预应力混凝土结构设计优越性.pdf

设计与施工 水利规划与设计 2 0 1 0年第 2期 预应力混凝土结构设计优越性 陈春 月 ( 珠海市水利勘测设 计院 珠海5 1 9 0 0 0 ) 【 摘要】 预应力结构与普通结构相比，在使用功能上有明显的优越性， 网和大跨度结构中具有较大的发展前景和推广的价值。 【 关键词】 预应力结构设计优越性 【 中图分类号】T U 3 7 8 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 6 7 2 1 概述 随着建筑业的发展 ，预应力技术 的应用越来越 普遍 ，目前 已成为建筑结构设计 的一种重要技术。 例如三层框架结构幼儿 园，总建筑面积约 5 0 0 0 m ， 平面如图 1所示 。若按非预应力结构设计 ，则部分 框架梁高将超过 1 0 0 0 m m，严重影响建筑净高 ；部 分板厚为 2 0 0 mm，钢材及混凝 土 的用量较 大 ，普 通的梁板结构无法满足建筑功能使用要求 ，但采用 预应力平板结构设计方案 ，跨度较大 ，房间室内顶 板平整 ，改善建筑感观效果 ，户 内隔墙可以灵活布 置 ，打破 了梁板结构必须砌在梁上的规定 ，使得建 筑布置十分灵活 、方便。 2 设计参数 本工程设计采用荷载平衡法进行计算。 ( 1 ) 混 凝 土 ：强 度 等 级 不 小 于 C 4 0 ， f c m： 2 1 5 M P a ， f c =1 9 M P a ， =1 6 5 M P a ， = 2 2 5 M P a 。 ( 2 )普通 钢筋 ： I级 圆钢 ， =2 1 0 MP a ； 级螺纹钢 ， = 3 1 0 MP a 。 ( 3 )无 黏结 预 应 力 钢 筋：钢 丝 束， = 1 5 7 0 MP a ，要求 级松弛 ，由7 + 5钢丝组成。 以上材料检验满足国家有关标准的规定。 3 预 应力混凝土 结构 的设计 要求 对预 应 力 混 凝 土 结 构 ，必 须 满 足 下 列 功 能 要求 ： 一 般认为工程造价会提高，但对大柱 2 4 6 9 ( 2 O L O )0 2 0 0 7 5 0 2 图 1 三层框架 结构 幼儿园平 面 ( 1 )结构在预应力张拉施工阶段和将来正常 使用 阶段 出现 各 种 可能 作 用 时 ，具 有 一 定 的安 全度 。 ( 2 )具有一定的延性变形能力。 ( 3 )预应 力混凝土结构 的挠度与反拱在允 许 范围内。 ( 4 )结构各 截 面裂缝 宽 度不 超过 允许 范 围， 从而保证预应力与非预应力筋在其所处的环境条件 下不产生影响结构耐久性的锈蚀。 进行设计 时，一般考虑承载能力极限状态和正 常使用状态 ，并对施工阶段进行结构强度验算与材 作者 简介 ：陈春月 ( 1 9 6 9年) ，女 ，工程师 。 7 5 设计与施工 水利规划与设计 2 0 1 0年第2期 料应力验算 。 ( 1 )对承载能力极 限状态 ，应采用荷载效应 的基本组合与偶然组合与长期效应组合进行设计 。 ( 2 )对正常使 用极限状态 ，应采用荷 载的短 期效应组合进行设计 ，使得结构构件的变形与裂缝 等都不超过相应 的规范限值 。 4 预应力混凝 土结构 的设计 内容 ( 1 )结构整体计算。 ( 2 )预应力钢筋用量计算。 ( 3 )结构抗裂性能验算。 ( 4 )结构挠度变形验算。 ( 5 )结构承载力 ( 强度)验算。 ( 6 )柱头冲切验算。 预应力平板采用 C 4 0，计算所采用的荷载条件 为 ：厚度 为 2 2 0 m m、1 8 0 mm 的板 分 别 为 5 5 k N m 。 