1、成铁工程技术设计管理论文 摘要通过工程实例，系统阐述了无粘结预应力混凝土结构设计中的若干技术问题。结果表明这种设计经济合理、综合效果显著。可供类似工程设计参考。 关键词结构设计；预应力混凝土；无粘结预应力 DESGNANDSTUDY0FPRESTRESSEDCONCRETETECHNOLOGY FORCHENGDURAILwAYCONSTRUCTIONCULTURE ANDENTERTANMENTBUILDING AbstractToprovideadesignmethodforsimilarprojects，asystematicexpositionofsometechnologicalpr
2、oblemsforunbondedprestressedconcretestructureismadethroughapracticalprojectdesignTheresultsshowthatthisdesignisreasonableandremarkableincomprehensiveeconomicalbenefit KeywordbStructuraldesign；Prestressedconcrete；Unbondedprestressing 1工程概况 本工程位于成都市西北桥成都铁路局工程总公司办公楼的侧面。主体建筑A区平面尺寸分别：308m252m，柱网开间为7m，跨度分
3、别为51、93、72m。建筑总高度地上237m，地上7层，1、2层为客房，3、4层为办公用房，5层为健身、棋牌活动用房，6层为档案室，7层为大会议室，地下室用于停放自行车。 A区主体结构型式为纵向框架、横向板柱结构，后张高效预应力混凝土楼屋盖，预应力筋采用无粘结筋。L7层楼面设预应力纵向框架扁梁，每跨跨度为7m，断面尺寸为1200mm400mm、800mm400mm、600mm400mm三种，楼面板为无粘结预应力板，厚度为230mm，板跨度分别为51、93、72m，屋面为无粘结预应力正交网格梁，柱网为216m2lm，梁断面为300mm1100mm，网格尺寸为233m240mm，屋面板为普通钢筋
4、混凝土板，板厚为80mm。 3结构方案的研究 31初设阶段 由于建设方要求建筑总高度不超过24m及楼层总数不少于7层，若采用普通混凝土结构，跨度为93m的框架梁断面高度需900mm左右，3至6层层高为33m的无隔墙大间空仅为330924m，房间净空很低，效果很差，7层大会议室更无法使用，建筑方案不能实施。预应力结构由于能有效地降低结构构件截面高度，增加室内净空，起到在净空不变的情况下降低层高的作用。经多方案比选论证，最后决定采用高效预应力混凝土结构。 32施设阶段 321预应力结构的选择 目前普遍采用的预应力结构有无梁楼盖和有梁楼盖两种。无梁楼盖有其顶棚平整、降低层高、易于布设管道等优点，但由
5、于该工程跨度分别为51m、93m、72m，跨度变化较大，楼板与框架柱节点处的较大弯矩使得楼板的抗冲切较难满足。若为了满足楼板的抗冲切要求，需在柱顶加板托，这样在柱顶局部范围出现一个“墩子”，影响不准备设吊顶的客房美观。因此，决定采用有梁楼盖。 322楼盖预应力框架梁的设置 由于客房管道井的影响，不能在横向设预应力框架扁梁，因此该工程仅纵向设预应力框架扁梁，跨度为7m，51m、93m、72m跨度的板将荷载直接传给纵向预应力框架扁梁，横向的风、地震等水平荷载在楼板内引起的内力，主要由配置在柱上预应力板带内的普通钢筋承受。 323该结构方案优点 由于采用了预应力结构，降低了结构的断面高度，在保证室内
6、净空的条件下，有效地降低楼层高度，同样总建筑高度下比采用普通混凝土结构多修了一层(采用普通混凝土结构由于净空原因只能修六层)，为建设方多争取了一层的建筑面积，取得了很好的效益。 荷载传力路线为：楼板一纵向预应力框架梁一框架柱一基础，结构受力明确，无多余的传力过程。 由于仅纵向设预应力框架梁，给暖通、给排水、电力管道(线)布置提供了有利条件，减少了暖通、给排水、电力专业的设计难度。 4框架结构计算 41基本参数 抗震设防7度，抗震等级三级 场地土类别：二类场地土 混凝土：C40 楼、屋面活荷载标准值(kN) 健身、棋牌活动室：2，档案室：3 不上人屋面：07，上人屋面：15 客房、办公室、大会议
