某体育馆大跨度预应力框架梁设计
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广东土木与建筑
!""# 年第 ! 期
某体育馆大跨度预应力框架梁设计
劳新龙
（ 广东省建筑科学研究院
李小波
广州 !"’!’’） （ 广州瑞达实业有限公司 广州 !"’’’’ ）
【 摘要】 本文介绍了某中学体育馆 %!# 跨有粘结预应力混凝土大跨度梁的设计、 施工及端部特殊处理 等情况。 【 关键词】 大跨度梁 有粘结预应力混凝土 端部构造
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内力计算 采用 7896 分析结构内力， 在其结果中查
［ (］
应力梁处于屋面， 属中等侵蚀性环境。 根据文献 ［ 的研究结果， 裂缝控制及抗裂验算公式为： 2］ 短期组合：s sc - s pc£ 1.5 f tk 长期组合：s lc - s
pc
出作用在框架梁上的各项荷载（ 主要查次梁传 给框架梁的内力） 。再采用 ,:%9"/# 进行预应
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内力分析 荷载计算 包括板、 面层、 天花 屋面荷载取 3/#45 $"（
吊顶及活荷载， 其中活荷载为 (/&45 $"） 。 修正后的基本风压值取 #/345 $"， 地面粗 糙度取 6 类。 远震， 抗震等级按 3 度地震， ! 类场地土， 三级考虑。
%
抗裂控制原则 本工程地处沿海地区的广东省东莞市， 预
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张拉端构造措施 预应力筋张拉端的设置作了一些精心的
考虑， 以使得张拉端可以设计计算的要求。
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主要设计结果 经多次验算， 012" 梁 配 +(! 3"$#+(； 012+ 本工程已于 ";;: 年投入使用， 直至目前仍 未发现任何结构的损坏。 （ 下转第 . 页）
梁配 (+4! "$#+(， 详见预应力设计图纸。
题 " 第九届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会
（ 上接第 !6 页） 参 考 文 献
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中国建筑科学研究院 " 多层及高层建筑结构空间分 析程序 #$%&’"(
论文集： *!1!( ， !--/"!(
3$4 !!56-
建筑抗震设计规范
2
吕志涛等 " 高 效 预 应 力 框 架 抗 震 配 筋 探 讨 " 高 效 预 应力混凝土工程实践 " 北京： 中国建筑工业出版社，
s lc - s
pc
两者均满足要求， 该梁其余截面在使用期 间不产生拉应力。 预应力筋产生的反拱基本抵消了外荷载 及自重产生的挠度， 挠度仅约 "#+.--， 使用性 能优良。 经计算， 仅预应力筋已能满足极限强度要 求， 普通钢筋只需按构造配置。实际上梁上部 配普通钢筋 "$!+$7 使得普通钢筋足以承担极 限弯矩的 $)8 ， 以增强结构的延性， 下部配 +)
层） ， 平面尺寸为 !"#$%!#， 内部设置室内篮球 场。由于功能要求， 室内必须采用大空间， 因而
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设计特点 在该设计中由于梁跨度较大， 存在有几个
难点： 一是裂缝及挠度控制的问题； 二是大跨 度梁的抗震问题； 三是如何合适协调梁、 柱刚 度比问题， 减少柱端弯矩。 屋面主框架梁采用有粘结预应力结构， 混 凝土强度等级为 ,-’。次梁及板采用普通钢筋 混凝土结构。屋面采用结构找坡 ". ， 梁跨中标 高 "+(-!#， 梁支座标高 "+("’#。
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陈晓宝， 陈飞 " 预应力混凝土建筑结构设计系列软 件 *+,%)"(" !--."/
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东南大 学 预 应 力 工 程 研 究 所 ， 江苏省土建学会预应 力学术委员会， 华 东 预 应 力 技 术 联 合 开 发 中 心" 预 应力混凝土结构抗震设计规范（ 讨论稿） " !--/"0
［ $］
的有效应力 # 56*")++, --+。短期和长期组合 经计算其结果如下：
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s pe A p M M sc -( ! + ) W W A = 2.02 N mm 2 £ 1.5 f tk = 3.675 N mm 2 = s pe A p M M lc -( ! + ) W W A = -0.08 N mm 2 £ 0 =
我们的抗裂控制是偏严的。本工程根据以上原 则设计，可保证框架梁在正常使用期间不开 裂， 梁的挠度很小。
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预应力筋布置 通过计算， 框架梁的跨中弯矩远大于支座
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该截面处配筋指标 *)#!)!9)#!$ ， 满足预应
［ /］ :］ 力结构抗震要求 ［ 。
