高层建筑地下室有粘结预应力顶板设计与施工技术探讨

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1、高层建筑地下室有粘结预应力顶板设计与施工技术探讨高层建筑地下室有粘结预应力顶板设计与施工技术探讨摘要:本文结合工程实例,详细阐述了地下室顶板有粘结预应力技术的设计与施工要点,并在与一般钢筋混凝土楼板比较分析的基础上,对其先进的使用性能及良好的经济性进行了深入探讨和总结。关键词:有粘结预应力;地下室顶板;钢筋混凝土楼板;配筋;经济性1工程概述湖南某住宅小区由多栋10～13层小高层和多层住宅组成,总建筑面积达10万m2。其中室外地下室顶板采用预应力技术,以充分利用顶板带来的空间,平时顶板下为室内停车场,战时则为6级物质库,并顶板上种植绿草、修造花园等公共设施,以营造舒适、

2、生活休闲功能齐全的高尚社区。本工程柱网尺寸主要为8.0m×8.0m,地下室顶板上覆土1000mm,并且有人防要求。由于荷载大(覆土荷载、消防车荷载和人防荷载)、抗裂要求高,故该工程的地下室顶板采用有粘结预应力无梁楼盖技术,其平面布置见图1。2有粘结预应力预应力地下室顶板的设计验算2.1计算模型和设计参数本工程地下室顶板室外覆土1000mm,混凝土强度等级为C35,fc=16.7N/mm2,非预应力筋为Ⅱ级钢,fy=300N/mm2,预应力筋采用直径为Φs15.2,fptk=1860N/mm2级低松驰钢绞线,张拉控制应力取0.7fptk=1302MPa。设计荷

3、载为:板厚300mm自重:7.5kN/m2,其它恒载:20.0kN/m2,正常使用活载:3.5kN/m2,消防车荷载:20kN/m2,人防等效荷载:65kN/m2。由于地下室顶板荷载大并且分布不同,边界条件复杂,同时还要考虑温度应力(本工程考虑25℃温差)的影响,而计算模式不同,不同位置的应力值将相差较大,所以采用了能有效地反映板的支承条件的板、梁、柱共同作用的空间结构模式来计算板在各种荷载工况下的应力——即采用空间有限元程序SAP来进行计算分析,在各种荷载工况下最大应力结果见表1。2.2顶板的抗冲切验算在进行顶板设计时,在柱子位置可适当增加柱帽(本工程为大小为300

4、0mm×3000mm,根部加高500mm的柱帽),易计算楼板在各种工况下的抗冲切验算完全能满足要求。2.3正常使用条件下顶板的抗裂控制条件对于抗裂控制条件,混凝土结构设计规范(GB50010-2002)比无粘结预应力混凝土结构技术规程(JGJ/T92-2004)抗裂度要求略高,而且没有后者具体,因此对于板结构,我们认为,无论有粘结筋还是无粘结筋,抗裂度统一可以按(JGJ/T92-2004)取值。因此在正常使用条件下的,抗裂验算可采用如下公式:(1)在荷载效应的标准组合下:σck-σpc≤1.0ftk(1)式中:σck——荷载效应的标准组合产生的应力;σpc—

5、—预应力等效荷载产生的应力;(2)在荷载效应准永久组合产生的应力σcq-σpc≤0.4ftk(2)式中:σcq——荷载效应准永久组合产生的应力对于在消防车荷载及人防荷载条件下,可不用按上述条件要求计算,只需在强度条件满足的前提下,另外复算消防车荷载下的裂缝宽度为0.2mm以内即可。通过有限元程序计算外荷载作用下的应力,依据顶板的抗裂控制条件,确定预应力等效荷载,进一步得出每跨预应力筋束数。本工程双向均匀布置,每跨8.0m配预应力筋30束(预应力筋平面布置图2)。2.5楼板的极限承载力对于预应力楼板,裂缝控制条件往往是比较严格的,因此在抗裂控制条件满足的前提下,可以按规

6、范的最小配筋率要求(人防要求0.3%)构造配置普通钢筋,这样验算板的正常使用及人防条件下的极限承载力通常都大于设计承载力。3有粘结预应力地下室顶板施工技术要点3.1预应力筋布置预应力筋布置应严格按图施工,钢筋数量及种类必须符合图纸要求,严格按设计要求曲线布筋,保证在垂直方向上各控制点的高度达到设计要求,曲线要平滑,反弯点位置按图施工,梁内预应力筋保护层最小厚度50mm。张拉端与固定端采用夹片类7孔锚具,喇叭管和螺旋筋与其配套。孔道采用金属波纹管留孔,管径为70。接管采用大一号的波纹管,采用一端张拉。3.2波纹管埋设及预应力筋穿束支模板过程中,梁的侧模板先不封,以便于金

7、属波纹管和预应力筋的埋设。在非预应力钢筋绑扎好后,根据设计的预应力筋曲线坐标,将波纹管固定支架焊接在大梁相应位置和标高处的箍筋上。支架采用Φ10钢筋,间距为800mm。定位钢筋固定好后,即可安装金属波纹管,波纹管逐根穿入,与定位支架用20号铁丝十字交叉绑扎牢固,要特别注意最高点、反弯点和梁跨中处的位置准确。由于波纹管由两段或多段组成,两段管之间接头用大一号波纹管(L=300rnm)套接,张拉端头扩大孔采用Φ85的波纹管。波纹管所有连接处用防水胶带缠裹严实防止漏浆。安装好波纹管后,即可进行钢绞线穿束。3.3模板及脚手架工程要求梁模板的支架必须满足承受结