、4 5 k N m ，面层 、抹灰层为 1 5 k N m ，轻质 隔墙为 1 5 k N m 。 ，活荷载为 2 0 k N m ，以上荷载 合计为 1 0 5 k N m 。采用荷载平衡法进行计算 ，过 程从略。 预应力平板结构与普 通梁板楼盖结 构经济性 比较 ： ( 1 )取 2层楼盖 2 一E轴 到 2 一J轴柱 网分别 进行两种结构方案计算 ，以相同的设计条件 ，分别 计算配筋和用量 ，并根据 ， 东省建筑工程预算 定额( 2 0 0 8年) ，分别计算工程造价，进行对比。 本工程为三类工程 ，根据 “ 广 东省建筑工程 预算定 额”，各项 取 费 为：综 合 费率 为 1 4 1 6 ， 工程社会劳保费 5 8 2 ，保险、保修、排污费为 0 6 7 ，利润 5 ，税率合计 3 4 7 。 经过计算 ，得出两种方案楼盖的钢筋和混凝土 用量 ，见表 1 。 预应力结构造价为 1 7 7 1 0 2 9元 ，普通结构造 价为 1 8 4 6 6 7 6元。此计算未将人工 、材料 、机械 等市场调差计人 ，因在同等条件下 比较 ，不会影响 比较结果 。 2 一E 2 一J 轴部分 面积为 7 0 5 m ，可降低造 价为 ( 1 8 4 6 6 7 61 7 7 1 0 2 9 ) 7 0 5=1 0 7 3 ( m ) ( 2 )2 3轴同样算得两种结构方案经济分析 结果 ，见表 2 。 经计算 ，预应力结构造价为 2 5 0 4 9 3 1元 ，普 通结构为 2 8 2 2 7 4 5元 ，可降低造价为 ( 2 8 2 2 7 4 52 5 0 4 9 3 1 ) 7 0 5= 4 5 0 8 ( Y vS m ) 表 1 2 一E一 2 -J轴两种不同结构材料用量 模板 ( 1 0 0 m ) 混凝土( 1 0 m ) 钢筋( t ) 楼板 粱 楼板 粱 楼板 粱 预应力 预应力结 构 0 5 4 6 0 0 6 5 1 0 0 5 0 0 5 5 0 6 0 2 0 1 0 3 O 2 4 3 普通结构 0 3 7 8 0 3 3 5 0 5 9 4 0 3 6 3 0 4 4 2 1 1 4 6 表 2 2 3轴两种不同结构 材料用量 模 板 ( 1 0 0 m ) 混凝土 ( 1 0 m。 ) 钢筋 ( t ) 楼板 梁 楼板 梁 楼板 梁 预应力 预应力结构 1 1 5 2 0 3 5 O 8 2 0 4 2 3 6 普通结构 1 0 3 4 O 5 O 2 1 8 2 O 5 8 1 6 5 1 5 9 2 5 结论 ( 1 )在柱距较 大，建筑外轮廓 比较规则 的建 筑中，采用预应力结构不但可以大大改善建筑的使 用功能 ，而且在经济上也具有 明显 的优越性。 ( 2 )在保持楼层 高度不变 的前提下 ，采用 预 应力平板结构可以增加室内净高，改善室内高度使 空间更开阔，环境更舒适。 ( 3 )在预应力作用下 ，结构整体性更好 ，结 构抗震性能增强 ，结构变形小 ，没有裂缝 ，同时能 7 6 抵消混凝土的温度和收缩应力 ，结构的耐久性得到 增强。 ( 4 )节约材料 ，减轻 自重 ，降低造 价。采用 预应力混凝土平板结构后，一般可减少钢筋用量 3 0 一 4 0 ，减少混凝土用量 5 一1 0 ，减少模 板用量 2 5 一 4 0 。虽然预应力钢筋价格较高， 但随着我国预应力钢筋规模化生产的发展和应用技 术的普遍使用 ，预应力材料的成本必然会降低 。 综上所述 ，预应力技术 在工程结构上 的应用 ， 将成为建筑工程新技术发展的巨大趋势。