談?lì)A(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用研究

1、談?lì)A(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用研究 摘要:預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛，目前已普及建筑行業(yè)各施工工程，其設(shè)計(jì)與施工計(jì)算日趨復(fù)雜。為了使設(shè)計(jì)人員能夠迅速掌握預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)和成功經(jīng)驗(yàn)，本文研究成果對(duì)無預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)與施工均具有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞:設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)；驗(yàn)算1工程適用條件現(xiàn)在很多工程都可以采用大板結(jié)構(gòu)，例如某建筑平面為井字形，一梯8戶，住宅的層高僅為2.8m，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,每層由假設(shè)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。2設(shè)

2、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：2.0kN/m2+3.0kN/m2隔墻荷載。3預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，必須滿足以下功能要求：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),具有一定的平安度;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

3、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。對(duì)承載能力極限狀態(tài),應(yīng)采用荷載效應(yīng)的根本組合與偶然組合與長期效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般按荷載的根本組合進(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)。對(duì)正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)采用荷載的短期效

4、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)的標(biāo)準(zhǔn)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)開裂造成的鋼筋外表銹蝕比擬敏感，因此其耐久性對(duì)裂縫寬度應(yīng)有嚴(yán)格的要求。4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3個(gè)方面。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

5、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)具有一定的平安度；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。4.2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，撓度值不允許超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許撓度。2按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)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

6、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)說明，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。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)力混凝土連續(xù)結(jié)構(gòu)作補(bǔ)充設(shè)計(jì)，選取適宜的荷載效應(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

7、。5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，混凝土的強(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。6.預(yù)應(yīng)力損失包括：錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失?？赏ㄟ^選擇變形小錨具或增加臺(tái)座長度、少用墊板等措施減小該項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失；預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失?？赏ㄟ^兩端張拉或超張拉減小該項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失；預(yù)應(yīng)力鋼筋與承受拉力設(shè)備之間的溫度差引起的預(yù)應(yīng)力損失。可通過二次升溫措施減小該項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失；預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失?？赏ㄟ^超張拉減小該項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失；混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失。可通過減小水泥用量、降低水灰比、保證密實(shí)性、加強(qiáng)養(yǎng)互等措施減小該項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失；螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋構(gòu)件，由于混凝土局部受擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失。為減小該損失可適當(dāng)增大構(gòu)件直徑。7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(chǎng)的要求。3該結(jié)構(gòu)施工方便,效益顯著，在高層