【推薦】正佳商業(yè)廣場(chǎng)預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換大梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析

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2、道安裝要求,并減小梁的撓度和提高抗裂性能,轉(zhuǎn)換大梁采用了后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù),梁截面為1200x2200/l700/2200預(yù)應(yīng)力鋼筋采用高強(qiáng)低松弛鋼絞線,其強(qiáng)度等級(jí)為1860MPa.c""cBf_.:1.:=:jlrL:?'.1lClYIGIftr(120ox2207)T'.Ils,003500圈1曹層結(jié)構(gòu)局部平面圖J二,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析1,梁剛度對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響一般而吉,帶轉(zhuǎn)換層的框架結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換大梁不可能設(shè)計(jì)得剛度過大,因轉(zhuǎn)換大梁變形產(chǎn)生的跨中撓度會(huì)使立柱底部產(chǎn)生較大的豎向位移,故帶轉(zhuǎn)換層的框架結(jié)構(gòu)其內(nèi)力分伽與普通框架結(jié)構(gòu)有著顯著別,普通框架結(jié)構(gòu)存豎向簡(jiǎn)載

3、作胴下梁剛度和簡(jiǎn)載布置對(duì)相鄰【下層梁內(nèi)力分布的影響很小,帶轉(zhuǎn)換層的框架結(jié)卡勾則由丁立仕底部豎向位移的仔在使得框架成為一空問結(jié)構(gòu)體系,轉(zhuǎn)換大梁及其上部各層梁的內(nèi)力分布不僅與本層梁的剛度和荷載分布有關(guān),還與上下層粱的剛度比和梁柱剛度比等有著密切關(guān)系:轉(zhuǎn)換大梁的剛度越大,立柱底部的豎向位移越小,其支承作用越明顯,轉(zhuǎn)換大梁承擔(dān)的上部荷載越大,上部框架內(nèi)力分布就越接近普通框架結(jié)構(gòu):反之,立柱底部豎向位移越大,轉(zhuǎn)換大梁承擔(dān)的l部衙載越小,上部各層豎向荷載較人一部分通過框架梁傳到兩邊柱l,上部框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布與普通框架結(jié)構(gòu)的區(qū)別也就越大一以本T程為例,圖2(a)是恒載作用下(未號(hào)慮構(gòu)件自重)各層梁的彎矩分布

4、罔,從中不難發(fā)現(xiàn)其內(nèi)力分布與普通框架結(jié)構(gòu)的I剔,住首層梁支座甚至m現(xiàn)正彎矩.由于轉(zhuǎn)換大梁采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù),施加預(yù)應(yīng)力可使梁的撓度顯著減小.其作J+】等效于提高轉(zhuǎn)換大梁的剛度,相當(dāng)于改變了轉(zhuǎn)換大梁與上部各層梁的彈性剛度比值一正常使用階段,轉(zhuǎn)換大梁和上部各層梁不同程度地進(jìn)入塑性階段,即剛度發(fā)生退化,而柱一般為小偏心受壓構(gòu)件,仍處于彈性或準(zhǔn)彈性階段.因此轉(zhuǎn)換大梁2面1r建筑設(shè)計(jì)_419j刪1一136一177574-4633553.388.I58一73299.i377".33.278A:挪j399.32】O98.4刪姍.5997l7&3.52柏18一一48320轉(zhuǎn)換集80

5、0x220Q4'0Q,22T39.9枷&7I11旺c.9W1356l3874.2162-474.9獬j堋.31.8-253,.跏,-26485j.578.:3490373I70.3坍1.3708'.5613.5一一轉(zhuǎn)換粱l200】(220Q170200412.1352-169.C62,4-439.9302-421.-80.7.21鼬687一652姍一383.33.5251.:7加"32933】"849.9n9036"1656一3655.0_42419j一轉(zhuǎn)換蘩soox22ooA'0407?.5一l24j.】78.-:45o.

6、1305j-462.7-.6322373.6,-479.5320.3_562.I-8.72刀.-7670刪】53309034.6169337222_4,一一'465轉(zhuǎn)換集600x220700/22(b)r(c)(d)圖2不同的梁寬對(duì)內(nèi)力分布的影響與上部各層梁的剛度比以及梁柱剛度比也隨之改變,從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換大粱與上部各層粱內(nèi)力分布的變化,而目前的分析手段都是按彈性方法進(jìn)行整體計(jì)算的.由于轉(zhuǎn)換大粱是整個(gè)結(jié)構(gòu)中最重要的構(gòu)件.因此有必要對(duì)該影響程度有一充分的了解和估計(jì),以確保結(jié)構(gòu)安全可靠.鑒于活荷載施加的不確定性,整體全過程彈塑性分析也無法實(shí)現(xiàn).因此進(jìn)行幾個(gè)方案的模擬計(jì)算以估計(jì)其偏離程度.其結(jié)果

