建筑工程中預(yù)應(yīng)力混凝土大板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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　　一、工程適用條件

　　現(xiàn)在很多工程都可以采用大板結(jié)構(gòu)，例如建筑平面為井字形，一梯8戶，住宅的層高僅為 2.8米，由于是高檔商品房，在房間內(nèi)不得有梁出現(xiàn),普通的梁板結(jié)構(gòu)無法實(shí)現(xiàn)建筑功能的要求,但采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力大板結(jié)構(gòu)方案，除核心筒外,每層由若干塊大板組成。戶內(nèi)隔墻均落在預(yù)應(yīng)力大板上,使得建筑布置十分靈活,方便.

　　二、設(shè)計(jì)參數(shù)

　　混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，預(yù)應(yīng)力筋采用強(qiáng)度為1860MPa的高強(qiáng)低松弛鋼絞線，張拉控制應(yīng)力Dcon=0.75fptk，板厚約200mm。

　　設(shè)計(jì)荷載：

　　靜載：6.0KN/m2(板自重+板面板底粉刷）

　　活載：1.5KN/m2+3.0KN/m2（隔墻荷載）

　　三、預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求

　　對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，必須滿足下列功能要求：

　　1、結(jié)構(gòu)在預(yù)應(yīng)力張拉施工階段和將來正常使用階段出現(xiàn)各種可能作用時(shí),具有一定的安全度;

　　2、具有一定的延性變形能力；

　　3、預(yù)應(yīng)力混凝土大板的撓度與反拱在允許范圍內(nèi)；

　　4、結(jié)構(gòu)各截面裂縫寬度不超過允許范圍,從而保證預(yù)應(yīng)力與非預(yù)應(yīng)力筋在其所處的環(huán)境條件下不產(chǎn)生影響結(jié)構(gòu)耐久性的銹蝕。

　　進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般考慮承載能力極限狀態(tài)和正常使用狀態(tài),并對(duì)施工階段進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算與材料應(yīng)力驗(yàn)算。

　　(1)對(duì)承載能力極限狀態(tài),應(yīng)采用荷載效應(yīng)的基本組合與偶然組合與長期效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　一般按荷載的基本組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過采取構(gòu)造措施保證結(jié)構(gòu)破壞時(shí)具有一定的延性，從而保證在偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后仍能保持整體穩(wěn)定性。而對(duì)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)，由于偶然事件可能造成某跨預(yù)應(yīng)力筋完全失效，根據(jù)無粘結(jié)筋的特點(diǎn)，其他各跨預(yù)應(yīng)力筋隨之也失效。為保證不發(fā)生由此產(chǎn)生的連續(xù)倒塌破壞，應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力筋失效。并取與偶然作用同時(shí)出現(xiàn)的可變荷載，即長期效應(yīng)組合值，按各材料的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力作補(bǔ)充設(shè)計(jì)。

　　(2)對(duì)正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)采用荷載的短期效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì),使得結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形與裂縫等都不超過相應(yīng)的規(guī)范限值。

　　對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，為保證結(jié)構(gòu)變形不影響正常使用或外觀，通常限制構(gòu)件撓度或反拱值；由于預(yù)應(yīng)力鋼筋是采用單根直徑較小的鋼絲組成的高強(qiáng)鋼絲束或鋼絞線，對(duì)開裂造成的鋼筋表面銹蝕比較敏感，因此其耐久性對(duì)裂縫寬度應(yīng)有嚴(yán)格的要求。

　　四、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

　　預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)包括如下三個(gè)方面。

　　1、施工階段的設(shè)計(jì)驗(yàn)算

　　1）施工階段的條件；施工時(shí)的荷載條件中，預(yù)應(yīng)力荷載應(yīng)按扣除第一批預(yù)應(yīng)力損失后的有效應(yīng)力來確定；其他荷載應(yīng)根據(jù)施工階段可能的最不利荷載情況來定。而施工時(shí)的支撐條件應(yīng)考慮施工方案的具體情況來定，模板周轉(zhuǎn)情況影響施工階段的結(jié)構(gòu)分析模型的支撐條件與荷載條件的選取。

