《建筑结构与识图》预应力混凝土构件基本知识（讲义）- 湖南省建筑类 考点讲练测

编写说明：《建筑类考点讲练测》专辑，是依据湖南省职教高考建筑类专业综合知识考试基本要求及考试大纲编写，按照考试大纲的五门课程的40个章节内容和复习要求，精心编撰了62套讲练测。每套讲练测的内容均涵盖考点解读、思维导图、知识梳理、师生互动、概念强化、高考真题、课堂练习、课堂小结以及课后测验九个环节。 本讲属于湖南省《建筑类考点讲练测》的第6套，包含讲义、课件和测验三个教学文件，且与之配套使用的还有湖南省《建筑类考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 湖南省《建筑类考点讲练测》 【预应力混凝土构件基本知识】讲义 [考纲要求] 了解预应力混凝土构件的基本知识。 [思维导图] [知识梳理] 一、预应力混凝土的基本概念 1.预应力混凝土结构的概念 (1)定义：这种在构件受荷载前，由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土制成的结构，称为预应力混凝土结构。 (2)在预应力混凝土结构中要采用高强度钢筋。 预应力混凝土构件实际上也就是预先储存了压应力的混凝土构件。因为对混凝土施加压力要通过张拉钢筋来实现，所以钢筋既是加力工具，又是构件的受力钢筋。因为混凝土的徐变、收缩以及其他一些原因，会产生较大的预应力损失，所以预应力混凝土构件应采用高强度钢筋，同时应采用强度等级较高的混凝土。 (3)在普通钢筋混凝土结构中，一般不采用高强度钢筋。 为保证结构的耐久性，普通钢筋混凝土结构的裂缝宽度一般应限制在0.2～0.3mm以内，此时钢筋应力仅为150～250N/mm²。目前，高强度钢筋的强度设计值已超过1000N/mm²，所以在普通钢筋混凝土结构中，采用高强度钢筋无法发挥其应有的作用，即普通钢筋混凝土结构限制了高强度钢材的应用。 2.预应力混凝土结构的主要优点 (1)能充分发挥高强度钢筋、高强度混凝土的性能，减少了钢筋用量，减小了截面尺寸，减轻了构件自重。 (2)一般不产生裂缝或裂缝极小，可提高构件的抗裂度，结构的耐久性好。 (3)挠度减小，刚度较大。 (4)预应力技术的采用，为装配式结构提供了良好的装配、拼装手段。 3.预应力混凝土的主要用途 (1)大跨度结构。 (2)对抗裂有特殊要求的结构。 (3)高耸建筑结构。 (4)大量制造的预制构件。 二、施加预应力的方法 施加预应力的方法有先张法和后张法。 1.先张法 (1)先张法预应力混凝土结构：指在台座上首先张拉预应力钢筋，然后浇筑混凝土，并通过黏结力传递而建立预加应力的混凝土结构。 (2)主要工序：先在台座上或钢模内张拉预应力钢筋，并作临时锚固，然后浇灌混凝土，待混凝土达到规定强度后，切断或放松预应力钢筋，预应力钢筋回缩时挤压混凝土，使混凝土获得预压应力。 (3)预应力的保持：靠预应力钢筋与混凝土之间的黏结力来传递预应力。 (4)特点：工序少，工艺简单，质量容易保证。 (5)适用范围：适用于生产中小型构件。 2.后张法 (1)后张法预应力混凝土结构：指在混凝土达到规定强度后，通过张拉预应力钢筋并在结构上锚固而建立预加应力的混凝土结构。 (2)主要工序：先浇筑混凝土构件，在构件中预留孔道，待混凝土达到规定强度后，在孔道中穿预应力钢筋。然后利用构件本身作为加力台座，张拉预应力钢筋，在张拉的同时混凝土受到挤压。张拉完毕，在张拉端用锚具锚住预应力钢筋，并在孔道内实行压力灌浆使预应力钢筋与构件形成整体。 (3)预应力的保持：靠构件两端的锚具来保持预应力。 (4)特点：施工程序及工艺比较复杂，需要专用的张拉设备，需大量特制锚具，用钢量较大，但它不需要固定的张拉台座，可在现场施工，应用灵活。 (5)适用范围：适用于不便运输的大型构件。 三、预应力混凝土结构的材料 预应力混凝土结构的材料有混凝土和钢材。 1.对混凝土的要求 (1)强度高。 (2)收缩、徐变小。 (3)快硬、早强。 2.对钢材的要求 (1)强度高。 (2)具有一定的塑性。 (3)良好的加工性能。 (4)与混凝土之间有较好的黏结强度。 3.混凝土的选择 预应力构件混凝土强度等级不应低于C30，用高碳钢丝或钢绞线作预应力钢筋的结构，特别是大跨度结构，混凝土强度等级不得低于C40。 四、预应力损失和张拉控制应力的概念 1.预应力损失的定义 预应力损失是指预应力钢筋张拉后，由于材料特性、张拉工艺等种种原因，使预应力值从张拉开始直到安装使用各个过程中不断降低。 2.产生预应力损失的因素 (1)张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失。 (2)摩擦引起的预应力损失。 (3)温差引起的预应力损失。 (4)应力松弛引起的预应力损失。 (5)收缩和徐变引起的预应力损失。 (6)局部挤压变形引起的预应力损失。 (7)混凝土弹性压缩引起的预应力损失。 3.各阶段预应力损失的组合 预应力损失值的组合 先张法构件 后张法构件 混凝土预压前(第一批)损失 σ11+σ12+σ13+σ14 σ11+σ12 混凝土预压后(第二批)损失 σ15+σ17 σ14+σ15+σ16+σ17 《混凝土结构设计规范》规定，当计算求得的预应力总损失值小于下列数值时，应按下列数值取用： (1)先张法构件：100N/mm²。 (2)后张法构件：80N/mm²。 4.张拉控制应力的定义 张拉控制应力是指在张拉预应力钢筋时所达到的规定应力。 [师生互动] 1.什么是预应力损失? 【答案】预应力损失是指预应力钢筋张拉后，由于材料特性、张拉工艺等种种原因，使预应力值从张拉开始直到安装使用各个过程中不断降低。 2.对钢材的要求有哪些？ 【答案】(1)强度高。 (2)具有一定的塑性。 (3)良好的加工性能。 (4)与混凝土之间有较好的黏结强度。 3.对混凝土的要求有哪些？ 【答案】(1)强度高。 (2)收缩、徐变小。 (3)快硬、早强。 4.简述预应力混凝土的主要用途。 【答案】(1)大跨度结构。 (2)对抗裂有特殊要求的结构。 (3)高耸建筑结构。 (4)大量制造的预制构件。 [概念强化] 1.对于预应力混凝土构件中所采用的混凝土与钢材应满足的要求，下列描述不正确的是( ) A.混凝土的强度要高 B.钢材的强度要高 C.混凝土的收缩、徐变要大 D.钢材的塑性要好 【答案】C 2.预应力构件混凝土强度等级不宜低于( ) A.C20 B.C25 C.C30 D.C40 【答案】D 3.预应力混凝土构件的优点之一是( ) A.提高构件抗裂度 B.提高构件正截面承载力 C.降低构件耐久性 D.使用低强钢筋 【答案】A 4.预应力混凝土由于预压应力的施加会( ) A.加速构件的开裂 B.延缓构件的开裂 C.降低构件耐久性 D.提高构件正截面承载力 【答案】B 5.预应力混凝土结构构件所用的混凝土，需满足的条件不包括( ) A.强度高 B.收缩、徐变小 C.快硬、早强 D.强度等级不宜低于C20 【答案】D 6.先张法预应力混凝土构件，在混凝土预压前(第一批)的损失为( ) A.σ11+σ13+σ14 B.σ11+σ12+σ13 C.σ11+σ12 D.σ11+σ12+σ13+σ14 【答案】D [高考模拟] 一、选择题 1.