关于大面积有粘结预应力混凝土框架结构设计与施工中若干问题.docVIP

关于大面积有粘结预应力混凝土框架结构设计与施工中的若干问题 　　 摘要大面积有粘结预应力混凝土框架结构应根据柱网尺寸采用不同的结构方案。按规范要求的II级抗裂标准，普通钢筋仅需构造配筋，有时预应力度较高的结构反而开裂严重，故建议适当放宽抗裂控制等级。根据经济效果分析，框架梁中预应力筋连续跨数宜为3～4跨。 　　 关键词有粘结预应力 框架结构 跨度 　　 　　 最近几年，在高层、超高层建筑不断增长的同时，平面尺寸超长、超大的建筑也迅速涌现。这些建筑一般采用有粘结预应力混凝土框架结构，其长度方向或两个方向的尺寸已超过规范规定的不设伸缩缝的最大长度。由于设计、施工的方法和经验不足，尚有许多问题急需研究探讨。 　　大面积预应力混凝土结构方案选择 　　 根据柱网尺寸的不同，大面积现代预应力混凝土结构，可采用不同的结构方案。跨度较小(12m以下)的框架结构，一般连续跨数较多，宜采用梁高较小的宽梁结构。梁中预应力筋的留孔可采用扁波纹管，以保证梁的有效高度，并使连续张拉跨数较多时摩擦损失不致过大。宽梁结构基处于地震度较高的地区，应加设抗震墙。特别是梁宽大于柱宽的扁梁结构，增加抗侧刚度很重要。跨度在12～18m的多跨框架结构一般采用通长的预应力筋。长的有粘结预应力筋的摩擦损失较大，连续跨数宜控制在3～5跨。若连续跨中有短跨，可在短跨处断开，设置后浇带；短跨可采用低预应力度的大梁。跨度有18m以上的结构由于内柱处大梁弯矩较大，大梁的负弯矩钢筋多，为保证抗弯、抗剪和抗裂要求，避免内支座配置过多的预应力筋，宜在内支座处腋并使大梁中的预应力筋曲度平缓，以减少预应力损失。 　　 在柱距方向，应视柱距的大小而采用不同的楼盖体系。若柱距在8m以内，可采用单向平板、肋梁板、无粘结预应力平板、预制预应力大板等。若柱距为8～12m，可采用无粘结次梁、后张有粘结资梁、先张预应力次梁。在柱距方向，因承受地震作用及风作用，轴线上的梁高度应比次梁大，并需按纵向框架设计。 　　 若双向跨度相差不大，框架大梁与资梁应设计成双向预应力结构，次梁宜按井式梁进行设计。如双向???度不大于12m，也可取消次梁，采用预应力平板。 　　 另外，对活载较大或柱距较大的结构，有时为避免主梁过大、配筋过多，常在主梁间设置两根与主梁平行的次梁，将主要受力方向转到短跨方向以减小结构高度。短跨方向的梁多采用钢筋混凝土大梁，其梁高可与预应力梁高相同。若短跨跨度较大，应做成预应力大梁。 　　预应力度与抗裂控制 　　 GBJ10-89规范的几次修改，均未明确高度预应力混凝土结构抗裂要求的程度。连续多跨预应力混凝土框架结构，预应力度若表示为PPR＝Mo/Msk，应取为0.55～0.75(Mo为荷载作用下受拉边缘的退压弯矩，Msk是竖向荷载标准值下的弯矩短期组合值)。若按规范要求的抗裂标准(II级抗裂)，则承载力验算时仅配预应力筋就已有富余，普通钢筋仅需构造配筋。我国规范对构造钢筋的配筋率未作规定，设计者往往采用最小配筋率控制。普通钢筋量偏少时，由于预应力混凝土结构从浇筑到张拉有很长的过程，在此期间因混凝土的收缩、支撑的沉降、钢筋混凝土次梁或板支撑的拆除等因素影响，受力情况远比设计人员预见的复杂，加上应用商品混凝土，张拉前工可达0.3mm。普通钢筋的应力较高，张拉后裂缝不能闭合。原预应力度较高的结构，反而开裂严重，造成梁刚度降低，耐久性较差。故确定普通钢筋用量时应考虑以下方面(1)抵抗温度、收缩、支撑沉降引起的混凝土裂缝；(2)抗震设计要求；(3)抗剪设计要求。在低侵蚀环境，放宽抗裂控制等级(如III级)不会影响结构耐久性。此时普通钢筋按设计配筋，梁中普通钢筋的数量比高预应力度的梁要多。这显然有利于施工阶段的抗裂控制，结构的耐久性及经济性较好，也与欧美国家规范的抗裂要求相适应。同时，在高地震区也易保证强柱弱梁抗震机制的形成。 　　 大量工程实距践证明，在使用荷载及预应力共同作用下，若受拉最外纤维的名义拉应力控制在6～7N/mm2，裂缝宽度将小于0.15mm，普通钢筋将按计算配筋，在长期荷载下裂缝闭合，这种部分预应力结构有较好的结构性能及经济效益。 　　多跨结构柱的约束问题 　　 (1)柱约束对预应力筋的径向等效荷载的大小没有影响。 　　 (2)柱约束对梁中混凝土的轴向预压应力的建立有影响。柱刚度越大，一排柱子的数量越多，轴向预压应力被“吃掉”的比例越大。另外，现浇板对轴向预应力扩散作用引起梁中轴向预压力的减小也不能低估。在设计“矮胖”框架时应予考虑。 　　 (3)刚性柱的内跨大梁有明显的拱作用，可减小由于梁轴向预压应力降低的影响。 　　 (4)梁中施加预应力时，由于大梁压缩一般在柱中产生与竖向荷载相反的附加弯矩(特别是边柱)，故框架设计中不考虑预应力张拉对柱内力产生的影响。