　　2）施工階段的驗(yàn)算內(nèi)容：一方面，要求在施工階段的支撐條件下，在相應(yīng)原施工荷載下，結(jié)構(gòu)具有一定的安全度；另一方面，要求施工階段結(jié)構(gòu)的材料應(yīng)力不超過允許范圍。一般情況下，控制施工階段預(yù)應(yīng)力筋拉應(yīng)力，截面混凝土的最大拉應(yīng)力與壓應(yīng)力。當(dāng)采用特殊的施工工藝時(shí)，尚應(yīng)作相應(yīng)條件下的驗(yàn)算。

　　2、正常使用階段的適用性,耐久性驗(yàn)算

　　1）預(yù)應(yīng)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行使用荷載下的撓度驗(yàn)算，撓度值不允許超過規(guī)范規(guī)定的允許撓度。

　　2）按現(xiàn)行規(guī)范控制裂縫要求，對(duì)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，短期荷載效應(yīng)組合下，不允許出現(xiàn)裂縫。而長期荷載效應(yīng)組合下，不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。對(duì)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，一級(jí)裂縫控制時(shí)，不允許產(chǎn)生拉應(yīng)力；二級(jí)裂縫控制時(shí)，不允許出現(xiàn)裂縫，短期效應(yīng)組合計(jì)算時(shí)，混凝土拉應(yīng)力控制系數(shù)取0.6，長期效應(yīng)組合計(jì)算時(shí)取0.25。

　　工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，結(jié)構(gòu)工作環(huán)境條件良好，可以對(duì)短期荷載的裂縫控制適當(dāng)放松，允許出現(xiàn)裂縫。其寬度限值為低侵蝕性環(huán)境，在短期效應(yīng)組合下，最大裂縫寬度不超過0.22mm。

　　3、承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)

　　1）對(duì)預(yù)應(yīng)力板各截面進(jìn)行多種可能的荷載效應(yīng)組合的受彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)，計(jì)算時(shí)要考慮預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的次彎矩的影響。

　　2）采用混合配筋設(shè)置非預(yù)應(yīng)力筋，提高結(jié)構(gòu)在地震作用下的延性和能量吸收，可有效分散受拉區(qū)裂縫,改善結(jié)構(gòu)的受力性能。

　　3）對(duì)無粘編者按預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)結(jié)構(gòu)作補(bǔ)充設(shè)計(jì)，選取合適的荷載效應(yīng)值與材料參數(shù)，驗(yàn)算抵抗預(yù)應(yīng)力筋失效時(shí)連續(xù)倒塌所需的非預(yù)應(yīng)力筋用量。

　　五、預(yù)應(yīng)力大板的構(gòu)造要求

　　1）預(yù)應(yīng)力大板宜采用高強(qiáng)低松弛鋼鉸線，砼的強(qiáng)度等級(jí)不宜小于C40。

　　2）預(yù)應(yīng)力大板的最小厚度不宜小于160mm使預(yù)應(yīng)力筋具有一定的有效矢高，發(fā)揮預(yù)應(yīng)力筋的作用。

　　3）在預(yù)應(yīng)力大板中需有雙層雙向通常設(shè)置的普通鋼筋。以提高板的延性和防止預(yù)應(yīng)力反拱引起的開裂。

　　4）在一般建筑中裂縫寬度限制可放寬取0.22mm。

　　六、結(jié)論

　　1）無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力大板結(jié)構(gòu)可有效降低樓層的高度，并可有效減小板的厚度，從而減輕整個(gè)樓層的重量，綜合經(jīng)濟(jì)效益明顯。

　　2）該結(jié)構(gòu)使高層住宅的建筑平面布置更加靈活，并且有利于二次裝修時(shí)室內(nèi)布局的改造，適應(yīng)市場的要求。

　　3）該結(jié)構(gòu)施方便,效益顯著，在高層住宅的設(shè)計(jì)中被廣泛采用。