淺析預應力混凝土大板結構設計
發布時間：2012-07-25 共1頁
一、工程適用條件
現在很多工程都可以采用大板結構，例如建筑平面為井字形，一梯8戶，住宅的層高僅為2.8米，由于是高檔商品房，在房間內不得有梁出現，普通的梁板結構無法實現建筑功能的要求，但采用無粘結預應力大板結構方案，除核心筒外，每層由若干塊大板組成。戶內隔墻均落在預應力大板上，使得建筑布置十分靈活，方便。
二、設計參數
混凝土強度等級為C40，預應力筋采用強度為1860MPa的高強低松弛鋼絞線，張拉控制應力Dcon=0.75fptk，板厚約200mm.
設計荷載：
靜載：6.0KN/m2（板自重+板面板底粉刷）
活載：1.5KN/m2+3.0KN/m2（隔墻荷載）
三、預應力砼結構的設計要求
對預應力混凝土結構，必須滿足下列功能要求：
1、結構在預應力張拉施工階段和將來正常使用階段出現各種可能作用時，具有一定的安全度；
2、具有一定的延性變形能力；
3、預應力混凝土大板的撓度與反拱在允許范圍內；
4、結構各截面裂縫寬度不超過允許范圍，從而保證預應力與非預應力筋在其所處的環境條件下不產生影響結構耐久性的銹蝕。 考試就到
進行設計時，一般考慮承載能力極限狀態和正常使用狀態，并對施工階段進行結構強度驗算與材料應力驗算。
?。?）對承載能力極限狀態，應采用荷載效應的基本組合與偶然組合與長期效應組合進行設計。
一般按荷載的基本組合進行設計，并通過采取構造措施保證結構破壞時具有一定的延性，從而保證在偶然事件發生時及發生后仍能保持整體穩定性。而對無粘結預應力混凝土多跨連續結構，由于偶然事件可能造成某跨預應力筋完全失效，根據無粘結筋的特點，其他各跨預應力筋隨之也失效。為保證不發生由此產生的連續倒塌破壞，應考慮預應力筋失效。并取與偶然作用同時出現的可變荷載，即長期效應組合值，按各材料的標準強度對結構承載能力作補充設計。
?。?）對正常使用極限狀態，應采用荷載的短期效應組合進行設計，使得結構構件的變形與裂縫等都不超過相應的規范限值。
對預應力混凝土結構，為保證結構變形不影響正常使用或外觀，通常限制構件撓度或反拱值；由于預應力鋼筋是采用單根直徑較小的鋼絲組成的高強鋼絲束或鋼絞線，對開裂造成的鋼筋表面銹蝕比較敏感，因此其耐久性對裂縫寬度應有嚴格的要求。
四、預應力混凝土結構的設計內容
預應力混凝土結構的設計內容應包括如下三個方面。
1、施工階段的設計驗算
1）施工階段的條件；施工時的荷載條件中，預應力荷載應按扣除第一批預應力損失后的有效應力來確定；其他荷載應根據施工階段可能的最不利荷載情況來定。而施工時的支撐條件應考慮施工方案的具體情況來定，模板周轉情況影響施工階段的結構分析模型的支撐條件與荷載條件的選取。 試大
2）施工階段的驗算內容：一方面，要求在施工階段的支撐條件下，在相應原施工荷載下，結構具有一定的安全度；另一方面，要求施工階段結構的材料應力不超過允許范圍。一般情況下，控制施工階段預應力筋拉應力，截面混凝土的最大拉應力與壓應力。當采用特殊的施工工藝時，尚應作相應條件下的驗算。
2、正常使用階段的適用性，耐久性驗算
1）預應混凝土結構進行使用荷載下的撓度驗算，撓度值不允許超過規范規定的允許撓度。
2）按現行規范控制裂縫要求，對有粘結預應力混凝土結構，短期荷載效應組合下，不允許出現裂縫。而長期荷載效應組合下，不允許出現拉應力。對無粘結預應力混凝土結構，一級裂縫控制時，不允許產生拉應力；二級裂縫控制時，不允許出現裂縫，短期效應組合計算時，混凝土拉應力控制系數取0.6，長期效應組合計算時取0.25.
工程實踐經驗表明，結構工作環境條件良好，可以對短期荷載的裂縫控制適當放松，允許出現裂縫。其寬度限值為低侵蝕性環境，在短期效應組合下，最大裂縫寬度不超過0.22mm.
3、承載能力極限狀態設計
1）對預應力板各截面進行多種可能的荷載效應組合的受彎強度設計，計算時要考慮預應力產生的次彎矩的影響。
2）采用混合配筋設置非預應力筋，提高結構在地震作用下的延性和能量吸收，可有效分散受拉區裂縫，改善結構的受力性能。
3）對無粘編者按預應力砼連續結構作補充設計，選取合適的荷載效應值與材料參數，驗算抵抗預應力筋失效時連續倒塌所需的非預應力筋用量。
五、預應力大板的構造要求
1）預應力大板宜采用高強低松弛鋼鉸線，砼的強度等級不宜小于C40。
2）預應力大板的最小厚度不宜小于160mm使預應力筋具有一定的有效矢高，發揮預應力筋的作用。
3）在預應力大板中需有雙層雙向通常設置的普通鋼筋。以提高板的延性和防止預應力反拱引起的開裂。
4）在一般建筑中裂縫寬度限制可放寬取0.22mm.
