大跨度现浇预应力混凝土空心板设计.pdf

2 0 1 3年 第 6期 (总 第 2 8 4期 ) Nu mb e r 6 i n 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 4 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 混凝土制品 CONCRETE PR0DUCTS d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 0 6 0 3 1 大跨度现浇预应力混凝土空心板设计 王海鹏 ，赵悦 ，陈玉 。 ( 1 东北林业大学 ，黑龙江 哈尔滨 1 5 0 0 4 0 ；2 黑龙江大学 建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨 1 5 0 0 8 6 ； 3 中国兵器工业规划研究院，北京 1 0 0 0 5 3 ) 摘要 ： 某办公楼顶层有一 1 7 1 mx 4 6 5 m的大跨度房间， 为满足净空要求 ， 采用 了现浇预应力混凝土空心板的结构形式。 结合 该工程实例 ， 对现浇预应力混凝土空心板 的截面选择 、 内力计算、 预应力钢筋和非预应力钢筋的确定及施工注意事项进行了详细 介绍 ， 可供设计建造同类工程时参考 。 关键词 ： 预应力混凝土 ；空心板 ；内力计算 中图分类号 ： T U5 2 8 7 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 6 0 1 0 7 0 3 S t r u c t r a l d e s i g n o f l a r g e s p a n c a s t - i n - p l a c e p r e s t r e s s e d c o n c r e t e h o l l o w s l a b WANGHa i pe n gI , ZHAO Yu e ， CHEN Yu ( 1 N o r t h e a s t F o r e s 仃 y U n i v e r s i t y ， Ha r b i n1 5 0 0 4 0 ， C h i n a ； 2 S c h o o l o f A r c h i c t u r a l E n g i n e e r i n g H e i l o n g i i a n g U n i v e r s i ty， H a r b i n 1 5 0 0 8 6 ， C h i n a ； 3 C h i n a We a p o nI n d u s t r yP l a n n i n g a n d R e s e ar c h I n s t i t u t e ， B e ij i n g 1 0 0 0 5 3 ， C h i n a ) Abs t r ac t ： An o f f i c e bu i l d i n g in t h e t o p flo o r wi t h a 1 7 1 mx4 65 m l a r g e - s p a n s pa c e， u s e d the s t r uc t u r e in the f o r m o fc a s t - i n - p l a c e pr e s t r e s s e d c o n c r e h o l l o w s l a b， i n o r d e r t o me e t c l e a r an c e r e q ui r e me nt s I t i n t r o d u c e d t h e c a s t i n p l a c e p r e s t r e s s e d c o n c r e t e h ol l o w s l a b in c r o s s s e c t i o n c ho i c e， i n t e r n a l f o r c e s c a l c u l a t i o n， p r e s tre s s e d r e i nf or c e me n t an d n o n p r e s t r e s s e d r e i n f o r c e me n t d e t e rm i n a t i o n and c o n s t r u c - t i o n n o t e s i n d e t a i l w i t h the e n g i n e e ri n g e x a m p l e s w h i c h p r o v i d e d a r e f e r e n c e f o r th e s i m i l ar p r o j e c t s a b o u t d e s i g n i n g a n d c o n s tr c t i n g K e y w o r d s ： p r e s tr e s s e d c o n c r e t e ； h o l l o w s l a b； c a l c u l a t i o n o f i n t e rna l f o r c e 1 工程概 况 某办公楼 顶层有 一大跨度 房 间 ， 该房 间平 面尺寸为 在房间内不能有柱。 可沿数字轴布置框架梁 ， 形成梁板的结 构形式， 但是 1 7 1 m的跨度会使框架梁的截面高度和宽度 均较大 ， 吊顶后房间净空难以满足使用要求。 在这样 的情况 1 7 1 m x 4 6 5 m， 结构布置如图 1 所示。 房 间的使用功能要求 下 ， 采用 了现浇预应力混凝土空心板的结构形式 。 _3 9 0 0 7 8 0 0 7 8 0 0 【 7 8 0 0 【 7 8 0 0 【 7 8 0 0 【 7 8 0 0 【 7 5 0 0 。 