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        大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析

        2015-03-27 20:47:43陳玉璐
        中國高新技術(shù)企業(yè) 2015年11期
        關(guān)鍵詞:大跨度混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        陳玉璐

        摘要:大型建筑的建筑形式多會包含大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),這使得大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中應(yīng)用十分廣泛。在進(jìn)行大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),要緊抓設(shè)計(jì)要點(diǎn)、結(jié)合工程實(shí)際,從而使設(shè)計(jì)的混凝土結(jié)構(gòu)更加符合工程要求。文章對大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干要點(diǎn)問題進(jìn)行了論述。

        關(guān)鍵詞:大跨度;預(yù)應(yīng)力;混凝土結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);大型建筑 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

        中圖分類號:TU375 文章編號:1009-2374(2015)11-0022-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.11.012

        我國建筑行業(yè)的迅速發(fā)展,使得相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)形式也有所革新,各種新型的、更加符合工程要求的設(shè)計(jì)及建造技術(shù)廣泛地應(yīng)用到了建筑項(xiàng)目當(dāng)中來,特別是大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的使用,使得原來許多不可實(shí)現(xiàn)的建筑設(shè)計(jì)方案得以施行,尤其是建造體育館、戲劇院、展覽館等大型公共建筑中使用的更為廣泛,該結(jié)構(gòu)的使用促使建筑設(shè)計(jì)工作開辟了更為廣闊的發(fā)展空間。大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展到今天,其結(jié)構(gòu)形式主要有膜結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等,而混凝土結(jié)構(gòu)也多會選取鋼與混凝土混合的混合結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu),該種結(jié)構(gòu)以其眾多的優(yōu)點(diǎn)被越來越多的建筑設(shè)計(jì)工作人員所認(rèn)可并重視。

        1 預(yù)應(yīng)力筋的合理布置

        當(dāng)下我國建筑施工中較為常用的預(yù)應(yīng)力鋼筋種類如下:(1)熱處理鋼筋,這種鋼筋通常具有較高的強(qiáng)度,且松弛較小,同時(shí)在進(jìn)行材料運(yùn)輸時(shí)都是以盤式儲存并供應(yīng),免掉了整直及對焊等工藝,用起來十分方便;(2)去除應(yīng)力鋼絲,這種鋼筋應(yīng)用于具體的施工時(shí),使用也很方便,且有多種形式可以選擇,如光面鋼絲、刻痕鋼絲等;(3)鋼絞線,此種鋼筋通常會由具有較高強(qiáng)度的鋼絲絞制而成,通常為三股或七股直徑不同的鋼絲,這種鋼筋形式在使用時(shí)十分方便,且能夠較好地黏附于混凝土中。

        鋼筋布置方案是大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn),其布置方式有多種,最常用的是在跨中板帶中占1/3左右,另外2/3鋼筋布置在柱上板帶中。這種布筋方案對普通鋼筋的設(shè)計(jì)來說,不僅能確保板受力合理,同時(shí)也最省原材料。但在設(shè)計(jì)板跨相差超過20%及以上的多跨連續(xù)板時(shí),設(shè)計(jì)采用長跨方向集中布筋,跨中板帶布1/3左右或均勻布置,短跨方向柱上板帶布2/3的布置方案更節(jié)省原材料,同時(shí)也能夠達(dá)到較好的載荷承載能力。實(shí)際設(shè)計(jì)過程中也應(yīng)根據(jù)邊跨板的受力特點(diǎn),更多考慮采用二段拋物線或三段拋物線形式布置。

        在具體的施工中應(yīng)注意以下環(huán)節(jié)的操作:(1)預(yù)應(yīng)力筋的鋪放順序及位置,必須正確處理好鋼筋鋪放順序與管道敷設(shè)、鋼筋鋪放順序與鋼筋綁扎順序之間的關(guān)系。鋪放時(shí),應(yīng)盡量減少交叉穿束,嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙中要求的細(xì)部構(gòu)造執(zhí)行,布置并固定好承壓板及梁端鋼筋網(wǎng)片等;(2)必須保證鋼筋的保護(hù)層厚度;(3)應(yīng)在上、下層鋼筋間設(shè)置專門保證矢高的措施,注意防止鋼絞線的互相纏繞,以保證預(yù)應(yīng)力筋的矢高;(4)鋼絞線每隔一定距離(約500mm)應(yīng)進(jìn)行固定,以防止?jié)矒v混凝土?xí)r變位;(5)當(dāng)鋼絞線與預(yù)埋管路系統(tǒng)發(fā)生矛盾時(shí),應(yīng)以鋼絞線優(yōu)先。

        2 抗震性能設(shè)計(jì)

        不論是何種建筑,其本身都要具有一定的抗震性,而在全球的混凝土結(jié)構(gòu)工程研究界中,都十分重視預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震問題,而大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)多是用于一些大型的公共建筑之中,在其建成使用后多為人員密集型環(huán)境,如果相應(yīng)的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)沒有達(dá)到一定的抗震等級,那么一旦發(fā)生地震等自然災(zāi)害就會造成大量的人身及財(cái)產(chǎn)損失,因此在進(jìn)行大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),尤其要注重抗震性能設(shè)計(jì)。目前國際混凝土結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域都十分關(guān)注預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震問題。經(jīng)過大量的研究后得出,這種大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是可以在地震區(qū)使用的,但其與一般的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一樣都要進(jìn)行相應(yīng)的抗震設(shè)計(jì)及施工。