六、結論
1）無粘結預應力大板結構可有效降低樓層的高度，并可有效減小板的厚度，從而減輕整個樓層的重量，綜合經濟效益明顯。
2）該結構使高層住宅的建筑平面布置更加靈活，并且有利于二次裝修時室內布局的改造，適應市場的要求。
3）該結構施方便，效益顯著，在高層住宅的設計中被廣泛采用。
現在很多工程都可以采用大板結構，例如建筑平面為井字形，一梯8戶，住宅的層高僅為2.8米，由于是高檔商品房，在房間內不得有梁出現，普通的梁板結構無法實現建筑功能的要求，但采用無粘結預應力大板結構方案，除核心筒外，每層由若干塊大板組成。戶內隔墻均落在預應力大板上，使得建筑布置十分靈活，方便。
二、設計參數
混凝土強度等級為C40，預應力筋采用強度為1860MPa的高強低松弛鋼絞線，張拉控制應力Dcon=0.75fptk，板厚約200mm.
設計荷載：
靜載：6.0KN/m2（板自重+板面板底粉刷）
活載：1.5KN/m2+3.0KN/m2（隔墻荷載）
三、預應力砼結構的設計要求
對預應力混凝土結構，必須滿足下列功能要求：
1、結構在預應力張拉施工階段和將來正常使用階段出現各種可能作用時，具有一定的安全度；
2、具有一定的延性變形能力；
3、預應力混凝土大板的撓度與反拱在允許范圍內；
4、結構各截面裂縫寬度不超過允許范圍，從而保證預應力與非預應力筋在其所處的環境條件下不產生影響結構耐久性的銹蝕。 考試就到
進行設計時，一般考慮承載能力極限狀態和正常使用狀態，并對施工階段進行結構強度驗算與材料應力驗算。
?。?）對承載能力極限狀態，應采用荷載效應的基本組合與偶然組合與長期效應組合進行設計。
一般按荷載的基本組合進行設計，并通過采取構造措施保證結構破壞時具有一定的延性，從而保證在偶然事件發生時及發生后仍能保持整體穩定性。而對無粘結預應力混凝土多跨連續結構，由于偶然事件可能造成某跨預應力筋完全失效，根據無粘結筋的特點，其他各跨預應力筋隨之也失效。為保證不發生由此產生的連續倒塌破壞，應考慮預應力筋失效。并取與偶然作用同時出現的可變荷載，即長期效應組合值，按各材料的標準強度對結構承載能力作補充設計。
?。?）對正常使用極限狀態，應采用荷載的短期效應組合進行設計，使得結構構件的變形與裂縫等都不超過相應的規范限值。
對預應力混凝土結構，為保證結構變形不影響正常使用或外觀，通常限制構件撓度或反拱值；由于預應力鋼筋是采用單根直徑較小的鋼絲組成的高強鋼絲束或鋼絞線，對開裂造成的鋼筋表面銹蝕比較敏感，因此其耐久性對裂縫寬度應有嚴格的要求。
四、預應力混凝土結構的設計內容
預應力混凝土結構的設計內容應包括如下三個方面。
1、施工階段的設計驗算
1）施工階段的條件；施工時的荷載條件中，預應力荷載應按扣除第一批預應力損失后的有效應力來確定；其他荷載應根據施工階段可能的最不利荷載情況來定。而施工時的支撐條件應考慮施工方案的具體情況來定，模板周轉情況影響施工階段的結構分析模型的支撐條件與荷載條件的選取。 試大
2）施工階段的驗算內容：一方面，要求在施工階段的支撐條件下，在相應原施工荷載下，結構具有一定的安全度；另一方面，要求施工階段結構的材料應力不超過允許范圍。一般情況下，控制施工階段預應力筋拉應力，截面混凝土的最大拉應力與壓應力。當采用特殊的施工工藝時，尚應作相應條件下的驗算。
2、正常使用階段的適用性，耐久性驗算
1）預應混凝土結構進行使用荷載下的撓度驗算，撓度值不允許超過規范規定的允許撓度。
2）按現行規范控制裂縫要求，對有粘結預應力混凝土結構，短期荷載效應組合下，不允許出現裂縫。而長期荷載效應組合下，不允許出現拉應力。對無粘結預應力混凝土結構，一級裂縫控制時，不允許產生拉應力；二級裂縫控制時，不允許出現裂縫，短期效應組合計算時，混凝土拉應力控制系數取0.6，長期效應組合計算時取0.25.
工程實踐經驗表明，結構工作環境條件良好，可以對短期荷載的裂縫控制適當放松，允許出現裂縫。其寬度限值為低侵蝕性環境，在短期效應組合下，最大裂縫寬度不超過0.22mm.
3、承載能力極限狀態設計
1）對預應力板各截面進行多種可能的荷載效應組合的受彎強度設計，計算時要考慮預應力產生的次彎矩的影響。
2）采用混合配筋設置非預應力筋，提高結構在地震作用下的延性和能量吸收，可有效分散受拉區裂縫，改善結構的受力性能。
3）對無粘編者按預應力砼連續結構作補充設計，選取合適的荷載效應值與材料參數，驗算抵抗預應力筋失效時連續倒塌所需的非預應力筋用量。
五、預應力大板的構造要求
1）預應力大板宜采用高強低松弛鋼鉸線，砼的強度等級不宜小于C40。
2）預應力大板的最小厚度不宜小于160mm使預應力筋具有一定的有效矢高，發揮預應力筋的作用。
3）在預應力大板中需有雙層雙向通常設置的普通鋼筋。以提高板的延性和防止預應力反拱引起的開裂。
4）在一般建筑中裂縫寬度限制可放寬取0.22mm.
六、結論
1）無粘結預應力大板結構可有效降低樓層的高度，并可有效減小板的厚度，從而減輕整個樓層的重量，綜合經濟效益明顯。
2）該結構使高層住宅的建筑平面布置更加靈活，并且有利于二次裝修時室內布局的改造，適應市場的要求。
3）該結構施方便，效益顯著，在高層住宅的設計中被廣泛采用。
