现浇预应力混凝土双向板设计

现浇预应力混凝土双向板设计

摘要：随着我国经济的飞速发展，建筑业也得到了长足的进步，因此混凝土现浇双向板也得到了广泛的应用。对此，笔者根据个人多年来的相关行业工作经验，并结合我国建筑行业实际情况对混凝土现浇双线板的设计进行分析，并通过对黑龙江省某市一建筑的现浇预应力混凝土双向板的设计进行详细分析，并提出几点建议，希望可以起到抛砖引玉的目的，推动我国建筑行业的可持续发展。

关键词：现浇预应力混凝土；双向板；设计；计算

中图分类号：tu528.571文献标识码： a 文章编号：

前言

建筑行业的蓬勃发展造成了现浇预应力混凝土双向板的广泛使用，本文通过对现浇预应力混凝土双向板的设计进行分析，再通过实例对其材料选择、预应力工艺及线型等设计过程进行详述，希望可以为同类工程设计提供了参考。

2、现行规范中现浇双向板的常用设计方法

2.1、弹性理论

即根据板的不同支承情况，编制表格，计算时根据板长短边长之比，查出弯矩系数，便可按公式m=表中系数×计算出弯矩，它主要是根据小挠度弹性薄板理论得出的。

其中：——均布荷载设计值；——短边计算跨度

2.2、塑性理论

即塑性铰线的理论。它是假定破坏图式——由塑性铰线使双向

板构成一个几何可变体系，然后求出这些板的承受荷载，称为极限荷载。计算中假定:

(1)塑性铰在弯矩最大处；

(2)分布荷载为直线，活载满布；

(3)节板为刚性板，变形集中在塑性铰处；

(4)塑性铰线上只有一定值的钣线弯矩。

设计时只需已知板厚，支承梁宽及长短边之比g，再指定a、b，便可从中间板格依次向周边板格进行计算。计算中主要依据虚功原理，可计算出相应的mx，my等。

2.3、防止其它破坏形式的一些方法

2.3.1、跨中正弯矩处钢筋弯起一部分伸入支座，如果过早弯起，可能该处先于跨中出现塑性铰。

2.3.2、如果活载不按上述假定的满布而是棋盘布置时，区格会发生图示破坏。因为支座上承受负弯矩钢筋伸出长度不够；过早截断或弯下造成的。

对于这两种破坏形式的控制其实并未采用其它设计方法，它仍然是采用塑性理论，只是采用了一些构造规定，所以本文不单独进行分析。

3、工程实例

黑龙江省x市xx建筑为四层的砖混结构，其顶层的中间部分房屋将作为大厅，为满足使用功能的要求，该大厅的屋盖结构需做成平板。同时该建筑设置的沉降缝也恰好在大厅通过，为满足沉降缝

布置的要求，把大厅的平板结构分成两部分，形成三边支承，一边自由的两块双向板，大厅的顶板平面布置如下图所示。由于板承受荷载大，跨度大，且两块板的长宽比接近1：1，因此，决定采用两块现浇预应力混凝土双向平板。

3.1、截面、材料及预应力工艺的选择

根据板跨度、变形及裂缝的限制条件，取板的截面高度为300mm，现浇预应力混凝土双向板采用强度等级为c40混凝土，预应力筋取抗拉强度标准值= 1860n/mm2的低松弛钢绞线，张拉控制应力为= 0.75，预应力工艺为无粘结，一端张拉，张拉端采用xm15-1单孔夹片锚，锚固端采用挤压锚。非预应力筋采用hrb335级钢筋。

3.2、荷载统计及内力计算

经统计分析，恒载标准值为13.5kn/m2，活载标准值为

0.75kn/m2。用有限元软件sap2000n 对板i和板ii进行有限元分析，得到：

平行于x方向板单位宽度的内力控制截面在板中心点偏左，经计算x方向控制截面弯矩设计值为mx；荷载按标准组合和准永久组合计算的板x 方向控制截面的弯矩分别为msx、mlx；平行于y方向板单位宽度内的内力控制截面在自由边中点，经计算y方向控制截面弯矩设计值为my；荷载按标准组合和准永久组合计算的板控制截面的弯矩分别为msy、mly；板ii与板i的内力分布类似，两块板控制截面内力值如表1所示。

3.3、预应力筋作用线的选取

为了便于预应力筋的张拉、考虑锚垫板的布置及防火要求等因素，板选取预应力筋作用线如下图(a)、(b) 所示。板ii选取预应力筋作用线如下图(a)、(c)所示。

3.4、计算确定控制截面预应力筋及非预应力筋用量该工程的工作环境为室内一般环境，据工程经验，现浇预应力混凝土板预应力度可取为0.75。按受弯承载力要求分别计算出板i及板iix、y 两个方向控制截面预应力筋及非预应力筋用量。

3.5、板中每单位板宽控制截面内力都是变化的，考虑施工的方便，板中其他单位板宽预应力筋及非预应力筋的计算与布置同控制截面预应力筋的计算与布置，如下表所示。

4、计算方法及结果分析

通过上述实例分析，双向板采用塑性理论设计时能合理调整钢筋布置，克服支座钢筋拥挤，简化配筋，方便施工。通过理论分析和事实证明:

4.1、塑性理论设计使板在破坏时有较多截面达到极限强度，充分发挥板的潜力，且有效节约钢材。

4.2、在塑性设计方法中实际忽略了钢筋硬化的影响，而实际中由于板的配筋率较低，钢筋硬化会提高板的强度。另外，设计中假定竖向荷载仅由板弯曲作用承受，实际另有一部分荷载由薄膜作用承受，只是确定数值很困难，所以设计中未考虑。

4.3、如果能区分清楚正常使用和承载能力极限状态就会发现用

塑性设计能满足裂缝控制的要求。因为塑性铰形成的过程: 开始加载（i）——受拉砼开裂(ii)受拉钢筋屈服（iii形成钢筋铰）——截面破坏。内力重分布过程: a: 裂缝形成并开展，b: 形成塑性铰完成内力重分布。而规范规定结构在正常使用状态下不应出现塑性铰，所以实际上应为: a过程对应变形裂缝验算；b过程对应塑性铰完成过程。所以完全能满足裂缝控制要求。

5、对实际工程中现浇双向板设计的几点建议

5.1、板厚：板厚对经济和自重的影响较大，但不能盲目的加大板厚。只要大于等80mm按构造规定采用。

5.2、砼等级：板不宜采用过高强度的砼，如果强度过高发挥不充分容易产生收缩裂缝(常用c30)。

5.3、支座负筋：规范规定φ8a200为最小，但实际工作中常提高到φ10a200。其实只要符合强度等级要求，并没有必要提高该配筋，采用其它措施便可达到要求。

总结

由于种种原因，我国建筑行业长期处于一种缺乏统一的信息化标准规范以及完善的市场体系，在正常的施工建设中总是存在着一些设计问题。因此，作为一名建筑师，我们的首要职责就是要为建筑物的质量安全负责，特别是当中的现浇混凝土双向板等关键构件的设计，以确保构件发挥正确的功能，确保人名群众的生命和财产安全。

参考文献: