配直线预应力筋的混凝土梁在大跨度屋面中的应用.pdf

江苏建筑 2 0 1 2年第 2期 ( 总第 1 4 7期 ) 4 5 配直线预应力筋的混凝土梁在大跨度屋面中的应用 张 彩 凤 ( 南 京兴 华建 筑设计 研 究院 。 江苏 南京2 1 0 0 2 9 ) 摘 要 文章结合工程实例， 介绍了预应力筋直线布置的混凝土粱在某些大空间结构屋面如会议室、 礼堂等屋面中的应 用 并指 出了其优势。 【 关键词 预应力筋； 直线型布置； 大空间结构； 优势 中图分类号】 r r U 7 5 6 4 4 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 l 0 O 5 6 2 7 0 ( 2 0 1 2 0 2 0 0 4 5 0 2 Th e Ap p l i c a t i o n o f t h e Co n c r e t e Be a m wi t h t h e Li n e a r Ty p e P r e s t r e s s e d Re i n f o r c e me n t i n t h e Lo ng - s pa n Ro o f Z HANG Ca i f e n g ( N a n j i n g X i n g h u a A r c h i t e c t u r e D e s i g n I n s t i t e t e ， N a mi n g J i a n g s u 2 1 0 0 2 9 C h i n a ) Ab s t r a c t ：A c c o r d i n g t o a b l a s t i n g p r o j e c t ，t h i s p a p e r d i s c u s s e s t h e a p p l i c a t i o n o f t h e c o n c r e t e b e a m w i t h t he l i n e a r t y p e p r e s t r e s s e d r e i n f o r c e me n t i n t h e l o n g - s p a n r o o f s u c h a s me e t i n g r o o m a n d a s s e mb l y h a l l， a n d i t s s u p e ri o ri t i e s we r e p o i n t e d o u t Ke y wo r d s ： p r e s t r e s s e d r e i nfo r c e me n t ；l i n e a r t y p e；t h e l o n g s p a n r o o f ；s u p e rio rit i e s 1 工程简 介 本工程位于江苏盐城 ，工程 名称 为东 台中学新 校区风 雨操 场 ， 1 层为多功能教室 ， 2层为羽毛球及乒乓球 馆 ， 3层 为礼堂 。 取消 了 1 、 2层的部分柱 ， 柱网尺寸为 2 8 9 mx 3 2 m， 3 层建筑平 面布置图如图 1 。 I ， _ l u I 11I UU I 4UUU 图 I 建筑平面布置图 2结构选型及布置 这种大空 间结构屋面如果 采用普通钢筋 混凝土结 构 ， 必然会造成梁截面太大 ， 影响结构使用空间和美观 ， 如果采 用钢结构屋面又不经济 ，因此经 比较采用预应力混凝土结 构屋面是一种合理的选择 。 预应力方案的结构平面布置如图 2 。 屋面恒载为 7 k N h n 2 ， 活载为 2 k N m 2 ， 在纵 向设置 6根截面为 6 0 0 m mx l 8 0 0 I I L r n 的预应力大梁 。横 向梁只在一端有柱 ，受力较 小 ，截面为 4 0 0 m mx 7 0 0 i n I n ， 不必 采用 预应力梁 ， 采用普通 混凝 土梁即 可 ， 柱子截 面为 8 0 0 m in x 8 0 0 ml n 。 一 厂 。 