探析如何设计成铁工程文化活动楼预应力技术

　　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。L～7层楼面设预应力纵向框架扁梁，每跨跨度为7m，断面尺寸为1200mm×400mm、800mm×400mm、600mm×400mm三种，楼面板为无粘结预应力板，厚度为230mm，板跨度分别为5.1、9.3、7.2m，屋面为无粘结预应力正交网格梁，柱网为21.6m×2lm，梁断面为300mm×1100mm，网格尺寸为2.33m×2.40mm，屋面板为普通钢筋混凝土板，板厚为80mm。

　　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：30.8m×25.2m，柱网开间为7m，跨度分别为5.1、9.3、7.2m 。建筑总高度地上23.7m，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。

　　3 结构方案的研究

　　3.1 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9.3m的框架梁断面高度需900mm左右，3至6层层高为3.3m的无隔墙大间空仅为3.3-0.9=2.4m，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。

　　3.2 施设阶段

　　3.2.1 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，但由于该工程跨度分别为5.1m、9.3m、7.2m，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。

　　3.2.2 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，5.1m、9.3m、7.2m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。

　　3.2.3 该结构方案优点

　　① 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。

　　②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。

　　③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

　　4.1 基本参数

　　①抗震设防7度，抗震等级三级

　　②场地土类别：二类场地土

　　③混凝土：C40

　　④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：0.7， 上人屋面：1.5

　　客房、办公室、大会议室：2

　　⑤梁、板裂缝控制等级为二级

　　⑥结构内力计算方法：采用PKPM程序进行计算

　　4.2 框架梁参数

　　梁设计以D轴六层框架为例，梁内布置14根d=15mm无粘预应力钢绞线(?ptk=1570N/m㎡)，支座及跨中均布置8Ф22普通钢筋。无粘结筋张拉控制应力бcon=0.7×1570=1100N/m㎡，扣除全部损失后预应力筋的有效应力бpe=814N/m㎡。扁梁截面1200×400，翼缘板宽取2300，截面积A=0.733㎡，惯性矩T=0.00871m4，形心位置 y1=0.17lm，y2=0.229m 。

　　4.3 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)。

　　4.4 框架梁正截面抗裂度验算

　　4.4.1 混凝土受拉区容许拉应力

　　荷载短期效应组合0.6γ? tk =2580kN/㎡，荷载长期效应组合0.25γ? tk=1070kN/㎡

　　4.4.2 支座截面抗裂度

　　Npe=1584kN，预应力综合弯矩Mp=272kN—m

　　荷载短期效应组合弯矩Ms=497.5kN-m，σsc=(Ms—Mp)y1/I—Npe/A=2266<2580

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