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预应力预制框架结构设计及应用构件设计


在上篇预应力预制框架结构设计及应用结构设计中我们?#21592;?#19994;爱多邦项目中的装配整体式预应力框架结构有了部分的了解接下来为大家带来预应力预制框架结构设计及应用构件设计


项目概况

本项目位于上海?#26143;?#28006;区赵巷新城青湖东路南侧北淀浦河路北侧基地面积27938平方米总建筑面积83000平方米地上建筑面积57000平方米容积率2.0本建筑为配套商业建筑结构形式为预应力框架结构地上2层层高4.5米建筑总高度为11.0米建筑面积1166平方米建筑耐火等级二级屋面防水等级级


图1.项目效果图


构件设计

1构件拆分

构件拆分时需要充分考虑以下要点避免拆分对结构产生不利影响?#34382;?#24212;充分减小现场吊装支撑模板粉刷等工程量?#34382;?#24212;考虑现浇节点位置和节点处理方法


本工程柱子采用预制柱梁则采用半预制叠合?#28023;?#27004;板采用SP 预应力空心叠?#19979;?#26495;图78这种拆?#22336;?#26696;的优点是现场的模板和粉刷工作量达到最小缺点则是梁柱节点区钢筋密集需要考虑钢筋的碰撞问题


图7.结构构件拆分示意图


图8.结构构件拆分示意图


2构件的结构设计

根据规程装配整体式框架结构除按照现浇框架结构设计计算出构件截面配筋和核心区验算外还需要进行叠合梁竖向接缝的受剪承载力设计地震状况下的预制柱底水平接缝的受剪承载力设计预制构件在脱模翻转运输安装等短暂工况下的施工验算以及水平叠合构件的施工阶段验算


2.1接缝抗剪设计

框架柱端和框架梁端面均设置抗剪键槽键槽抗剪设计计算依据规程相应章节并满足构造要求


1 框架柱底水平受剪承载力与键槽尺寸无关因此键槽设置以安装便利为原则本次键槽尺寸为200mm200mm40mm(长?#37327;?#28145;)结构计算得出柱受压柱底剪力设计值为430kN通过截面钢筋为=0.8N +1.65A=2 209kN430kN接缝满足要求


2以预应力梁为例梁端键槽剪力设计值为900kN通过截面钢筋为


=0.04+0.06+1.65A=1000.9kN900kN未考虑预应力有利作用接缝承载力满足要求


2.2 构件计算

预制构件的设计除满足结构设计要求外还要对构件制作运输和堆放翻转安装等短暂工况下的承载力变形裂缝控制进行验算装配式混凝土结构的施工验算是预制构件设计的重要内容之一对结构配筋计算影响较大有时甚至成为决定性因素


图9.梁计算模型


对于叠合梁叠合板等构件的预制部分以及SP 预应力空心楼板只在梁底和板底设置纵向钢筋上部不设钢筋或只设构造钢筋因此需要严格控制吊点的位置防止吊点处?#21644;?#30697;过大构件顶部开裂对于不?#24066;?#20986;现裂缝的预应力混凝土梁和预制柱可取正?#21644;?#30697;相等的原则此时吊点设置在0.207L处[4]图9预制?#21644;?#27169;堆放及吊装工况下支点位置完全相同脱模运输吊装各工况的动力系数均取1.5由于脱模阶?#20301;?#20957;土强度未达到设计强度因此仅以脱模工况为例进行承载力和裂缝验算即可预制柱还需对构件翻转工况进行验算图10具体计算参考混凝土结构工程施工规范GB50666的相关章节


图10.柱翻转工况力学模型


2.3 预制柱的安装支撑计算

预制柱的安装需要考虑柱底混凝土的养护强度要求和斜支撑的承载力要求


2.3.1 柱底现浇混凝?#35010;?#25252;强度要求

柱底现浇混凝?#35010;?#25252;强度要求的确定以柱子无法压碎垫块下混凝土为原则可以按照以下公式确定



式中 与施工?#26041;?#30340;混凝土立方体抗压强度相对应的抗压强度标准值MPa

   预制混凝土柱的等效自重动力系数取1.2

   垫块的面积


2.3.2 斜支撑的承载力要求

预制柱斜支撑的数量原则上中柱设置4 个边柱设置3 个角柱设置2 个柱安装过程中斜支撑承载力所产生的稳定力矩应当大于重力和风力产生的侧翻力矩受力模?#22270;?#22270;11


图11 柱支撑工况力学模型图


稳定状态下



最不利工况下取e=b/2则



此时计算出的T 为斜支撑轴力同样可以作为斜撑埋件的承载力要求


2.3.3 水平叠合构件施工计算

混凝土结构设计规范GB500102010中已经对水平叠合构件不同阶段的结构形式和荷载取值作了详尽的规定但本工程是部分预应力工程因此预应力梁在预应力施工完成前应按照第一阶段考虑荷载与第二阶段中的施工阶段荷载相同


