预应力大跨度无梁楼盖结构设计与施工探究

预应力大跨度无梁楼盖结构设计与施工探究

摘要: 文章结合实例通过办公楼预应力无梁楼盖结构建筑方面的计算、比较，确保工程预期效果。

关键词: 预应力, 无梁楼盖, 设计, 施工

Abstract: The paper combines with through the office building prestressed flat slab floor structure building of calculation, comparison, and ensures the project the expected effect.

Key Words: prestressed, flat slab floor, design, construction

1 工程的概况

某一办公楼属于框剪的建筑结构，共有2幢，没幢楼有16层，该办公楼的建筑的总高度是55．40m，其中：该办公楼的底层的层高是4.80m；它的第二层的层高是4．40m；从第三层开始到第14层，每一层的层高均是3．25m；该办公楼的第15层的层高是3．50m；它的顶层的层高是3．70m。在设计初期，原本打算使用梁板结构的建筑形式来建这一办公楼，通过计算得出：框架梁截面的尺寸应当为400mm X 700mm；而次梁截面的尺寸则应为300mm X 550mm。通过对业主要求的征集，开发商决定把这一办公楼的顶层的部分设计成为一种大空间的活动的场所，这就要求净空高度应尽可能最高，至少应在3.40m之上，只有这样才能够满足美观与使用功能等方面的要求。但是，受日照等多方面因素的影响，根本没办法调整这一建筑的总高度，因此为了能够满足上面的要求，设计者与施工者决定使用预应力无梁楼盖的建筑形式。

2 设计方案

2．1计算模型

基本板单元的情况见下面的图1：

图1基本受力板单元

这一办公楼使用的是无梁楼盖结构的体系，它所设计的混凝土的强度的等级是C40：恒载为9。25kN／m ，活载为2kN／m ，板厚为230mm；在建造过程中所使用的布筋方式主要有两种（详见下文）。

2．2选择布筋设计的方案

2．2．1布筋的方案一：使用的是一向均匀布置、一向集中布置的方案(具体情况详见下图2)。

X向的预应力索使用的是集中布置的方案，而且将其布置在各离柱边(柱宽)1．5倍的范围之内；由于Y向的跨度是相同的，因此采用均匀布置的方案布置Y向上的预应力索。

图2 方案一布筋方式

（1）估算预应力筋

估算均匀布索方向上的数量：我们以30%的预应力的损失为参考，每一根预应力索的有效的预应力应是：Npl=0．7 X 1860 X 0．7 X 140=127．6kN，而每米所需要的预应力应当是：Np=9．25 X(0．7 X 8．4)X(0．7 X 8．4)／8／0．112=356kN，因此每米所需要的预应力索的根数应当是356／127．6，得出的结果是2．8根。我们将两根作为一束，那么就能够确定成每隔700mm为一束。

（2）采用集中布置方式的柱上板带的预应力索

我们估算另一个方向时，所使用的原则为：将预应力损失相差不大这一条件作为前提，那么这两个方向上的预应力索的跨度的比值与根数的比值应当一致。因此：9.75m的跨中跨柱上板带的计算方法是26×9．75／8．75=29根，边跨柱上的板带的计算方法是29／2=15根；7.75m的跨中跨柱上板带的计算方法是20×7.75／8.75=l8根，边跨柱上板带的计算方法是l8／2=9根，我们把上述数据录入软件，以进行进一步的计算。

2．2．2 布筋的方案二：在布置时分成柱中板带与柱上板带(具体情况详见图3)：

我们以上面的计算结果作为参考，在对两个方向上的预应力索进行分配时遵循60%的柱上板带与40%的柱间板带的比例，以此进行计算。

图3方案二布筋方式

2．2．3对两种方案的计算结果进行对比

注：挠度值是1．0×恒+1．0×活+1．0×预应力所产生的挠度；而通常板的控制挠度应是8400／300=28ram

2．2．4 选择方案

方案一的设计非常的合理。根据荷载平衡法，针对双向板，为了可以达到静力平衡，应当在和均布预应力筋(“主”预应力筋)垂直的方向布置另外的一组预应力筋(“次”预应力筋，预应力筋的集中布置)，这样就能够在主预应力筋产生向下力的区域之中出现一个向上的力。因为由“主”预应力筋系统所产生的向下的力，仅仅在起反弯点间的极为狭窄的范围内才能出现，因此“次”预应力筋系统就必须在“主”预应力筋的反弯点间的那一狭长板带内的范围里进行集中设置。向上的力能够在柱中板带“主”预应力筋系统中产生出来，向上的力也能够在柱上板带(除柱区域之外)“次”预应力筋的系统中产生，如此一来，除了柱区域内，很大一部分的板内都产生了近似均匀的向上的力。所以能够在投入使用时表现出良好的结构性能，它的极限承载力也能够达到设计的要求；同时能够确保现场施工的方便，有效的避免了无粘结预应力筋的编网工序，使施工的质量得以保障。

方案二：它的结构性能和第一种方案极为类似，然而这一方案的现场施工并不十分的方便，不容易控制施工的质量。

2．3选择抗冲切的设计方案

2．3．1在集中反力作用的情况下不配置弯起钢筋与箍筋的无粘结的预应力混凝土板，计算它的冲切承载力时能够使用下面的公式：

F1=8.75×8.75×（1.4×2×0.98+1.35×9.25）=1106kN

（0.6f1+0.15σpom）umho=（0.15×1.23+0.6×1.71）×（4×910）×210=925kN

上面的计算公式之中的F1指的是集中反力的设计值；f1指的是混凝土的轴心抗拉强度的设计值；σpom指的是由有效预应力所产生的混凝土的平均的预压应力，如果两个方向上的平均预压应力出现不同的情况，需要取加权平均值；ho指的是截面的有效高度；um指的是距集中反力的作用面积的周边ho／2处的周长。由于F1是大于（0.6f1+0.15σpom ）umho的，因此应当使用设置剪力架、设置箍筋、或者是设计弯起钢筋的形式。

2．3．2在对弯起钢筋与箍筋进行配置时，计算无粘结的预应力的混凝土板的冲切承载力我们使用的是下面的公式：

在配置3υ20@150mm的弯起钢筋时（HRB355），范围柱边出去1.5m，（0.3ft+0.15σpom）umho+0.8fττAττsinα=（0.3×1.71+0.15×1.23）×（910×4）