杭州萧山机场预应力结构设计

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1、杭州萧山机场预应力结构设计         茆诚 沈建平 益德清 (浙江省建筑设计研究院)1 工程概况   杭州萧山机场位于杭州萧山市坎山镇，为浙江省重点工程，第一期规划为12个登机位，总建筑面积12万m2。其中主体结构候机楼建筑面积10万m2，分地下1层、地上2层(局部4层)。候机楼(图1)由高架道路、航站楼、登机廊三部分组成。±0.00层(到达层)以下为普通钢筋混凝土结构，＋6.500层(出发层)为预应力混凝土结构，屋盖为管桁架承重的全钢结构。该工程由浙江省建筑设计研究院设计，龙元建筑集团股份有限公司施工总承包，上海预应力技术工程公司负责预应力施工，二层以

2、上钢结构由大地网架制造有限公司负责制作安装。图1 杭州萧山机场候机楼2 预应力结构设计2.1Ⅰ区高架桥   高架桥部分采用有粘结预应力混凝土结构，设计上采用纵向主框架的设计方案，即将纵向框架设计成主框架，桥面荷载通过横向预应力次框架和预应力次梁传给纵向主框架，其优点是降低结构高度、节省工程造价、明显改善了框架边柱的受力状态。预应力梁截面400mm×1300mm，内配预应力钢绞线4-7φj15(5φj15)，fptk＝1860MPa，张拉端采用Ⅰ类夹片式锚具，固定端采用Ⅰ类P型式锚具。混凝土C40。2.2Ⅱ区航站楼   航站楼结构尺寸228m×72m，结构上仅

3、设一条温度伸缩缝，将航站楼划分为两个区块。小的区块长98m×宽72m，大的区块长132m×宽72m。在每个区块中各增设宽1m的一条后浇带。航站楼采用12m×12m的大柱网结构形式，框架柱为直径1.0m的圆柱。对比不同的结构形式并考虑经济因素，在满足建筑净高的要求下，设计上采用无粘结预应力扁梁-大平板楼盖体系，即仅在框架柱轴线上布置预应力宽扁梁(梁宽大于梁高及柱宽)，梁截面尺寸b×h＝1600mm×600mm，宽为高的2.7倍。平板采用双向无粘结预应力平板，厚26cm，跨高比为46.2。   (1)裂缝控制条件：   预应力构件的用钢量主要受抗裂度控制，因此适当放

4、宽裂缝控制条件，可节省钢材、降低工程造价。根据工程经验和国内外规范发展趋势，适当提高混凝土拉应力限制系数，采用下列表达式：   ①在荷载短期效应组合下σsc－σpc＜1.0γftk   ②在荷载长期效应组合下σlc－σpc＜0.6γftk   (2)保护层最小厚度取值：根据防火规范要求，耐火极限1.5h，预应力连续板混凝土保护层最小厚度为20mm，连续梁为40mm。   (3)预应力筋的材料和曲线方程：无粘结预应力筋的钢材为1860MPa级高强度低松驰钢绞线。本工程采用正反抛物线组成连续平滑的曲线，曲线方程：y＝Ax2(式中跨中区段A＝2h(0.5－2)L2

5、，梁端区段A＝2h／2L2)。反弯点的位置距梁端为0.10L。   (4)张拉控制应力及张拉方法：平板张拉控制应力σcon＝0.70fptk，单根无粘结预应力钢绞线φj15，直径d＝15.24mm，单根无粘结预应力筋张拉力F＝０.70fptkAP＝０.70×1860N／mm2×140mm2＝182.3kN；扁梁张拉控制应力σcon＝0.73fptk，单根无粘结预应力筋张拉力F＝0.73fptkAP＝0.73×1860Ｎ／mm2×140mm2＝190.1kN。   张拉方法为：0--0.1σcon--1.03σcon持荷2min卸荷至零，张拉过程中以应力控制为主，

6、伸长值控制为辅，实行双控管理。   (5)预应力筋张拉原则：在航站楼工程中，最大区块长132m，若通长配置预应力筋是不经济的。为避免预应力损失过大而产生过多配筋，本工程预应力筋采用分段变角张拉锚固的方法，在梁板面或板底预留穴模100mm×300mm×80mm，采用变角张拉器对预应力筋进行张拉。采用变角张拉可以缩短张拉空穴的宽度和长度，减少混凝土结构的预留孔。设计上要求扁梁两端张拉时，张拉长度不得超过3跨(36m)，平板两端张拉时，张拉长度不得超过4跨(48m)。同时要求多跨连续板结构，在同一断面上张拉端总数不得超过50%。平板预应力筋搭接处均设在梁两侧，扁梁预应

7、力筋搭接处则设在柱两侧。张拉时要求先张拉预应力扁梁，后张拉预应力平板，并要求以平面中心为轴，先南北向(平面的长向)，后东西向(平面的短向)，各自对称同步地按规定顺序进行张拉，以保证整个结构平面受力均匀。   (6)预应力平板设计：预应力扁梁楼板结构属于单向板或双向板支承于扁梁上的梁板结构体系，在达到降低层高的同时，使力的传递路线更明确更直接。预应力平板结构(图2)可简化为等跨连续梁分析。本工程因楼板跨度大，恒、活荷载较大，预应力配筋量相对较高，设计中采用双向均匀布筋原则。考虑到施工进度和施工方便，采用2根一束的方法，每隔400mm设置2φj15钢绞线，在支座附近均

8、匀分开变成