大跨度预应力混凝土结构设计的探析.doc

《大跨度预应力混凝土结构设计的探析.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、大跨度预应力混凝土结构设计的探析摘要：预应力混凝土结构具有较高的承载力，良好的抗震性能及防火性能，增加结构空间净空高度等优点。预应力混凝土结构己被广泛应用于大跨结构、高层建筑以及超高层建筑。本文以某工程结构设计为例，对大跨度预应力混凝十•结构设计要点进行探讨，仅供同行参考。关键词：大跨度框架建筑；预应力；混凝土结构设计中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：1工程概况该工程位于湖南某市区一酒店大楼，建筑大堂东西总长236m,南北总宽135mo结构形式为框架剪力墙结构。此建筑1-5层为商业店铺、电玩城和溜

2、冰场，6层以上为酒店大楼主楼，12层为酒店大会议室，层高6m。此工程是一大型复杂现代商业建筑，功能复杂，空间多变，多处开有大洞、设置大跨度连廊，以及抽柱形成的大跨度框架，其横向最大长度达110叫端部悬挑最大跨度达5mo标准跨主次梁纵向跨度为22.5m,横向跨度为14m°2结构方案设计该工程结构属于超长、大跨、重载结构形式。如何保证结构在大跨重载作用下的承载力以及控制超长结构的开裂性能，成为该建筑部分结构设计的关键点所在。设计采用预应力技术解决这一系列结构问题，通过对结构施加预应力，抵消一部分原有竖向荷载，同

3、时，在结构中预先产生压应力，使英抵消超长结构在季节温差和混凝土收缩过程中的拉应力。理论与实践证明，预应力对大跨重载、超长结构解决挠度问题以及控制结构裂缝是有良好效果的。3人跨重载作用下的预应力结构设计3.1预应力计算标准材料强度等级：混凝土C40o有粘结和无粘结预应力筋均为1860MP&高强低松弛钢绞线，规格为15.2,预应力张拉控制应力均为0.72fptk=1339.2MPao本工程建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为七度，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为IV类，基本风压0.40kN?Mm2，地血粗

4、糙度为B类，普通框架抗震等级为三级，大跨度框架抗震等级为二级，剪力墙抗震等级为二级，结构安全性等级为二级。采用SATWE以及PREC程序进行抗裂验算以及配筋计算。3.2裂缝控制标准对于预应力结构设计往往是抗裂控制设计。根据《混凝土结构设计规范》规范规定，对处于一类环境（处于正常室内环境）的预应力混凝土结构,裂缝控制等级可定为三级，即最大裂缝宽度控制0•加叽由于本工程该部分结构为重型商业中心，最大活载达到40kN?Mm2o如果严格按照《混凝土结构设计规范》控制极限状态下的裂缝宽度,预应力梁截面耍非常大,且配置

5、的预应力筋和普通钢筋相当多，造价上肯定不经济。考虑荷载使用的特殊情况，在止常使用过程中，该区域结构不会全楼板面积布满40kN?Mm2的活载。综合考虑后，对该区域结构采取活载乘以0.8的系数进行折减后，进行正常使用极限状态下的裂缝验算（最大裂缝宽度控制0.2mm）。同时对于一层楼面（活荷载20kN?Mm2）以及二层楼而（活荷载20kN?Mm2）不考虑活载折减。经结构验算，该工程二至三层部分主、次梁采用有粘结预应力技术，后浇带搭接采用无粘结预应力技术。预应力部分主体结构采用宽扁梁体系，标准跨横向主框架梁为250

6、0X1100imn.2000XllOOmmo预应力筋规格均为15.2o两种典型梁的预应力配筋结果以及不同工况下的结构受力状态以及裂缝验算宽度如表1所示。表1典型梁预应力筋配机结果及不同工况裂缝宽度分析备注施工阶段构件挠度采用短期挠度，其余工况采用长期挠度从上表可知，经过对各工况进行验算，构件裂缝宽度均在设计允许范围内。同时从上表可以看出，构件在施工阶段以及无活载使用阶段均出现反拱，为了能更加合理地控制裂缝开展，设计采用梁面筋全部拉通形式。3.3多工况验算由于预应力混凝土结构有别于普通钢筋混凝土结构的受力机理

7、，预应力结构承受外荷载作用之前，结构已经承受来自预应力产生的作用。由于本工程的可变荷载取值相当大，如果设计不当，过多的预应力配筋不仅对结构体系的止面作用大打折扣，还有可能由于预应力反向荷载过大导致结构产生反拱并开裂，产生负面作用。针对该结构中可变荷载弯矩所占比重大的特点，以适当控制构件的预应力度的方式来控制结构在各种使用状态下的承载力和裂缝。4预应力筋铺放和张拉4.1预应力筋铺放由于荷载非常大，梁、柱配筋数量非常多，双方向波纹管在梁柱节点内的穿行以及位置摆放非常困难，同时，该结构形式为宽扁梁形式，预应力波纹

8、管不能全部穿过柱节点内部，部分预应力筋需放置在柱外侧。通过预应力钢筋施工前就与总包密切配合，在梁柱普通钢筋绑扎开始期间就调整梁柱主筋与篩筋位置，预留0.1m预丿应力波纹管穿行间隙，这样就避免T单独预应力施工对原普通钢筋的破坏。4.2预应力筋张拉根据本工程的结构设计特点，平面单方向较长，张拉各个区域宜分开进行。根据现场施工条件和施工进度安排，并考虑结构主、次梁和纵、横方向梁的相关性，采用先张拉框架短方向主、次梁，后