l I 1 1 1 = E 一 百 0 一 卜 一 I 3 8 9 9 17 8 0 0 7 8 0 0 17 8 0 0 l_7 8 0 0 【7 8 0 0 【 7 8 0 0 【7 5 0 0 1 。 1 1 5 8 2 0 0 1 1 1 图 1 结构布置图( 单位 ： mm) 近年来 ， 现浇混凝土空心板 因其 自重轻 、 刚度大 、 变形 小等特点 ， 被广泛地应用于大跨度 、 重荷载的楼板 中【 。 另 外， 在大跨度楼板中， 现浇空心板的经济性也优于现浇实 心板。 在本工程中， 由于跨度较大， 且为单向板 ， 所以在现 浇空心板的基础中布置了预应力筋 ， 形成了适用于更大跨 收稿 日期 ：2 0 1 2 1 2 - 0 5 度 的现浇预应力混凝土空心板的结构形式 。 2 现 浇预应 力混凝土 空心板设计 2 1 截面形式 初步估算现浇预应力混凝土空心板的厚度 H = 5 0 0 r n m， 1 0 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 选择直径 D = 3 5 0 m m 的薄壁空心管， 截面形式如图 2 所示 。 L l _ _ 0一 图 2 截面形式( 单位： mm) 根据 面积相 等 、 惯性 矩相 等的原则 ， 将 空心管的 圆形 截面折算为截面尺寸为 b x h的矩形截面【 3 J ， 则有 ： b x h = r r D 2 4 ( 1 ) b x h 1 2 = 盯 D 4 6 4 ( 2) 解得 ： b = 0 9 0 6 D = 3 1 7 1 m m， h = 0 8 6 6 D = 3 0 3 1 mm。 等效 后的截面形式如图 3 所示。 折算后 1 1 T I 宽范 围内的工字型 计算截面尺寸如图 4 所示。 图 3 等效后截面形式( 单位 ： mm) 图 4 1 m宽范围内工字型计算截面( 单位 ： mm) 2 2 材料参数 混凝土强度等级为 C 4 0 ， 其轴心抗压强度设计值 1 9 1 MP a ， 轴心抗拉强度标准值 ：= 2 3 9 MP a ， 弹性模量轴心 抗压强度设计值 E 3 2 5 1 0 V l P a 。 预应力筋采用抗拉强度标 准值， 硼 1 8 6 0 MP a 的低松弛钢绞线 ) 1 5 ( U为 u n b o n e d e d 的简写 ， 表示无黏结 ) 。 非预应力纵筋采用 H R B 3 3 5 级钢筋 。预应力筋 张拉控制应力取为 o - - - 0 7 。 当混凝土强度达 到标准立方体抗压强度等级值 的 8 0 以上 时方可张拉。 锚 具采用单孔夹片锚 。 2 3 内力计算 此预应力混凝土现浇空心板为屋面板， 其上作用的恒 荷载包括自重和附加恒荷载( 附加恒荷载为抹灰、 面层等 自重以外的恒荷载) 两部分， 板 自重标准值为 2 5 0 2 9 6 = 7 4 k N mm 2 ， 附加恒荷载标准值取 3 5 k N mm 2 。 活荷载标准 值取 0 5 k N m m 。 此预应力混凝土现浇空心板为单 向板 ， 取 l m 宽板带 进行计算 ， 则有 ： 弯矩标准值： 1 x ( 7 4 + 3 5 + 0 5 ) x 1 7 1 - - 4 1 7 k N m； O 弯矩设计值 ： Mk = 1 x 1 3 5 ( 7 4 + 3 5 ) + 1 4 x O 7 x 0 5 1 08 1 7 1 5 5 6 k N m 。 2 4 配筋计算 2 4 1 预应力筋用量计算 按裂缝控制要求 ， 此工程采用二级裂缝控制等级 ， 即一 般要求不出现裂缝 。 新规范4 要求在荷载标准组合下 ， 受拉 边缘应力应符合 一 。 由此得到 1 m 宽板 带 内控制 截面所需预应力筋的面积为阁 ： A p - k L ： 1 2 2 3 mm 2 ( 1 ) 【 + 预应力钢筋放置在空心管间的肋中， 每个肋中的预应 力钢筋 面积 为 1 2 2 3 x 4 7 0 1 0 0 0 = 5 7 5 I r l l T l 2 ， 每个 肋 中选 用 U q Y l 5 ， A 口 = 5 6 0 mm 。 ( 5 7 5 5 6 0 ) 5 7 0 = 2 6 M = 5 5 6 k N t11 ( 2 ) 所 以假定成立 ， 中和轴在翼缘内。 计算混凝土受压区高度 ， 则有 ： ： h 0- f h g-2J K _ ： 7 8 5 m m ( 3 ) Y OL 1 0f 0 1 I n宽板带内控制截面所需非预应力筋面积为： A s = ( O t 缸 ) f = 8 4 4 i i i 1 11 2 ( 4 ) 在一个空心管和一个肋共 4 7 0 m m 宽范 围内非预应力 钢筋面积为 8 4 4 x 4 7 0 1 0 0 0 = 3 9 7 m mz ， 每个肋 中偏于安全地 选用 4 1 4 ， A s= 6 1 6 l n n l 。 由于是单向板 ， 沿长跨方向按构造配筋 ， 选用 1 2 1 0 0 。 为满足 斜截面抗剪承载力和相关构造要求， 肋中配置虫1 0 2 0 0 的箍筋， 同时在肋间箍筋顶部配置 1 2的架立筋。 板的四 边按简支考虑 ， 在四边按构造配置一定量的负弯矩钢筋 ， 在 板顶中部双向配置虫1 0 1 5 0的分布钢筋 。 综上所述 ， 此预应力混凝土现浇空心板受力方 向截面 图如图 5 所示 。 预应力筋按图 6 所示 的线形布置。 图 5 短跨方向截面图( 单位 ： mm) 3 施工注意事项 ( 1 ) 支模时 ， 宜按照短跨的 2 。 4 。 起拱 。 ( 2 ) 在浇筑混凝土前 ， 须对空心管 内模采取抗 浮技术 措施 ， 保证空心管内模的位置不发生变化。 ( 3 ) 宜采用泵送混凝土， 混凝土坍落度不宜小于2 0 0 m m， 且粗骨料的粒径不宜过大 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m