權(quán)集++王松等

摘 要：依據(jù)某框架結(jié)構(gòu)的大跨度框架梁工程，通過對工程頂層屋面大跨度梁的方案選擇，對比采用大跨度預(yù)應(yīng)力梁與普通混凝土梁的受力特點，結(jié)果表明兩種選型均適用于此工程，但預(yù)應(yīng)力梁改善了使用階段的性能；預(yù)應(yīng)力混凝土梁能夠減小結(jié)構(gòu)撓度，延緩裂縫出現(xiàn)、降低裂縫開展寬度，同時又節(jié)省了鋼材用量，降低了截面尺寸和混凝土用量，減輕結(jié)構(gòu)的自重，從而降低了工程的造價。在大跨度、大空間結(jié)構(gòu)中采用預(yù)應(yīng)力混凝土具有較好的工程實踐意義。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土；撓度；裂縫；經(jīng)濟分析

中圖分類號： TU398.9 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）11-53-2

1 工程概況

該工程為學(xué)校使用的大禮堂建筑，位于邯鄲市某中學(xué)院內(nèi)，設(shè)有地下層，地上2層，建筑高度16.5m，屬于多層民用建筑，主要功能為學(xué)生演出、及學(xué)校召開會議等多功能廳堂。演藝中心結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，主要材料為鋼筋混凝土，總建筑面積為3836.04m2，其中首層1560.80m2，二層723.09m2，地下層1552.15m2。建筑設(shè)計使用年限為50年，設(shè)計等級分類為一級。

2 結(jié)構(gòu)方案選擇

該工程演藝中心頂層跨度最大為33m，如果采用現(xiàn)澆普通鋼筋混凝土，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范BS=知：矩形截面梁的高寬比h/b一般取2.0～3.5，而h=l～l，即此工程h取2400～3600mm，b取700～1800mm。初步確定混凝土梁截面為800mm×2800mm。若采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，預(yù)應(yīng)力框架梁高h=l～l，凈跨與截面高度之比不宜小于4，以及截面寬度不宜小于250mm，h取1385～2540mm，b取346～635mm，故初步確定預(yù)應(yīng)力混凝土梁截面為500mm×1500mm。

3 計算分析

本工程基本風(fēng)壓0.4kN/M2（地面粗糙度為B類），基本雪壓0.35kN/M2。混凝土柱采用強度等級為C40混凝土，前三層（地下一層、池座層、樓座層）頂梁、頂板采用強度等級為C30混凝土，頂層（柵頂層）采用強度等級為C40混凝土，鋼筋采用HRB400。共四個標(biāo)準(zhǔn)層，在第四標(biāo)準(zhǔn)層中選取框架梁WKL4進行分析。

3.1 結(jié)構(gòu)撓度分析

3.1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土梁撓度計算

WKL4撓度計算，矩形截面受彎構(gòu)件撓度f計算可按下列規(guī)定計算

B=（3-1）

f1=（3-2）

f2= （3-3）

f=f1-2f2（3-4）

kcr——預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件正截面的開裂彎矩Mcr與彎矩Mk的比值，當(dāng)k>1.0時，取kcr=1.0。Bs——預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的短期剛度。θ——考慮荷載長期作用對撓度增大的影響系數(shù)，對預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件取2.0。B——考慮荷載長期作用下影響剛度。f1——荷載作用下的撓度。f2——預(yù)應(yīng)力的反拱。

由此得出預(yù)應(yīng)力撓度見表1。撓度最大為68.934mm，相對撓度==<，滿足要求。

3.1.2 普通混凝土梁撓度計算

WKL4撓度計算按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2010規(guī)定計算，活荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)ψq=0.40，截面尺寸b*h = 800mm×2800mm?？蚣芰鹤畲髶隙萪=72.8mm。計算跨度L0=33000mm，L0/d=453>300，滿足限值要求。

3.2 結(jié)構(gòu)裂縫寬度分析

3.2.1 預(yù)應(yīng)力混凝土梁裂縫寬度分析

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50010—2010規(guī)定：在矩形、T形和I形截面的鋼筋混凝土受拉、受彎和偏心受壓構(gòu)件及預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉和受彎構(gòu)建中，按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合或準(zhǔn)永久組合合并考慮長期作用影響的最大裂縫寬度可按下列公式計算：

ωmax=αcrψ（1.9cs+0.08）（3-5）

ψ=1.1-0.65（3-6）

deq=（3-7）

ρte= （3-8）

式中，αcr——構(gòu)件受力特征系數(shù)，其中預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件取1.5。

由此得出預(yù)應(yīng)力梁最大裂縫寬度為0.336mm。

3.2.2 混凝土梁裂縫寬度分析

通過SATWE計算，在框架梁下表面處裂縫最大，彎矩準(zhǔn)永久組合Mk=6838.9kN×m（不考慮軸力作用）。As=10799.2mm2，Es=200000N/mm2，deq=25.00mm。cs=40mm，h0=2747.5mm，b=800mm，Ate=1120000.0mm2。Pte=0.010，σsk= 264.9N/mm2，ftk=2.01N/mm2，ψ=0.608。

由公式得出：最大裂縫寬度ω=0.4mm。

3.3 預(yù)應(yīng)力梁與混凝土梁結(jié)構(gòu)計算比較

兩種選型均適用于此工程，但預(yù)應(yīng)力混凝土梁可以減小使用荷載下的結(jié)構(gòu)撓度，也可以延緩裂縫出現(xiàn)并降低外荷載較大時的裂縫開展寬度。在這種大跨度、大空間結(jié)構(gòu)中采用預(yù)應(yīng)力混凝土。

4 技術(shù)經(jīng)濟分析

采用預(yù)應(yīng)力混凝土方案時，梁截面尺寸為500mm×1500mm，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用fptk=1860MPa，低松弛鋼絞線，做二次拋物線步筋，張拉力為σ=1395MPa。梁中主要配筋如下：上部通長筋為12C32，架立筋為12C14，下部通長筋為14C32（如圖1）。采用普通鋼筋混凝土方案時，33m跨梁梁寬截面尺寸為800mm×2800mm，梁中主要配筋如下：中頂筋15C18/3C18，左、右頂筋均為27C18，底筋22C25（如圖2）。

預(yù)應(yīng)力混凝土與普通混凝土相比，梁截面可減少1.3m，室內(nèi)凈高增加，結(jié)構(gòu)輕巧，改善了室內(nèi)觀感。普通的鋼筋用量可減少23%，混凝土量可減少65%。框架梁鋼筋、混凝土部分造價就可減少約40%。此外，梁自重減輕65%。需要說明的是，普通鋼筋混凝土梁無法避免開裂，而且鋼筋太多，很難施工。

5 結(jié)語

綜上所述，預(yù)應(yīng)力方案比普通鋼筋混凝土方案在使用階段性能提高，同時又節(jié)省了鋼材用量，減小了截面尺寸和混凝土用量，減輕結(jié)構(gòu)的自重，從而降低了工程的造價。故工程采用預(yù)應(yīng)力方案。

參 考 文 獻

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