预应力混凝土结构在实际工程中的应用.pdf

建筑技术开发 B u i l d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 建筑 结构 Bu i l ding S t r uc t ur e 第4 3 卷第1 l 期 2 0 1 6 年1 1 月 预应力混凝土结构在实际工程中的应用 刘绮格，范梅 ( 合肥高新技术产业开发区城建设计院有限公司，合肥2 3 0 0 8 8 ) 摘 要 安徽两淮科力机械制造有限公司生产基地总装车间项目位于合肥市高新区，建筑主要功能为生产车间。该项目在 设计过程中，采用了多跨预应力框架梁解决大跨度混凝土结构的施工方法，经济合理美观 。 关键词 大跨度 ； 预应力 ；混凝土结构 中图分类号 T u 3 7 8 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X ( 2 0 1 6 )1 1 0 0 3 7 0 2 Pr e s t r e s s e d Co n c r e t e S t r u c t u r e i n Pr a c t i c a l En g i n e e r i n g Ap p l i c a t i o n L i u Q i g e ，F a n Me i A b s t r a c t T h e p r o j e c t o f An h u i L i a n g h u a i K e l i Ma c h i n e r y Ma n u f a c t u r i n g C o L t d p r o d u c t i o n b a s e a s s e m b l y wo r k s h o p i s l o c a t e d i n h i g h - t e c h i n d u s t r i a l d e v e l o p me n t z o n e o f He f e i c i t y T h e ma i n f u n c t i o n a l i t y o f t h i s b u i l d i n g i s f o r the p r o d u c t i o n wo r k s h o p I n t r o d u c e s t h e d e s i g n t o s o l v e the p r o b l e m o f l o n g - s p a n c o n c r e t e s t r u c t u r e ， u s i n g the mu l t i s p a n p r e s t r e s s e d f r a m e b e a m K e y wo r d s l o n g s p a n； p r e s t r e s s e d； c o n c r e t e s t r u c t u r e 1 工程概况 该工程为安徽两淮科力机械制造有限公司生产基地总装车 间，项目位于合肥市高新区，建筑主要功能为生产车间。因生 产工艺要求需要 1 8 m的大跨度平面布置。其中，总建筑面积 1 2 9 5 5 2 6 m ，共2 层 ( 局部3 层 ) ，l 层层高1 1 m，2 层层高5 m。 收稿 日期 ： 2 0 l 6 _ o 7 _ 2 6 作者简介 ： 刘 绮格 ( 1 9 6 2 一 ) ，女 ，安 徽合肥人 ，高级工 程师 ，主要 研究方 向为建筑结构设计 。 机械式立体停车库单库最大存车数量为6 6 辆，单车存取时间 平均 9 0 S ，人 员操 作时 间平均 2 0 S ，清 库时 间共 计 7 2 6 0 S ，约 2h。 ( 2 ) 经 了解 ， 目前此行业 尚无 平均无故障运行时 间( MT B F) 标准，经过对设备厂家咨询，此类机械式立体停车库故障率 为 1 1 0 0 0 0 3 1 0 0 0 0( 单个车位车 辆进出次数) 。 2 2自 走式停车方案 此方案采用 自走式停车方式。利用研发楼南侧广场及东 侧绿化带，规划地上两层停车楼，东西长 1 0 0 2 0 m，南北宽 2 6 m，高3 0 m。总面积约4 9 9 0 m 。