隨著市場經濟的發展，對住房和工作環境水平的要求也越來越高，住宅要求有較好的內景，辦公室也要求有開闊舒暢的空間，建筑要追求較大的凈高。預應力結構的出現，輕松的實現了這些要求。預應力結構的形式也是多樣豐富的，常用的形式有：無梁平板結構、有梁大板框架結構、轉換層結構、門架結構和吊車梁以及特殊結構中.

預應力混凝土的概念和工作原理

預應力混凝土結構(prestressed concrete structure)是指結構在承受外荷載以前，預先采用人為的方法，在結構內部形成一種應力狀態，使結構在使用階段產生拉應力的區域先受到壓應力，這項壓應力將與使用階段荷載產生的拉應力抵銷一部分或全部，從而推遲裂縫的出現，限制裂縫的展開，提高結構的剛度，這種混凝土叫做預應力混凝土。

工作原理如圖所示簡支梁為例:

1．由于預先給混凝土梁施加了預壓力Ｎp，使混凝土梁在均布荷載ｑ作用下，下緣的拉應力完全被預壓應力所抵消，可以避免裂縫出現，混凝土梁始終全截面參加工作。

2．必須針對荷載作用下可能產生的應力狀態來施加預應力。施加的預壓應力Ｎp不僅與荷載(或者說彎矩)的大小有關，且與Ｎy的作用位置(即偏心距ｅ的大小)有關。

預應力混凝土的特點

1．提高了構件的抗裂能力

因為承受外荷載之前預應力混凝土構件的受拉區已有預壓應力存在，所以在外荷載作用下，只有當混凝土的預應力被全部抵消轉而受拉且拉應變超過混凝土的極限拉應變時，構件才會開裂。而普通鋼筋混凝土結構中不存在預應力，其開裂荷載的大小僅由混凝土極限抗拉強度（為抗壓強度的1/10左右）所決定，因而抗裂能力很低。

2．增大了構件的剛度

因為預應力混凝土構件正常使用時，在荷載效應標準組合下可能不開裂或只有很小的裂縫，混凝土基本上處于彈性階段工作，因而構件的剛度比普通鋼筋混凝土構件有所增大。

3．充分利用了高強度材料

如前所述，普通鋼筋混凝土構件不能充分利用高強度材料。而預應力混凝土構件中，預應力鋼筋先被預拉，而后在外荷載作用下鋼筋拉應力進一步增大，應而始終處于高拉應力狀態，即能夠有效利用高強度鋼筋；而且鋼筋的強度高，可以減小需要的截面面積。與此同時，應該盡可能采用高強度等級的混凝土，以便與高強度鋼筋相配合，獲得較經濟的構件截面尺寸。

4．擴大了構件的應用范圍

由于預應力混凝土改善了構件的抗裂性能，因而可用于有防水、抗滲透及抗腐蝕要求的環境；采用高強度材料，結構輕巧，剛度大，變形小，可用于大跨度、重荷載及承受反復荷載的結構。

預應力混凝土已廣泛地應用于工業與民用建筑及交通運輸建筑中。例如預應力空心樓板、冂形屋面板、屋面大梁、屋架、吊車梁、預應力橋梁、鐵路軌枕等已大量采用。在水工建筑中也已用來修建碼頭、棧橋、樁、閘門、調度室、壓力水管、渡槽、圓形水池、工作橋、公路橋、水電站廠房的屋面梁及吊車梁等結構構件，也可用于預應力的方法來加固大壩、襯砌隧洞。對于某些有獨特要求的結構，例如需防止海水腐蝕的海上采油平臺，需耐高溫 高壓的核電站大型壓力容器等，采用預應力混凝土結構更有它的優越性，而非其它結構所能比擬。

如上所述，預應力混凝土結構有很多優點，但也存在一定的局限性，因而并不能完全代替普通鋼筋混凝土構件。預應力混凝土具有施工工序多、對施工技術要求高且需要張拉設備、錨夾具及勞動力費用高等特點，因此特別適用于普通鋼筋混凝土構件力不能及的情形（如大跨度及重荷載結構）；而普通鋼筋混凝土構件由于施工較方便、造價較低等特點，應用于允許帶裂縫工作的一般工程結構，仍具有強大的生命力。

預應力混凝土的應用

1．預應力平板結構的應用

傳統的普通鋼筋混凝土梁板結構體系，需在柱間及隔墻下設置框架梁和次梁，這必然導致室內明梁縱橫交錯，降低了樓層的有效高度，影響了室內美觀和使用功能，裝修也較難處理；由于室內明梁的存在，隔墻布置的任意性受到限制，室內功能的重新調整比較困難，而一棟建筑物在其50年甚至70年使用期內都不需對空間重新分隔和變換使用功能是很難想象的，特別是一般的商場建筑及辦公樓建筑。

