱的实 测值与理论计算值基本吻合，基本能够满足设
10、计要求。3. 5 预应力大梁控制截面普通钢筋应力的测定 普通钢筋应力通过钢筋应变片来测定，应变片粘贴位置见图5 。为保证钢筋应力测试的准确 程度，在施工监测要求上，本次试验在粘贴钢筋应变片的每根钢筋上分3 组，每组4 片，上 下各两片，共12片。钢筋应变片采用单点补偿，用日本产7V08数据采集记录仪测量。为了 消除导线、电阻的灵敏系数和泊松比的影响，事先在工地上截取32mm长700mm的钢筋三根， 粘贴应变片，在lOOOkN万能试验机上对应变值进行系统标定。从表7可见，预应力大梁控 制截面普通钢筋应力的实测值与理论值的误差小于20 % 。4 结论通过对以上实测内容较为系统、深入的分析研究，可以
11、得出以下结论：（1 ）预应力束张拉伸长实测值与理论值的误差在3. 5 % 以内，满足设计规范要求，并有 一定程度的超张拉；（2 ）预应力束锚固时的钢筋变形和锚具内缩值一般不大于6mm，满足设计规范要求；（3 ）预应力钢骨大梁控制截面曲率实测值与理论值的误差小于10 % ；（4 ）预应力钢骨大梁跨中反拱的实测值与理论值的误差不超过5 % ；（5 ）预应力钢骨大梁控制截面普通钢筋应力的实测值与理论值的误差控制在20 % 以内。 综上所述，可以认为榆次区文化中心大跨预应力钢骨混凝土组合梁的施工能够满足设计要 求，同时也满足有关设计规范的要求。目前，对于加预应力的钢骨混凝土结构的研究非常少， 然而它的
12、优越性是同类结构无法比拟的，这就值得我们在预应力钢骨混凝土领域进行深入的 研究和探索。5 读后感（1）预应力钢骨混凝土梁虽然拥有抗震性能良好，承载力大，截面刚度大，用刚量增加， 施工方便等优越性，但其不可避免对于开裂前的长期挠度以及开裂后长、短期挠度的计算， 则需要考虑混凝土收缩、徐变、预应力筋松弛、裂缝出现与开展情况等诸多非线性因素。因 此在设计计算时要考虑矩形截面的受压高度的验算。（2）预应力钢筋的锚固也是施工的关 键，很容易引起混凝土的开裂。所以我想可不可以有一种更好的锚固方法，类似如在先张法 锚固时有一种很好的水化剂可以很好地将混凝土与钢粘接在一起同时能很好的提高混凝土 的塑型，减少混凝土的收缩，防止开裂。（3）预应力钢骨混凝土梁与梁连接的梁柱节点也 是施工关键。我认为不仅仅关注连接件的强度而且连接件的耐火性和防火做好足够的保护措 施。在9.11事件中，之所以那么坚固的钢结构会在几分钟内倒塌其中重要的原因就是承重结 构的连接部位由于高温变形而失去其承载力。（4）可以将预应力钢骨混凝土梁应用范围扩 大到市政工程、地下结构、港工结构等领域，这将是未来建筑群的发展趋势。
