厂房多层多跨预应力混凝土框架梁结构设计

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1、厂房多层多跨预应力混凝土框架梁结构设计-结构理论摘要：本文根据某厂房焊装车间为工程实例，探讨了多层多跨部分预应力混凝土框架梁的结构设计。关键词：厂房焊装车；多层多跨；预应力混凝土；框架梁；结构设计　　1工程概况　　某厂房焊装车间由二层主厂房和八层辅助用房两部分组成，总建筑面积约8800平方米。该工程为现浇混凝土框架结构，其中主厂房横向框架梁采用部分预应力混凝土。在设计上我们把厂房分为A、B两区。其中A区横向框架首层为9米+15米+15米三跨连续、二层为24米+15米两跨连续;B区首层、二层均为15米+15米两跨连续，A、B区之间设伸

2、缩缝。纵向柱距均为5米，首层层高为l0米，二层层高为9米。　　除两边框架及伸缩缝两侧框架外，其余横向框架均采用部分预应力混凝土结构，其中24米+15米不等跨连续梁，在目前国内资料反映的预应力框架结构中，不等跨程度是最大的(跨度的长跨：短跨＝1∶6∶1)。　　焊装车间楼面活载要求较大，为15kN/m2，而且楼面和屋面均有悬挂机械设备之集中荷重。根据厂方使用要求，屋面将用作花园及活动场地，活载为2．5kN/m2(A区)及8kN/m2(B区)。活荷载较大是本工程的特点。　　梁柱截面尺寸，其中24米跨梁截面为350×1700mm(高跨比约1

3、/14)。15米跨楼面梁高1400mm，因受工艺地坑深度限制。　　预应力体系是采用钢绞线夹片式群锚体系。钢绞线为高强度低松驰钢绞线．规格为ΦJ15.24，强度标准值fptk为1860N/mm2。采用OVM群锚体系。本工程为后张现浇有粘结预应力混凝土。即在框架中用金属波纹管预留孔道,并穿入预应力钢绞线，浇筑混凝土后，张拉预应力筋，再孔道灌浆。本工程单束预应力筋(7-ΦJ15.24)最大张拉力达1303kN(超张拉力为1370kN)。　　2设计依据　　本工程根据部分预应力混凝土结构理论进行设计，采用预应力筋和普通钢筋混合配筋。在长期使用

4、荷载组合作用下允许梁中出现拉力，在短期荷载组合下控制截面允许裂缝。　　预应力筋在结构中，一方面起受力筋的作用，一方面其等效荷载改变了结构的受力状态。　　预应力筋采用曲线形式配置于构件中，当预应力筋张拉后，由于呈曲线形状，预应力筋对构件产生沿预应力筋法线方向的横向力（等效荷载)，同时预应力筋还对构件产生轴向预压力。　　等效荷载作用于实际构件，产生的弯矩为综合弯矩Mn，综台弯矩和轴向预压力一起在构件截面的受拉边产生预压应力σpc,即预应力筋产生的效应。　　3使用荷载下框架梁弯矩图　　A、B两区框架在最大使用荷载作用下的梁弯矩图见图3、图

5、4所示。　　3.1A区框架梁内力分析　　3.1.1楼面梁(9+15+15米)　　控制截面在中跨内支座处，M＝-2333kN.m，而9米跨的各截面弯矩较小，不起控制作用。　　3.1.2屋面梁(24+15米)　　连续梁控制截面在24m跨的跨内(距边支座为11000mm)，M＝3960kN•m；内支座处弯矩也较大，M＝-3373kN•m；而15米跨的跨中弯矩M＝l181KN.M，其值较小，表现了不等跨梁内力相差悬殊的特点。　　3.2B区框架梁内力分析　　楼面梁和屋面梁的控制截面均在内支座处，其中、楼面梁M=-2356kN•m；屋面梁M=-

6、2126kN•m。此外，跨内的最大弯矩也较大，与内支座处弯矩差距不大。其中，楼面梁跨内最大弯距为2366kN•m，距边支座8300mm处；屋面梁跨中最大弯距为1946kN•m，距边支座6000mm处。　　4预应力筋的布置形式及用量估算　　4.1预应力筋的布置形式　　在框架结构设计中，预应力筋位置的合理选择十分重要。一般应使预应力筋的外形位置与最不利的内力组合弯矩基本一致。　　4.1.1A区框架梁预应力筋布置形式分析　　(1)楼面梁(9+15+15米)　　两束预应力筋在连续梁中分上下层通长布置。　　15米跨边跨梁：两束预应力筋均成典型

7、曲线布置，即正、反抛物线相切的曲线，以期在跨中、内支座产生相当的综合弯矩Mn。　　15米跨中跨梁；两束预应力筋均成近似理想曲线布置，即正向抛物线曲线，以期在控制截面内支座处产生最大的综合弯矩。　　9米跨梁：该跨在使用荷载作用下的弯矩远远小于其它两跨，这是不等距连续梁的特点，从使用性能及承载力要求方面，不需要与其余两跨同样多的预应力筋。但是，如果在该跨将预应力筋切断。会带来构造、施工上的不便，且预应力筋本身节省不多。　　因此．在9米跨梁中，预应力筋的布置以平直、减少摩擦损失为原则。一束预应力筋在梁顶部平直通过，另一束预应力筋自跨中开始

8、在梁底部平直通过。　　(2)屋面梁(24+15米)　　一束预应力筋在连续梁中通长布置，另一束预应力筋布置在24米跨梁内。15米跨梁内支座附近截断，以适应不等跨连续梁的特点。　　24米跨梁：整个梁的控制截面在该梁跨内，距边支座l米。为在