I f I f 一 一 厂 囊 旃 毳 一 菩 i l 趸 趸 趸 f 裔 蓄 l 霸 兽 i l 王 翟 _ I l厂 L ， 一 f f 图 2 结构平面布置 图 3 预应 力筋布置 预应力梁跨 度为 3 2 i n ，这 种大跨 度梁 的弯矩跨 中较 大 ， 约为支 座的 1 5倍 以上 ， 如果采 用如 图 3中( a ) 所示 的 【 收稿日 期】 2 O 1 1 - 1 O - 1 7 作者简介】 张 彩 凤 ， 南 京 兴 华 建 筑 设 计 研 究 院 有 限 公 司 ， 硕 士 研 究 生 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 2年第 2期 ( 总第 1 4 7期 ) 曲线配筋的预应力梁 ， 需要按跨 中弯矩来确定预应力筋 ， 必 然会造成支座钢筋过多而超过规 范要求 ，而实 际上支座 弯 矩较小并不需要跟跨中相同数量 的预应力筋 因此考虑将 一 部 分预 应力 筋并 不弯人 支 座 ，采 用直 线型 布置 如 图 4 ( a ) 。 本工程预应力 大梁最终采用 2 0根直 线加 1 0根曲线预 应力筋 ，当支座弯矩和跨中弯矩相差 较大时甚 至可 以全 部 采用直线筋。 ( a ) 曲线配筋布置 q l q l 衄圆 衄皿皿皿衄衄衄皿皿衄 a 2 ( b ) 曲线等效荷载 图 3 曲线配筋的预 应力梁及 其预应 力等效荷载 ( a ) 直线配筋布置 ) 0 ( b ) 直线等效荷载 图 4 直线配 筋的预应 力梁及其预应力等效荷载 J L _ L 一 1 1 ； 16 t 1 4 - 1 0 妒 1 图 5 预应 力筋最终线形 图及梁断面配筋图 4预应 力对 结构产 生的效应 在预应力混凝土结构中 ， 若构件未开裂 结构 内力可近 似按 弹性分析 ， 预应力对混凝 土产生的效应 ( 应力 、 应变 、 变 形) 可用一个等效力系来分析。 这一等效力 系在结构 中产 生 的效应 即是预应力产生 的效应 。我们将这一等效力 系称 为 等效荷 载。如图 3中( b ) 、 图 4 ( b ) 所示 ， 曲线 预应力筋会产 生 等效弯矩 和等效均布荷载 ， 直线 预应力筋仅产生等效 弯矩 ， 它们是一个平衡力系 。 将此等效荷载加在结构上 节点所产 生的变形 受到 与之相 连接 的其他构 件 的约 束或 支座 的约 束 ， 这种约束作用将引起次弯矩 。 次弯矩将会对结构 的承载 能力 、 应力分布和变形产生较大的影 响 。 设计时必须考虑。 0 9 6 U 2 1 拽5 1 图 6预应力次弯矩图 由图 6预应力次弯矩 图可 以看出 结构加预应力等效 荷载后产生的次弯矩支 座和跨 中均为正值 ，因此对梁跨 中 不利 ， 支座有力 ， 由于跨 中预应力筋较 多， 支座较少 ， 这种情 况是合理的。 预应力 的一个较大作用是 ： 次弯矩 对与预应 力 大梁相连的梁及横 向次梁均产生有力 的作用 ，使其支座 负 弯矩减小 ， 配筋 降低 ， 梁 支座配筋原来超 筋 ， 现在可 以满 足 规范要求 ； 另外 ， 柱子 的轴力和弯矩均减 小 ， 配筋也显著 降 低 ， 约达到 3 0 ， 这 与直线筋的数量有 关 ， 直线筋越 多柱 子 配筋降低越大 因此设 计中采用 直线筋 的另一个 目的也就 是来降低顶层柱配筋。 5结论 ( 1 ) 在大 空间屋面结构 中采用 预应 力大梁 符合经 济性 要求 是 一种合理 的选择 。 ( 2 ) 在这种大跨度梁中通常采用一定数量 的直线筋 ， 使 支座配筋不至于超筋。 ( 3 ) 采用直线预应力筋能对结构产生诸多有利作用 ， 降 低其余梁配筋 和柱子配筋 ，使结构在未加预应力之前 因超 筋等 不满 足规 范要求 ， 在加预应 力之后都 能满 足规 范要求 ， 设计 中通 常借 助直线预应力筋来降低顶层柱子 的配筋 。 参考文献 1 】 吕志涛， 等 现代预应力诨计【 M】 中国建筑工业出版社， 1 9 9 8 2 G B 5 0 0 1 0 2 0 1 0混凝 土结构设 计规 范f S 1 中国建筑 工业 出版社 2 0 1 0 3 1 G B 5 0 0 1 l 一 2 0 1 0建筑抗震设计规范 S 】 中国建筑 工业 出 版 社 2 0 1 0 12 5 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m