7、室：2 梁、板裂缝控制等级为二级 结构内力计算方法：采用PKPM程序进行计算 42框架梁参数 梁设计以D轴六层框架为例，梁内布置14根d15mm无粘预应力钢绞线(?ptk1570Nm)，支座及跨中均布置822普通钢筋。无粘结筋张拉控制应力con0715701100Nm，扣除全部损失后预应力筋的有效应力pe814Nm。扁梁截面1200400，翼缘板宽取2300，截面积A0733，惯性矩T000871m4，形心位置y1017lm，y20229m。 43结构内力分析结果 荷载作用下弯矩包络图(见图1)，预应力等效荷载综合弯矩图(见图2)。 44框架梁正截面抗裂度验算 441混凝土受拉区容许拉应力 荷
8、载短期效应组合06?tk2580kN，荷载长期效应组合025?tk1070kN 442支座截面抗裂度 Npe1584kN，预应力综合弯矩Mp272kNm 荷载短期效应组合弯矩Ms4975kNm，sc(MsMp)y1INpeA22662580kN 荷载长期效应组合弯矩M14398kNm，1c(M1一Mp)y1INpeAl133kN(相对误差为(11331070)107059，可) 443跨中截面抗裂度 Npe1584kN，Mp1796kNm，Ms2653kNm，sc922580kNM12344kNm，1c718kN(受压) 45框架梁正截面强度验算 451无粘筋应力设计值 hp40060340m
9、m 配筋指标o(Ap6pe十As?y)(?cmbhp) 0288045 应力设计值6ppe十(500770o)12 910Nm 452支座截面强度验算 次弯矩Mc962kNm，设计弯矩MMMc5448kNm，(App十As?yAs?y)(b?)69mm，承载力Mu85lM5448kNm，开裂弯矩McrMp十(NpeA十?tk)W600KNmmu85lkNm(可) 453跨中裁面强度验算 Mc88kNm，M411。5kNm，4lmm，Mu851M4115，Mcr425Mu85l(可) 5楼面板设计 楼板设计以五层楼面为例，板厚h230mm，预应力筋采用7?5平行钢丝束(?ptk1570Nm)，间
10、距为260mm，6con0715701100Nm，扣除全部损失后有效应力6pe901Nm。普通钢筋(二级钢)板底通长12200板面支座负筋12150。 51计算简图及预应力筋布置(见图3) (a)板竖向荷载计算简图，kPa；(b)板恒载弯矩图，kNm；?扳活载弯矩包络图，kNm；(d)板预应力筋布置；(e)综合弯矩图，kNm；(f)板活载弯矩包络固，kNm 板截面参数：A0805m2，I000355m4 52板内力分析结果(见图3) 为方便内力组合及配筋计算，在对楼面恒活载内力分析时，板计算宽度取35m，与地震荷载内力分析时等宽度。 53板正截面抗裂度验算 531混凝土受拉区容许应力同梁 53
11、2截面抗裂度 Ap1871mm2，Npe1686kN，M活541kNm预应力综合弯矩与恒载弯矩相互抵消，则 scMyINpeA342kN(受压)，1c04MyINpeA1393kN(受压) 54正截面强度验算(无地震组台) 541无粘结筋应力设计值(见表1) 平均6p(pl十p2十p3十p4)5958Nmm2 542支座截面强度验算 Mc359kNm，M2549kNm，35mm Mn484M2549，Mcr376Mu484(可) 543跨中截面强度验算(见表2) 55正截面强度验算(有地震组合) 551边支座 124mm，Mu125M71。8kNm 552中支座 M236Knm无地震组合的M2
12、549） 承载力验算不起控制作用。 6结语 61预应力度与抗裂度 根据目前的国内设计规范，无粘结预应力混凝土结构一般按二级抗裂度控制。预应力度偏高，有时反向应力较高往往不利于早期裂缝控制，也不利于抗震耗能。如果为了降低预应力度而增加普通钢筋，则总用钢量增大，总体上看不经济，表明大多情况下楼盖结构按二级抗裂度设计偏严。建议适当放宽混凝土受拉允许应力，例如：拉应力限制系数cts由06放宽为0810，ctl由025放宽为0405。这方面还有待进一步研究。 62实践与展望 本工程于1998年上半年完成设计，1999年底竣工。实践证明这种结构具有节约钢材、减轻自重、改善建筑使用功能和结构受力性能、增大室内空间、提高容积率、综合经济效果好等优点，值得大力推广。可以相信，21世纪的预应力技术将更加普及和全面发展!第 8 页 共 8 页