7、如圖2所示罔中(a)一(d)均為恒載作用下的梁彎矩分布圖(彈性計(jì)算),為了避免粱自重不同而對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響,在模擬計(jì)算中設(shè)構(gòu)件白重為零.其中(a)為按本工程實(shí)際截面輸入的計(jì)算結(jié)果;(b)為增大轉(zhuǎn)換大梁截面寬度,上部各層粱按實(shí)際輸入的計(jì)算結(jié)果,以模擬施加預(yù)應(yīng)力后轉(zhuǎn)換大梁剛度的改變對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布的影響:(c)為減小上部各層梁截面寬度的計(jì)算結(jié)果.以模擬僅上部各層梁進(jìn)入塑性階段后剛度降低對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布的影響;(d)為減小轉(zhuǎn)換大梁和上部各層粱截面寬度(取不同比例)的計(jì)算結(jié)果,以模擬轉(zhuǎn)換大梁和上部各層梁進(jìn)入塑性階段后剛度降低對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布的影響從計(jì)算結(jié)果可以看出,采用不同的剛度的計(jì)算結(jié)果與彈性計(jì)算結(jié)果偏

8、離不會(huì)太大.一般在20%以內(nèi),因此在實(shí)際丁程中往往可以根據(jù)彈性整體分析結(jié)果進(jìn)行截面設(shè)計(jì),其原因如下:各構(gòu)件剛度比的改變對(duì)內(nèi)力不會(huì)造成太大的影響:T程設(shè)計(jì)巾構(gòu)件實(shí)際極限承載力與計(jì)算結(jié)果相比會(huì)有一定富余量;整體結(jié)構(gòu)是一個(gè)多次超靜定結(jié)構(gòu)體系,進(jìn)入塑性階段后混凝土結(jié)構(gòu)本身具有一定的內(nèi)力調(diào)整能力,即通過塑性變形進(jìn)行內(nèi)力重分布.需說明的是,由于轉(zhuǎn)換大梁是最重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,為了避免其過早進(jìn)入塑性階段,截面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮一定的安全儲(chǔ)備,尤其對(duì)跨中截面MflM更應(yīng)加以重視,建議控制在1.2左右.其中M應(yīng)包括次彎矩在內(nèi)的彎矩設(shè)計(jì)值,以確?？缰胁怀霈F(xiàn)塑性絞.2,裂縫寬度及撓度作為大型商業(yè)建筑,其活荷載所占的比例一般約

9、20%,因此本工程控制預(yù)應(yīng)力度入=0.60.7按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ1089)的公式(因本工程設(shè)計(jì)時(shí)GB500102002尚未實(shí)施)進(jìn)行抗裂驗(yàn)算.由于GBJ1089規(guī)范對(duì)裂縫控制較嚴(yán)格.故當(dāng)裂縫控制等級(jí)為二級(jí)時(shí),要求d=0.5,但在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中很難滿足這一要求.根據(jù)其它工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在裂縫驗(yàn)算時(shí)將裂縫控制等級(jí)適當(dāng)放寬.即允許出現(xiàn)裂縫但控制其寬度0.1mmGB500102002規(guī)范對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制作出了調(diào)整,即裂縫控制等級(jí)為級(jí)時(shí)最大裂縫寬度限值為0.2ram.筆者認(rèn)為對(duì)于轉(zhuǎn)換層預(yù)應(yīng)力梁.其裂縫控制值可定得稍嚴(yán)如控制在0.1mm內(nèi).以避免轉(zhuǎn)換層預(yù)應(yīng)力粱在正常使用階段出現(xiàn)可見微小

10、裂縫而帶來一定的負(fù)面影響,尤其對(duì)于特別重要或者較高的建筑更應(yīng)嚴(yán)格控制其裂縫寬度對(duì)于單個(gè)構(gòu)件的撓度計(jì)算方法及計(jì)算公式.規(guī)范也作出了明確規(guī)定,而對(duì)于這種空問受力結(jié)構(gòu)的撓度計(jì)算方法規(guī)范中并未作出明確規(guī)定.顯然采用全過程彈塑性分析可以得jJ較準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果,但就目前的分析手段在實(shí)際T程設(shè)計(jì)中運(yùn)用并不現(xiàn)實(shí),為此需進(jìn)行一定的簡(jiǎn)化處理.轉(zhuǎn)換大粱的撓度主要與轉(zhuǎn)換大梁本身的剛度互相鄰兩層柱的剛度有關(guān),而受其它層粱,柱剛度的影響則很小,可忽略不計(jì).轉(zhuǎn)換大粱長(zhǎng)期剛度與彈性剛度的比值可根據(jù)規(guī)范計(jì)算,而整體分析可計(jì)算出梁的彈性撓度,將彈性撓度乘以長(zhǎng)期剛度與彈性剛度的比值就可作為轉(zhuǎn)換大梁的撓度近似值,能滿足工程設(shè)計(jì)要求3