弯矩， 其控制截面为跨中。为满足跨中的抗裂 要求， 必须布置较多预应力筋， 同时又不能使 支座因外加预应力较大而导致梁下截面开裂， 并能有效降低柱端弯矩， 减少柱配筋， 方便预 应力筋在端部锚固。因此在预应力筋的布置上 我们采取了一些巧妙的布置。 根据框架梁的弯矩分布情况， 采用传统的 曲线布筋或直线布筋难以达到设计要求。经过 多次比较，预应力筋布置采用了混合形式， 即 在框架梁中既布曲线筋， 又布直线筋， 既满足 了框架梁跨中的抗裂要求， 又很好地降低了边 柱的柱端弯矩， 减少柱的配筋， 改善整体抗震 性能（ 在边柱与梁相交结点处， 预应力筋越靠 近梁下部， 越能减小柱端弯矩） 。
［ "］
力框架梁设计，以 ;<=" 为例计算简图和恒载 弯矩图见图 & 和图 *。
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考虑到本工程的预应力结构为非常重要
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广东土木与建筑
!""# 年第 ! 期
以 012+ 为例，该梁跨中截面处预应力筋
的承重构件， 一旦因梁弯曲造成跨中或支座出 现裂缝， 将严重影响使用， 因此框架梁的抗裂 性能及挠度控制是设计的关键。我们采用的抗 裂设计原则较文献［ 的建议略偏严格， 如按 !］ 荷载短期效应组合进行计算时， 梁关键截面受 拉 边 缘 混 凝 土 产 生 的 拉 应 力 不 超 过 "#$!%& （ ’() 混凝土 !%&*+#($, --+ ，即拉应力限 值 为 ；按荷载长期效应组合进行计算 !#./$, --+） 时， 梁关键截面受拉边缘混凝土不出现拉应力。 文献［ 规定， 在正常使用状态时， 分荷载 (］ 的短期效应组合和长期效应组合二个组合， 这 两个组合分别对应于欧洲规范 + 的不常遇组 合及准永久组合 ， 因此从荷载效应组合来看，
!""# 年第 ! 期
劳新龙等： 某体育馆大跨度预应力框架梁设计
(3
（ 柱底） 柱顶） ， 采用 %"& 混凝土。详 !"###$$ （ 见图 ’。 预应力钢筋采用高强度低松弛钢绞线， 强 度等级为 ()*#+,- ， 规格为 ! .(&/"’。锚具采用 预应力筋埋设于金 01+ 系列夹片式群锚锚具。 属波纹管内。
0
吕志涛， 杨 建 明" 部 分 预 应 力 混 凝 土 框 架 结 构 的 预 应力度及配筋选择" 华东预应力中心论文选编 （ ： !--(1!--’ ） *!’1!2 ， !--’"!)
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陶 学 康" 后 张 预 应 力 混 凝 土 设 计 手 册" 北 京 ： 中国 建筑工业出版社， !--/"!(
+(" "、 %轴框架 预应力梁 /01" 跨度为 !#*+!#*!#， 梁宽 中间 +!# 跨梁跨中高 +%!’##， 边跨梁 !’’##， 边支座处梁高 +’’’##， 梁结构找坡。边柱尺寸 为 )’’## $"+’’##， 中 柱 尺 寸 为 )’’## $ 采用 ,+! 混凝土。详见图 %。 2’’##， +(+ &&’轴框架 预 应 力 梁 /01+ 跨 度 为 %!#， 梁 宽 !’’##，梁跨中高度 +%!’##，边支座处梁高 梁结构找坡。支座处加腋， 为 )’’## +’’’##， （ 高） 长） 。 柱 尺 寸 为 )’’##$"+’’ $-’’’## （
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应改进技术， 大力发展先进、 实用、 技术含
量高的新型砌体材wenku.baidu.com。
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3$4 !(56-
混凝土结构设计规范
陶 学 康" 预 应 力 混 凝 土 的 裂 缝 控 制 及 抗 裂 设 计 问
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（ 上接第 )6 页） 建筑技术的高速发展也对墙体材料提出了更 高的要求，并随着我国科技水平的迅速发展， 钢纤维混凝土和树脂混凝土、 高综合性能陶瓷 材料、 金属超塑技术、 新型高分子材料和高强 度工程塑料技术的日益成熟，为新型砌体材料 广东地区目前使用的砌块材料， 还存在这 样或那样的缺点，一个工地在进行砌体施工 时， 往往不得不采用两种或两种以上的砌块材 料， 这样就造成了施工的繁复， 影响了工程的 进度和质量。同时， 人们生活水平的不断提高， 的开发带来广阔的前景。 同时， 开发新型砌体材 料可以缩短与国外先进技术的差距，促进新型 砌体材料的升级优化和产业结构的调整，创造 出优质名牌产品，取得良好的经济效益和社会 效益。
施“ 工程目标法管理” 一年多来， 工程向计划最 终目标一步步推进。工程质量创优， 投资控制， 计划进度等向业主承诺的三大目标已全面达 到。工程项目由于采用高技术含量的建筑施工 新技术、 新工艺而被建设部列为“ 第三批全国
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3
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何永祥： 工程目标法管理
一种工程总承包施工管理的新模式
!""# 年第 ! 期
综合应用新技术示范工程” ， 由于全面实施省、
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实施“ 工程目标法管理” 模式的成效与体会 广东奥林匹克体育场工程总承包施工实
市、 集团的文明施工的有关规定而被广东省建 设厅授予 “ 广东省建筑工程文明施工样板工 地” ， 安全生产实现“ 六无” 而被广州市安全生 产委员会授予“ 安全生产最佳样板工地” ， 也曾 先后多次接受国内外建筑同行和省市领导的 视察检查，本工程所取得的成绩均已获得认 可， 所有这一切说明了“ 工程目标法管理” 模式 在工程总承包施工管理中是可行的和成功的。
柱距较大， !&" 轴为 "’(’#， #&$ 轴为 !(’#，