此方案只考虑小型车停 放 ， 车 型 外 廓 尺 寸 4 8 0 0 mmx 1 8 0 0 mm， 总 高 2 0 0 0 mm。此 方案采用轻型钢结构，梁柱采用 H型钢，楼板采用钢筋混 凝 土 复 合 板 ；层 高 3 0 m；1 层 采 用 直 列 式 停车 ， 车位 尺 寸 5 3 0 0 mmX2 5 0 0 mm， 车道为双行 ， 净宽7 0 m， 可提供车位8 8 个； 2 层采用4 5 。 斜列式停车，共4 排，行车道净宽4 ， 0 m，可提供 车位8 2 个。停车楼总计提供车位 1 7 0 个。建安工程费6 5 7 万元。 平均 3 8 6 万元 车位，后 期运行 维护成本可忽略 。 建设单位最终采用了 自走式停车方案。经对比，机械立 体停车库占地面积小，停车效率较高，但投资成本高，后期 运行维护费用大，最重要的是一次清库时间较长，更适用于 车流不很集中的场所，如医院、商场超市、写字楼等 ；自走 式停车场占地面积大，停车效率较低，但投资小，维护成本 很低，车辆进出时间短，适用于集中上下班的办公场所、影 剧院、体育场等。 3 针对不同类型建筑特点选择停车方式 立体停车库外部体系设计是指从停车库与城市关系出发， 分析它在城市规划、城市美学的约束和需求下如何融入城市， 平面尺寸为8 1 m 7 0 8 m。建筑剖面见图1 ，标准层结构平面见 图2 。 2 结构设计条件和参数 工程设计使用年限为5 0 年，结构抗震设防类别为特殊设 防类 】 ，建筑结构安全等级为二级，建筑场地类别I I 类，地 基基 础设计等级为丙级 。根据 抗震规范 【 2 ，抗震设防烈度 为 7 度，设计基本地震加速度值为0 1 O g ，设计地震分组为第一组。 根据荷 载规范 口 ，生 产车 间使用荷载 1 0 k N m ，屋面可变荷 载 O 5 k N m2 ，5 0 年一遇 的基本风压 为0 3 5 k N m2 ，5 0 年一遇 的基 实现其社会效益、经济效益和环境效益。在汽车快速增长、停 车位 不足 的同时，大量停 车库却 因无车停 放而导致资源闲置 。 一 方面 大量车辆 找不到位 置停 放车辆 ，另一方面 大量停车 设 施 处于 吃不饱 的状 态 ，之 所 以导致这种 情况 出现 ，其 中很 重 要的一点就是停车场的规划、建设和管理严重滞后。在城市 规划中停车场未能得到足够的重视。 在城市 C B D区域，需要的停车位数量相对 比较大，停 车也相对集中，在此区域内的建筑多数以高层或超高层为主， 人员也相对集中。所 以对于城市商业中心的停车方式，一方 面要保证停车场步行距离适中 ； 另一方面，要尽量使停车场 的中心边缘分布均匀，其服务半径可以覆盖整个区域，并且 也要保 证与周 边的交通 连接 便捷 。另外 ，因 为在 商业 圈工 作 者存取车辆时间较短，以及低价和道路交通组织等原因，机 械式停车库是一个相对不错的选择，但前提是周边合理的规 划 与 出入 口的设置，才 可 以更 快捷地存 取车 辆而不会给周 边 带来过大交通压力，造成道路拥堵。 4 结束语 综上，针对不同停车方式的简单研究分析，停车方式选 择 及 设备选型 是涵盖 多个学 科的复 杂工程 。无论在拥挤 的城 市 中心区还是人流、车流量相对较小的区域，不是平面停车 或立体停车 ( 或机械式停车)就可以解决的停车方式问题，需 要城市设计师和规划师 门根据不同地域的城市功能布局、人 员出行特点及经济发展水平，合理规划、合理布局、合理设计， 使城市停车更科学、更便利、更经济，充分发挥其经济效益 和 社 会 效 益 。 参考文献 1 】 王滢 城市公共停车 场设计概论 J 城市建筑 ，2 0 1 4( 2 3 )： 3 6 3 7 第4 3 卷第1 1 期 2 0 1 6 年 1 1 月 建筑结构 Bu i l d i n g S t r u c t u r e 建筑技术开发 B u i l d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 7 j ( 7 7 ( I 1 8 0 0 0 1 8 0 0 0 1 8 o 0 0 1 5 6 0 0 1 n 7 2 0 0 ( 图 1 建筑 剖面 示意 应 力张拉控 制应力为 1 3 9 5 MP a ，施工时超张拉 3 。预应 力筋 曲线均按二次抛物线设置。框架预应力梁具体布置方式见图3 。 