1本工程采用大开间布局使用阶段的商业活荷载和内隔墙荷载取值3.5+1=4.5kN/m2 施工活荷载取值1.5kN/m2荷载取值按使用阶段选取该阶段结构分析已经给出不用再次计算


2施工过程中荷载的传递方式是SP 楼板?#21512;?#26609;因此需要分别验算各构件同时控制构件间荷载传递


3要求柱套筒灌浆料达到设计强度40MPa才能吊装?#28023;?#22240;此柱子可以按照支座考虑SP 板在施工阶段不需要进行支撑但考虑到主梁承担的楼板面积为100.8m2传递到梁的荷载过大因此考虑在SP 板两端设楼板支撑要求能全部承受楼板荷载预制叠合梁经计算设置重型盘扣支撑架步距1.2m单根立杆承载力100kN


3构件的构造和连接

3.1 预制柱的构造

预制柱的构造包括套筒区的箍筋保护层净间距等构造柱端抗剪槽和粗糙面设置柱底键槽的?#29260;?#26500;造柱底?#35272;?#35774;置以及主筋避让引起的抗震构造钢筋的设置吊装引导钢筋的设置等其中?#35272;?#25509;地埋件的设计还应考虑到保护预应力筋不受雷击强电流的影响预制柱顶部设置?#21644;?#24231;便于调整梁底标高和梁的水平位置在无支撑叠合梁中托座需要进行抗剪验算


3.2 叠合梁的构造

梁柱接头内梁筋采用搭接方案因此需要将梁筋偏置避免梁柱接头钢筋碰撞梁筋的不对称布置和X 向梁底筋还需要做抬高布置尽管经过了抗扭验算和端部强度验算但不满足构造抗裂要求需要增加构造钢筋图12


图12.钢筋抬高端增加构造钢筋


3.3 预应力梁柱接?#26041;?#28857;构造

合梁的构造由于预应力锚具尺寸较大不可避免地对柱子钢筋位置造成影响为了节约空间本工程采取了预应力筋集中布置的方案在预制梁中埋设一根80 的预应力波纹管图13该方案有以下优点波纹管布置在梁轴线上不会对箍筋和纵筋造成影响?#34382;?#26609;内侧主筋增大间距避开预应力锚头由于主筋开外侧布置其内部空间相对较大方便锚具安装


图13.预应力梁柱接?#26041;?#28857;图


图14 预应力筋张拉端和固定端结构图


考虑到预应力筋张拉端锚具需要做保护措施会形成一个突出的封锚为减小预应力封锚对建筑的影响先采用一端张拉一端固定的方案图14对于顶层边节点增设插入12 的倒U 型筋且距离梁筋锚固端最近的倒U 型箍筋应采用并列双层筋图15


图15 顶层边节点做法图


3.4 宝业大和新型外墙板的连接

由宝业集团和日本Daiwa House 合作的宝业大和新型外墙板具有工业化程度高节能环保等优点拥有较好的市场前景图16它与结构体之间采用点式干挂连接结构体上预埋好埋件现场焊接或者螺栓连接施工效率高同时不破坏外墙板的防水构造和保温性能


图16 宝业大和新型外墙板构成图


参考?#21335;?

[1]卢家森,吴金虎,郑振鹏.庙三110kV变电站预制混凝土框架结构设计[J].建筑结构.2014441324-28.

[2]建筑标准设计?#25216;?5SG-408. SP预应力空心板[S].中国建筑标准研究院.

[3]?#25112;?有粘结与无粘结预应力砼梁力学性能比较研究[D].大连海事大学,2012.

[4]JGJ 12014装配式混凝土结构技术规程[S].?#26412;?#20013;国建筑工业出版社2014.

[5]赵勇,王晓峰.预制混凝土构件吊装方式与施工验算[J].住宅产业.2013(03)Z1期.

[6] GB 500102010混凝土结构设计规范[S].?#26412;?#20013;国建筑工业出版社2010.

[7]上海建筑产品企业应用标准SQBJ/CT082-2014.RUENTEX预制装配整体式混凝土房屋结构体系技术规程RUENTEX体系[S].上海上海市建筑建材市场管理总站2014.

[8]王众,樊骅.?#31243;?#24314;设工程信息管理[J].住宅科技.2014(11).


来源宝业上海建筑工业化

中国装配式建筑产业联盟专家智囊团

覆盖?#27573;?/p>

     全网频?#26639;?#30422;我国34个省级行政区下设332个市级频道共2861个县级频道为全国县域招商引资产业园区规划等提供一站式招商引?#39318;?#19994;服务

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