11、,預(yù)應(yīng)力損失本工程18.5m跨預(yù)應(yīng)力梁采用預(yù)應(yīng)力折線筋,由于轉(zhuǎn)角較大(最大0=8.6.),使得摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失,盯.也較大,為了減小損失值,在實(shí)際工程中可以采用兩端張拉又增加一次由于錨具變形產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失盯但必須通過計(jì)算比較才決定采用哪種張拉方式.因此對(duì)這兩種方案的預(yù)應(yīng)力損失盯盯.進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算,其結(jié)果見表1.圈3預(yù)應(yīng)力筋布筋剖面示意圖表1預(yù)應(yīng)力損失值對(duì)比計(jì)算結(jié)果表明.由于本工程預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度較小,故采用兩端張拉反而會(huì)增加預(yù)應(yīng)力損失.因此設(shè)計(jì)中采用一端張拉,以減少施工T序.三,預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題探討與GBJ1089規(guī)范相比.新的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB500102002)對(duì)預(yù)應(yīng)力部分

12、作了較大的修改調(diào)整,筆者根據(jù)對(duì)規(guī)范的理解.對(duì)以下幾個(gè)問題進(jìn)行初步探討,以供參考.1,界限受壓區(qū)高度(與GBJ1089規(guī)范相比.GB500102002規(guī)范對(duì)于界限受壓區(qū)高度'計(jì)算公式7.1.43中分母增加了一項(xiàng)(0.002/e.),即考慮0.2%的殘余變形,而預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力計(jì)算公式7.1.52中又未體現(xiàn)該殘余變形值,二者出現(xiàn)矛盾,即以x=(h.式7.1.52中計(jì)算得的應(yīng)力盯,若去掉公式7.1-43中的(0.002/e)則盯.筆者認(rèn)為0.2%的殘余變形實(shí)際上在張拉過程中已完成,設(shè)計(jì)中不宜再作考慮建筑設(shè)計(jì)2,次內(nèi)力在實(shí)際T程中靜定預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)是較為少見的.一般均為超靜定結(jié)構(gòu),對(duì)于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生

13、次內(nèi)力(次彎矩,次剪力,次軸力),GB500102002規(guī)范已明確規(guī)定次彎矩和次剪力應(yīng)參與內(nèi)力組合,并區(qū)分對(duì)結(jié)構(gòu)有利或不利而采用不同的分項(xiàng)系數(shù),但對(duì)于次軸力則未作出明確規(guī)定.由于柱(或剪力墻)的側(cè)向約束中存在次軸力.且一般為拉力,當(dāng)預(yù)應(yīng)力梁跨數(shù)較多,柱側(cè)向約束剛度與梁的軸向剛度之比不能忽略時(shí).施加預(yù)應(yīng)力必將對(duì)梁產(chǎn)生較大的拉力,若仍按受彎構(gòu)件進(jìn)行截面設(shè)計(jì)則會(huì)偏于不安全,對(duì)于多跨連續(xù)預(yù)應(yīng)力梁的中間幾跨尤其應(yīng)考慮次軸力的不利影響3,預(yù)留孔道水平凈距GB500102002規(guī)范對(duì)框架梁預(yù)留孑L道的水平凈距作出了更為嚴(yán)格的規(guī)定.即水平凈距不應(yīng)小于1.5倍孑L道外徑,這給設(shè)計(jì)及施工帶來了一定困難,如梁寬為600(800)mm時(shí)最多能預(yù)留290(39O)孔道,要滿足要求只有2個(gè)途徑.即增大梁寬或布置多排預(yù)應(yīng)力鋼筋.對(duì)于大跨度結(jié)構(gòu)而肓,梁白重產(chǎn)生的內(nèi)力比例較大.增大梁寬較不經(jīng)濟(jì).故一般不采取該法.而布置多排預(yù)應(yīng)力筋將降低內(nèi)排預(yù)應(yīng)力筋的h其界限受壓區(qū)高度Xb也相應(yīng)減小,當(dāng)梁彎矩較大時(shí)為滿足XX就必須增加受壓區(qū)的普通鋼筋.筆者認(rèn)為預(yù)留孑L道水平凈距可適當(dāng)減少,因預(yù)應(yīng)力筋水平之問的擠壓作用很小.反而豎向凈距應(yīng)適當(dāng)加大或采取有效構(gòu)造措施,以避免外排預(yù)應(yīng)力筋在張拉過程中壓碎內(nèi)排預(yù)留孑L道.對(duì)于