f 7 1 0 一_ 8 磊 0 竺 8 6 0 0 9 O 0 0 9 00 0 9 0 0 0 I U 0 0 9 0 0 0 U U U 9 0 O 0 ； 6 0 0 j 1 2 0 0 图2 标准层结构平面示意 本雪压为0 6 0 k N m 。本工程持力层为粘土层， = 2 6 0 k P a 。 3 结构体系和结构布置 3 1 结构 体 系 本工 程结构 体 系为框架 结构 ，框 架 等级三级 。基 础 形式 为柱下独立基础 。1 8 m 长跨方向采 用 4 跨连续单向预 应力。 3 2 主要构件尺寸及材料强度 1层 柱 截 面 8 0 0 mmx l 2 0 0 mm，2层 8 0 0mmx 1 0 0 0i n m。 2层 y向预应力框架梁截面5 5 0 mmx 1 3 0 0 mm，3 层 Y向预应 力 框 架 梁 截 面 4 0 0 mmx 1 2 0 0 mm， 向框 架 梁 截 面 2 5 0 mmx 8 0 0 mm。2 层以下梁、 柱、 板混凝土强度等级 C3 0 ， 3 层梁、柱、 板混凝土强度等级 C 2 5 ，预应力混凝土梁强度等级 C 4 0 。 4 预应力设计与布置 预应力混凝土结构原理是在结构构件受外力荷载作用前， 先对 它施 加压力 ，产生 的预应力状 态可 减小或 抵消外荷 载所 引起 的拉 应力 ，借 助混凝 土较高 的抗压 强度弥 补其抗拉 强度 的不足，以达到推迟受拉区混凝土开裂的 目的。用预应力混 凝土 浇筑 成的结 构， 因以张拉钢筋 的方 法达到 预压应 力 ，故 也称 预应 力钢筋 混凝 土结构 。后 张法 ，即先浇 筑混凝 土 ，达 到规 定强 度时 ，再 张拉 穿过混凝土 内预 留孔道 中的钢 筋， 当 钢筋达到设定的拉应力后在两端锚 固。预应力能提高混凝土 承受 荷载 时的抗 拉能 力，防止或延 迟裂 缝 的出现，并增 加结 构 的刚度 ，节省钢材和 水泥 。 本工程沿Y向主框架梁均采用预应力混凝土，预应力梁 为 1 m 1 8 m、3 m 1 8 m 和 4 mx 1 8 m 多 跨 连 续 梁。预 应 力 采 用有粘结预应力技术。预应力筋选用低松弛预应力钢 绞线 1 5 2 ， = 1 8 6 0 MP a ，直径 1 5 2 4 mm，线重 1 1 0 2 k g m。预 38 ( a ) ( b ) 图3 框架预应力梁具体布置方式 ( a )方式一 ； ( b )方式二 5 混凝土结构耐久性和抗裂措施 本 工程 属于超 长混凝 土 结构 ，设 计上按 细而 密的原 则配 筋，以达到使裂缝的开展分布细而均匀，并适当加大配筋率， 且屋面采 用双层双 向配置 。 在 X向中间位置设置一道后浇带，并要求后浇带须在同层 混凝土构件浇筑两个月后，方可采用高一强度等级的膨胀混 凝 土进 行封 闭。 混凝土的原材料采用低收缩、低水化热 的水泥，骨料要 有 良好 的级配，并严格控 制混凝土的碱、氯含 量。 建筑上加强屋面的保温隔热措施，采用高效保温材料， 减 少建筑 物使 用期 间 日照温 差对 结构构件产 生温 度效应 的不 利 影响。 6 结束语 本 工程 1 8 m跨度若 采用 普通混凝 土梁 ，梁 的挠度及裂缝 宽度均 难 以满 足混凝土规 范 4 要求 。通 过预应 力混凝土梁在 本： 程中的应用，充分体现预应力混凝土优点，且解决了普通 混凝土难以承受大跨度结构的问题。与普通钢筋混凝土相比， 由于本工程采用了高强度钢材、高强度混凝土，且为预应力 混凝土 结构 ，其 中预应 力混 凝土 构件具 有抗裂 能力强 、抗渗 性能好、刚度大、强度高、抗剪能力和抗疲劳性能好的优点， 节约了钢材 ( 可节约钢材4 0 5 0 、混凝土2 0 4 O ) 、减 小结构 截面 尺寸 、降低 结构 自重 ，且对 防止 开裂 和减少挠度 均十分 有效 ，因此使本 工程 的 结构设计 更为经 济、合理 与美 观，同时高强度钢材和高强度混凝土的使用也符合绿色建筑的 要求。 参考文献 1 】 G B 5 0 2 2 3 -2 0 0 8 2 G B 5 0 0 1 1 2 O l 0 3 】 G B 5 0 0 0 9 -2 0 1 2 4 G B 5 0 0 1 0 -2 0 1 0 建筑工程抗震设 防分类标准 s 】 建筑抗震设计规范 s 建筑结构荷 载规 范 【 s 混凝土结构 设计规 范 S