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工程概况 某中学体育馆为单层体育馆 （ 局部有夹
"&# 轴为 )#， "、 % 轴主跨度为 !*+!*!#， & 防 &’轴主跨度为 %!#。因考虑到采用网架后，
锈及维护较困难，决定采用钢筋混凝土结构。 经多方比较， 采用现浇预应力结构。其平面布 置详见图 " 及图 + 。
广东土木与建筑
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某体育馆大跨度预应力框架梁设计
劳新龙
（ 广东省建筑科学研究院
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【 摘要】 本文介绍了某中学体育馆 %!# 跨有粘结预应力混凝土大跨度梁的设计、 施工及端部特殊处理 等情况。 【 关键词】 大跨度梁 有粘结预应力混凝土 端部构造
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内力计算 采用 7896 分析结构内力， 在其结果中查
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应力梁处于屋面， 属中等侵蚀性环境。 根据文献 ［ 的研究结果， 裂缝控制及抗裂验算公式为： 2］ 短期组合：s sc - s pc£ 1.5 f tk 长期组合：s lc - s
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出作用在框架梁上的各项荷载（ 主要查次梁传 给框架梁的内力） 。再采用 ,:%9"/# 进行预应
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内力分析 荷载计算 包括板、 面层、 天花 屋面荷载取 3/#45 $"（
吊顶及活荷载， 其中活荷载为 (/&45 $"） 。 修正后的基本风压值取 #/345 $"， 地面粗 糙度取 6 类。 远震， 抗震等级按 3 度地震， ! 类场地土， 三级考虑。
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抗裂控制原则 本工程地处沿海地区的广东省东莞市， 预
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建筑抗震设计规范
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吕志涛等 " 高 效 预 应 力 框 架 抗 震 配 筋 探 讨 " 高 效 预 应力混凝土工程实践 " 北京： 中国建筑工业出版社，
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两者均满足要求， 该梁其余截面在使用期 间不产生拉应力。 预应力筋产生的反拱基本抵消了外荷载 及自重产生的挠度， 挠度仅约 "#+.--， 使用性 能优良。 经计算， 仅预应力筋已能满足极限强度要 求， 普通钢筋只需按构造配置。实际上梁上部 配普通钢筋 "$!+$7 使得普通钢筋足以承担极 限弯矩的 $)8 ， 以增强结构的延性， 下部配 +)
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设计特点 在该设计中由于梁跨度较大， 存在有几个
难点： 一是裂缝及挠度控制的问题； 二是大跨 度梁的抗震问题； 三是如何合适协调梁、 柱刚 度比问题， 减少柱端弯矩。 屋面主框架梁采用有粘结预应力结构， 混 凝土强度等级为 ,-’。次梁及板采用普通钢筋 混凝土结构。屋面采用结构找坡 ". ， 梁跨中标 高 "+(-!#， 梁支座标高 "+("’#。
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陈晓宝， 陈飞 " 预应力混凝土建筑结构设计系列软 件 *+,%)"(" !--."/
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东南大 学 预 应 力 工 程 研 究 所 ， 江苏省土建学会预应 力学术委员会， 华 东 预 应 力 技 术 联 合 开 发 中 心" 预 应力混凝土结构抗震设计规范（ 讨论稿） " !--/"0
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劳新龙等： 某体育馆大跨度预应力框架梁设计
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（ 柱底） 柱顶） ， 采用 %"& 混凝土。详 !"###$$ （ 见图 ’。 预应力钢筋采用高强度低松弛钢绞线， 强 度等级为 ()*#+,- ， 规格为 ! .(&/"’。锚具采用 预应力筋埋设于金 01+ 系列夹片式群锚锚具。 属波纹管内。
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吕志涛， 杨 建 明" 部 分 预 应 力 混 凝 土 框 架 结 构 的 预 应力度及配筋选择" 华东预应力中心论文选编 （ ： !--(1!--’ ） *!’1!2 ， !--’"!)
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陶 学 康" 后 张 预 应 力 混 凝 土 设 计 手 册" 北 京 ： 中国 建筑工业出版社， !--/"!(
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何永祥： 工程目标法管理
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