        在具體的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,可使用豎向預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來達(dá)到一定的抗震目的,該結(jié)構(gòu)能有效地抵御水平載荷,并于震后恢復(fù)如初。與此同時(shí),處于震區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)要求具備較好的延性,一般在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中要通過小配筋率對預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行限制,從而避免出現(xiàn)裂紋。在具體的預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計(jì)中,要注意按照以下步驟進(jìn)行設(shè)計(jì):(1)在詳細(xì)分析結(jié)構(gòu)件的基礎(chǔ)上,對處于豎向作用力及橫向作用力的結(jié)構(gòu)件的內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算,還要計(jì)算支座及跨中截面的次應(yīng)力等;(2)依據(jù)上步的計(jì)算結(jié)構(gòu)布置非預(yù)應(yīng)力鋼筋,并參照內(nèi)力反算出預(yù)應(yīng)力鋼筋的配置;(3)根據(jù)相關(guān)的核算結(jié)果,補(bǔ)上非預(yù)應(yīng)力鋼筋設(shè)計(jì);(4)完成相關(guān)設(shè)計(jì)后,進(jìn)行方案核查,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整并改進(jìn)。

        3 連續(xù)構(gòu)件設(shè)計(jì)

        對大量的工程建筑實(shí)踐案例進(jìn)行詳細(xì)的分析后,得出在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用單跨預(yù)應(yīng)力梁截面延伸的方式,可以有效地實(shí)現(xiàn)連續(xù)結(jié)構(gòu),進(jìn)而完成連續(xù)結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方式具有很多的優(yōu)點(diǎn),特別是在多跨結(jié)構(gòu)超載、內(nèi)力重力分布能力較強(qiáng)時(shí),能夠有效提高彎承載能力。此外,一束預(yù)應(yīng)力筋能夠用于正彎及負(fù)彎兩種彎矩筋,這種形式相應(yīng)地降低了支座處附加彎矩對柱的有害影響,且其受力情況更趨于合理性。當(dāng)有預(yù)應(yīng)力施于大梁時(shí),就會使大梁較易發(fā)生附加彎矩并彎形,這時(shí)可對大梁使用多跨連續(xù)布置,多排柱共同工作可相應(yīng)地削弱這預(yù)應(yīng)力。

        4 防火設(shè)計(jì)

        在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí),很多情況下都會忽略到鋼筋混凝土的防火性能,因?yàn)殇摻罨炷帘旧聿⒉豢扇迹纯珊雎云浞阑鹪O(shè)計(jì),但事實(shí)上并不是這樣,鋼筋混凝土雖然自身不易燃,但它的防火隔熱性能非常差,當(dāng)溫度過高并達(dá)到鋼筋強(qiáng)度臨界點(diǎn)時(shí),預(yù)應(yīng)力鋼筋就會出現(xiàn)屈服點(diǎn)下滑的現(xiàn)象,使得其相變及蠕變加快,進(jìn)而造成預(yù)應(yīng)力板強(qiáng)度和剛度都急劇下降,并出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫,使其喪失了原有的結(jié)構(gòu)功能,同時(shí),處于高溫環(huán)境下的混凝土也會發(fā)生撓度變化的情況,同樣造成了結(jié)構(gòu)失穩(wěn),如果達(dá)到一定的溫度和時(shí)間,那么這種大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)就會表現(xiàn)出明顯的不穩(wěn)定狀態(tài),甚至發(fā)生坍塌等危險(xiǎn)事故。因此在進(jìn)行大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)特別注意所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要符合國家的設(shè)計(jì)防火相關(guān)規(guī)范及規(guī)定內(nèi)容,如《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等。

        5 結(jié)語

        綜上所述,大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的存在及發(fā)展,為建筑設(shè)計(jì)及建筑施工給予了巨大的技術(shù)支持,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的使用可以將高強(qiáng)度混凝土及鋼筋的性能發(fā)揮到極佳的狀態(tài),通常其截面較小,自重以及彎矩等也就隨之降低,從而其跨越能力會更強(qiáng),非常適合在電影院等大型建筑結(jié)構(gòu)中使用,既節(jié)省了材料,又保證了相應(yīng)的施工質(zhì)量,故被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代大型建筑中。雖然該結(jié)構(gòu)具有諸多優(yōu)點(diǎn),但也要借助于具有高施工技術(shù)水平的施工隊(duì)伍才能達(dá)到最終的建筑要求,因此,施工單位要積極并嚴(yán)格地依照各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)及操作規(guī)范進(jìn)行施工,在工程實(shí)踐中不斷改進(jìn)原有的施工技術(shù),加大對工程施工的管理,避免質(zhì)量及安全事故的發(fā)生,達(dá)到提高施工質(zhì)量的最終目的。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 葉修喜,張錦松,賴海斌.雙向大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2011,(6).

        [2] 侯林峰,曾慶雪,李旸,馬振強(qiáng).大跨度預(yù)應(yīng)力框架梁應(yīng)力測試技術(shù)研究[J].河南科學(xué),2010,(6).

        [3] 翁錦華.多層框架結(jié)構(gòu)雙向大跨度預(yù)應(yīng)力梁柱設(shè)計(jì)

        [J].福建建筑,2010,(2).

        (責(zé)任編輯:周 瓊)

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