(2021年真题)关于先张法和后张法预应力混凝土结构，下列说法正确的是( ) A.先张法靠构件两端的锚具来保持预应力 B.后张法构件的预应力靠预应力钢筋与混凝土之间的黏结力来传递 C.先张法的施工工序比后张法的复杂 D.先张法适用于生产中小型构件，后张法适用于不便于运输的大型构件 【答案】D 2.以下哪种预应力损失不属于后张法构件的预应力损失( ) A.温差损失 B.锚具变形和钢筋内缩引起的损失 C.预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的损失 D.混凝土弹性压缩引起的损失 【答案】A 3.对构件施加预应力的主要目的是( ) A.提高构件承载力 B.提高构件抗裂度，充分利用高强度材料 C.对构件进行检验 D.节省材料 【答案】B 4.后张法施工时，采用抽芯成型孔道，曲线形预应力筋的曲率半径不宜小于( ) A.1m B.2m C.3m D.4m 【答案】C 5.预应力混凝土构件的混凝土强度等级不宜低于( ) A.C20 B.C30 C.C40 D.C50 【答案】B 6.下列关于预应力混凝土的说法，正确的是( ) A.可以提高结构的耐久性 B.可以提高结构的抗裂性 C.可以提高结构的刚度 D.以上说法都正确 【答案】D 二、简答题 8.简述先张法的主要工序。 【答案】先张法的主要工序：先在台座上或钢模内张拉预应力钢筋，并作临时锚固，然后浇灌混凝土，待混凝土达到规定强度后，切断或放松预应力钢筋，预应力钢筋回缩时挤压混凝土，使混凝土获得预压应力。 9.什么是张拉控制应力? 【答案】张拉控制应力是指在张拉预应力钢筋时所达到的规定应力。 10.预应力混凝土结构的优点是什么? 【答案】预应力混凝土结构的主要优点： （1）能充分发挥高强度钢筋、高强度混凝土的性能，减少了钢筋用量，减小了截面尺寸，减轻了构件自重。 （2）一般不产生裂缝或裂缝极小，可提高构件的抗裂度，结构的耐久性好。 （3）挠度减小，刚度较大。 （4）预应力技术的采用，为装配式结构提供了良好的装配、拼装手段。 [课堂练习] 1.先张法预应力混凝土构件，预应力是靠( )来传递的。 A.锚具 B.夹具 C.粘结力 D.摩擦力 【答案】C 2.后张法预应力混凝土构件，预应力是靠( )来传递的。 A.锚具 B.夹具 C.粘结力 D.摩擦力 【答案】A 3.下列哪种方法不能减少预应力损失( ) A.超张拉 B.两端张拉 C.提高混凝土强度 D.增加预应力筋的长度 【答案】D 4.全预应力混凝土构件在使用条件下，构件截面混凝土( ) A.不出现拉应力 B.允许出现拉应力 C.不出现压应力 D.允许出现裂缝 【答案】A 5.部分预应力混凝土构件在使用条件下，构件截面混凝土( ) A.不出现拉应力 B.允许出现拉应力 C.不出现压应力 D.允许出现裂缝 【答案】B 6.先张法预应力混凝土构件，在混凝土浇筑前需要进行的工序是( ) A.穿束 B.张拉钢筋 C.安装模板 D.以上都是 【答案】D 7.后张法预应力混凝土构件施工时，孔道灌浆的作用不包括( ) A.保护预应力钢筋 B.使预应力钢筋与混凝土粘结成整体 C.提高构件的抗裂性 D.提高构件的承载力 【答案】D 8.预应力混凝土受弯构件，在施工阶段预拉区允许出现裂缝的构件属于( ) A.全预应力混凝土构件 B.A类部分预应力混凝土构件 C.B类部分预应力混凝土构件 D.普通钢筋混凝土构件 【答案】C [课堂小结] 一、预应力混凝土的基本概念 二、施加预应力的方法 三、预应力混凝土结构的材料 四、预应力损失和张拉控制应力的概念 学科网（北京）股份有限公司 $$