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大跨度预应力钢筋混凝土双T板在水处理厂房中的设计与分析

【摘要】本文根据具体的工程实例，对水处理厂房中大跨度结构的设计进行了阐述，通过设计与使用预应力双T板，解决了水处理工程中厂房中跨度大、对耐久性和保温有较高要求等问题，同时采用双T板屋盖厂房具有良好的防火性。本文对双T板的结构设计体系进行了详细的介绍。
【关键词】水处理厂房；预应力双T板；结构体系
TU525.2A1002-8544（2017）08-0183-02
引言
随着城市的发展和用地的限值，水处理厂中构筑物都集中放置，有些地区为了保温的需要，常在构筑物外围建造建筑用以保温围护结构，从而使屋面跨度比较大。采用轻钢结构，无法解决防腐蚀问题。采用预应力双T板，既能解决跨度大问题，又能解决耐腐蚀问题。
本文根据膜处理车间的设计，全面介绍双T板厂房结构设计分析与构造要求。
1.工程概况
某水处理厂房位于西安渭北工业园区，抗震设防烈度为8度，设计基本加速度为0.20g，地震分组为第二组，场地类别为Ⅲ类。厂房平面尺寸为122.56m×54.6m（图1）单层，主厂房柱顶高度为9.5m，屋顶为双T板的框排架结构，附属厂房为框架结构，柱顶高度为7.5m。根据工艺的要求，主厂房总宽度为41.4m，只允许在中间立一排柱，柱网尺寸为20.7m×6m。工艺在厂房内布有水处理中的加药设施，对建筑要有中等防腐的要求。设计过程中，与工艺专业进行多次分析，并参观了双T板的制作过程及已建成的工程项目，最终决定采用双T板屋盖的框排架结构体系。双T板采用国标图集《预应力混凝土双T板》09SG432-3，双T板型号为YTSb213-2，板跨为21m双坡板，板宽为3m。
图3最大层间位移角简图(塔2)
排架结构的变形能力要强于框架结构，钢结构的变形能力强于排架结构。双T板平面内可假定为无限刚，对框架结构的层间位移及层间位移角限值可在框架结构的基础上适当的放宽，为了安全起见，柱顶的层间位移角控制在1/550以下。
双T板厂房为空旷的框排架结构，梁上荷载较大，无柱间支撑，尤其是角柱和变形
图4最大层间位移角简图(塔3)
缝两侧的柱更为不利。为了安全起见，对一、二、三级框架角柱及变形缝两侧柱，需增强其抗震措施，配筋乘以1.15的增大系数、箍筋全长加密。
3.双T板的构造要求
双T板屋盖体系由双T板和纵向梁组成，其竖向传力为由双T板传力与纵向梁上，再由纵向梁传至柱，这样形成了一个空间体系。本工程为了加强屋面板的刚度，在双T板上增加50mm厚细石混凝土面层，面层内设置C8@200×200钢筋网片，钢筋网片锚入女儿墙的连系梁内。在纵向梁内预埋钢板，与双T板肋预埋件进行焊接，板与板之间通过预埋钢板焊接。通过各种构造措施，增加屋面的整体刚度，使双T板在水平向有很好的传力作用。双T板的连接构造及开洞详见国标图集《预应力混凝土双T板》09SG432-3。
4.各种结果体系的比较
经过本工程的设计，总结出双T板有很好的优势，与传统的现浇屋面板及钢结构屋面相比，双T板是二者的良好的结合者，既满足了大跨度设计的需要，又减少了钢结构大量的支撑构件，同时也提高了结构的耐久性。
目前，在大框度厂房结构设计中，常用的屋面结构形式有：（1）轻钢结构；（2）预应力混凝土框架结构；（3）传统的屋架+屋面板结构；（4）预应力双T板框排架结构。下面从结构体系的防火性、耐久性、抗震性能、经济指标、后期维护几个方面进行简单的比较，具体见表1。
5.结语
通过对双T板的科学设计与应用，双T板适合在大跨度、耐久性高、保温性能要求高的厂房中使用。与部分预应力混凝土框架结构和轻钢结构厂房相比，双T板有着独特的、比可替代的市场空间。双T板屋盖能够加速施工进程、减少现场构件施工、简化构件类型等方面都有更出色的表现。相信，伴着着厂房建筑的不断发展和大量更好的便于工业化生产的新型厂房建筑的不断涌现，双T板屋面结构将会以其独有的优势得到更为广泛的应用。
参考文献
[1]《建筑抗震设计规范》GB500011-2010（2016年版）；中国建筑工业出版社.
[2]李大为.《双T板在工业建筑中的应用》.工业建筑.2002（8）.
[3]赵成文，白阳，高连玉，代俊杰.《双T板单层工业厂房结构空间刚度的研究》.沈阳建筑大学学报,2007（4）.
[4]朱慈勉主编.《结构力学》.高等教育出版社,2004年.
[5]国标图集《预应力混凝土双T板》09SG432.

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