若設計中樓蓋體系采用普通鋼筋混凝土平板結構或預應力平板結構，以上問題則迎刃而解，工程若采用普通鋼筋混凝土無梁平板結構，由于內隔墻較多，附加荷載較大，要使普通鋼筋混凝土平板的裂縫控制等級及撓度滿足規范要求，計算所需板厚較厚，同時普通鋼筋用量也較大，不經濟。因此，為了提高整個樓蓋的抗裂性能，減薄板厚，減輕結構自重，提高其使用功能，采用近年來在大量工程中得以廣泛應用的現代高效預應力混凝土結構技術，將整個樓蓋設計為后張部分預應力混凝土無梁平板結構是一個良好的選擇。這種預應力無梁平板，除在樓板周邊保留必要的邊梁和在局部少數有隔墻的地方及洞口邊緣保留梁之外，室內明梁全部取消，僅在必要的地方設暗梁以改善樓板的受力性能，每單元整個室內頂板為一整塊的平面。

2. 預應力平板結構的優點

2.1 有利于減少地下室埋深及基坑開挖深度。對于有地下室的大型建筑或高層建筑，常常把地下室作為車庫或商場。底板、頂板均可做成預應力平板；局部配電房、發電機房等需層高較高者，可局部下挖，使之達到設備高度要求；這樣，在地下室中，則降低了層高，減少了水壓力，減少了底板支模工序及基坑開挖深度，減少了外墻砼用量，從而降低造價，具有很高的社會和經濟效益。

2.2 利于增加建筑物樓層的凈空高度或者減少層高。同時能達到使用空間感好、甚至可以避免了沒必要的吊頂裝修、節省裝修費用等優點。

2.3 利于改善結構的使用功能。現在業主根據自已的愛好，經營商品的組成變化，需要對商場及辦公樓進行重新分隔的現象比較普遍，甚至在不同時期因業主的變化，都會有不同的間隔要求。預應力樓板對用途的改變極容易適應，在任意位置均可以設置隔墻，方案可以是多種多樣，可給用戶更大的自由度，使房屋使用功能及檔次得到很大的提高，是房屋銷售的一大賣點。

2.4 由于預應力結構預加了應力，在同樣荷載條件下結構具有優越的抗裂性能。在預應力混凝土結構中預應力筋可產生一個向上等效荷載，同時在板中產生一個軸向壓力，使平板剛度提高，撓度大大減少，抗裂性能也大為提高。采用預應力混凝土無梁平板結構可以大量減少鋼筋用量，降低工程造價的作用。

3．有梁大板框架結構的應用

有梁大板結構是柱子與柱子之間布明梁，大板上布置隔墻的結構體系。這種結構于平板結構有很多相似之處，柱距比較大，由于省去了次梁，避免了室內錯綜復雜的次梁，內景好，增加凈空，抗裂好，省材料省模板和拆模人工，施工快速等優點。若這種大板配合預應力寬扁梁使用，則也能很大程度減低層高或提升層凈高，如9m跨的預應力寬扁梁可以做到450mm高，比做普通預應力粱650mm少200mm高，比普通混凝土梁800mm少350mm，在節省鋼筋和混凝土方面可以說是達到很好的效果。

有梁大板結構適合用于住宅和辦公樓，尤其是住宅，不設次梁，既避免了室內難看的次梁景觀，也利于住戶自行隔斷房間以實現不同的功能，即使更換了新住戶，改造房子時仍然可以再次自行布置房間。近十多年廣州市很多大型的商場和公共建筑都采用了這種結構形式，甚至有些住宅的也得到了應用，在使用功能方面得到了使用者的一致好評，市場發展前景一片光明。

4．轉換層結構中的應用

最近我國高層建筑發展迅速，且多為多功能綜合性建筑，需要大柱網、大空間的公共設施在下部，從受力的角度講這是不合理的，解決這種矛盾的最常用方式就是設置結構轉換層。隨著預應力技術的逐漸成熟，預應力材料及施工費不斷下降，即使用材料等強代換的概念從經濟上來比較預應力混凝土結構與鋼筋混凝土結構，在許多情況下后者并不比前者經濟。因此我國高層建筑轉換層結構中采用預應力技術的情況越來越多。

預應力混凝土的經濟性

預應力混凝土與普通鋼筋混凝土相比較時可以用較少的混凝土和減少1/5~1/3的鋼筋用量；但是鋼材單價的差別并不是和重量的差別成比例的。預應力鋼筋和預應力混凝土要求高強度和高質量，因而每種材料的單價都比鋼筋混凝土所需要的材料的單價高。臨時支架和模板可能更貴些，而且必須考慮預應力操作本身的附加費用。但是，一般來說，如果需要大量的預制預應力構件，則鋼筋混凝土和預應力混凝土構件在單價之間的差別就變得很小了。另外，由預應力產生的間接的節約常常是顯著的，也應充分予以考慮。這些間接的節約包括減少維修工作或者完全避免維修，而且由于結構有更好的耐久性（由于沒有性開裂而增加耐久性），以致延長了使用壽命；減少支承結構和基礎承擔的靜重；可以達到較大的跨徑和減少支承；減低結構的高度（或者有相同高度的較大跨徑）。

結束語

總之,預應力技術是比較成熟的一項工程技術，在今后的發展中，還將日臻完善。實踐證明,預應力技術以種種優勢，在建設領域有著強大的生命力和競爭力，甚至在其還未完全占領的領域仍然具有強大的發展力。我們有理由相信，隨著我國建筑業的飛速發展，施工技術及施工隊伍素質的不斷提高，預應力混凝土必將迎來更加美好的應用前景。