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1、第八悄后张预心力学术交流会论文2 0 0 4 年有粘结预应力无梁楼盖地下车库的设计杨建中王霓陈港( 建研科技股份有限公司槔圳分公司，深圳5 1 8 0 5 7 )提要侨城花同= 期地下车库是超| = 乏、超人的地下结构，而且地面平均覆土2 m 并考虑消防车荷载，对此采用了有粘结预应力带柱帽无梁楼盖体系本文从结构方案的选择、具体训算方法以及构造施上措施等方面阐述该体系的设计。实践证明了_ i j 螽体系优越的结构性能和综合性能，是实现同类工程的有效方法。关键词有粘结预应力、重载、地下车库、带柱帽无粱楼盖、设计1 前言侨城花园二期工程位于深圳市华侨城旅游区西北角，该工程分两个地块，1 抖地块的车库
2、为地下一层，平面最长2 4 1 m ，最宽1 1 6 m ，2 # 地块的车库为地下两层，平面最长1 8 0 m ，最宽8 6 m 。基本柱网尺寸8 2 X 8 4 m 。车库是侨城花园的重要组成部分，车库居巾，四周分别围绕着8 栋和3 栋高层住宅，车库顶板用作花园式绿化区，顶面覆土1 5 2 5 m ，考虑消防车荷载活载取1 2 K N m 2 。该楼盖采用了有粘结预应力带柱帽无梁楼盖体系，建研科技股份有限公司深圳分公司承担了预应力专项设计咨询和施工。下图为2 # 地块车库平面布置图。杨建中，男1 9 7 7 年8 月，硕士工程师苎尘望亘堡蔓窒垄兰查窒堕叁堡兰! ! 竺12 结构方案选定根据
3、本工程结构特点，经过以下几点的分析比较，确定了扁锚有粘结预应力带柱帽无梁楼盖的结构体系以及相关的设计原则。有梁楼盖和无梁楼盖比较，采用了无粱楼盖。无梁楼盖体系相对于有梁楼盖体系有如下优点：有效降低结构高度，增加层高，减少土方开挖量；室内风道管线布置灵活，整齐美观；室内照明、采光及视野效果好等。为了满足抗重载冲切要求和提高结构传力性能，采用了带柱帽和暗梁的无粱楼盖体系。有粘结预应力和无粘结预应力比较，采用了有粘结预应力。预应力技术是实现本工程这一类大跨、重载( 恒载为主) 和超长混凝土结构的必然选择。理论与实践证明：有粘结预应力结构的耐久性、抗震性以及动荷载作用下的抗疲劳性能都比无粘结预应力好。
4、本工程中楼盖表面长期覆土，结构耐久性要求较高，而且结构需要满足地面行车动荷载抗疲劳的要求，另外由于板厚达到3 5 0 4 0 0 m m ，采用2 0 m m 高的扁管有粘结预应力可达到较好的矢高效果，所以采用了有粘结4 孔扁锚预应力的布筋体系。根据文献”l ，有粘结预应力带柱帽无梁梁板体系的直接成本比普通钢筋混凝土主次梁或无粱楼盖低或持平。经结构、建筑和经济多方面综合考虑，最终决定采用该体系。对2 4 1 m 和1 8 0 m 的结构长度而言，应考虑收缩和温差产生混凝土开裂的问题。为解决混凝土收缩问题，分别设置了6 道后浇带把结构分成1 0 小块。但由于工期要求第八届后张预应力学术交流会论文
5、2 0 0 4 年- _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ _ _ _ - - - _ 一。 很紧，后浇带l 1 5 个月后就要浇注，此时砼收缩仍未完成。剩余收缩对结构的影响仍薷考虑。对于温差问题，本下程平均覆土2 m ，温度在土中衰减变化，温降应力的影响可基本不考虑。取0 5 M p a 的预应力轴压力抵抗混凝土收缩和温差的影响。于平均覆土厚度达2 m ，所需预应力作用很大，所以必须按分批覆土与分批张拉预麻力进行施工，同时需考虑施工时填士机械方式和板下支撑安排，设计时需作多工况的抗裂等验算以及作相应的构造设计。3 预应力计算31 基本设计条件混凝土设
6、计强度等级C 3 5 ；1 8 6 0 M P a 低松弛钢绞线；o 一= 7 0 C n ：张拉端Q M l 5 - - 4型夹片式扁锚，固定端Q M J l 5 - - 1 挤压锚。柱尺寸7 0 0 7 0 0 r a m ，剪力墙厚4 0 0 r a m ，板厚3 5 0 4 0 0 r a m ，柱帽尺寸见图2 。采用以下方法对结构进行分析计算：对于大面积的标准单元板块的承载力和抗裂计算：由于柱帽托板尺寸较大，柱帽托板对板的刚度和强度贡献都很大，预应力作用同普通无梁楼盖有较大的区别，此时等代框架法已经不适用于分析。所以采用有限元程序S A P 进行模拟分析。对于部分形状特别的板进行特别
7、考虑。抽取该区域结构，采用P K P M 中的S A T W E预应力楼板有限元程序进行抗裂和承载力分析计算。对于整个楼板以及相关柱的承载力核算。在S A T W E 程序中采用等代框架法进行结构整体计算。32 标准单元板块有限元分析各种作用可具体分为四种：1 竖向荷载作用M ；2 预应力弯曲平衡作用M p ；3 预应力轴向作用n p ，通过对本结构内力分析考虑柱及剪力墙等构件约束，取0 5 N p ；4 温度和收缩综合作用，拉应力O 5 M p a 。取8 2 8 4 标准跨模型，采用S A P 进行有限元分析计算标准跨在各种T 况下的弯矩图。塑! ! 生生垡塑垄堂查奎些垒丝苎! 竺! !
8、!短期荷载标准值( 外荷载)预应力平衡荷载作用竖向外荷载与预应力平衡荷载组合拖工阶段1( 预应力张拉一半无覆土)施工阶段2( 预应力张拉一半覆土5 0 )施工阶段3( 预应力令部张拉，覆土5 0 )图4 标准跨在各种工况下的弯矩图为保证预应力楼板在使用和施工阶段均处于合理的应力状态，计算考虑表1 所示的多种工况及抗裂计算相应的应力控制标准，其中正常使用状态要求不开裂，而考虑消防车荷载和施工工况均允许最大裂缝宽度为O 1 m m 左右。表1根据下式抗裂计算配置预应力筋半0 5 i N p + 0 5 厶。工况恒载( K N m 2 1活载( K N m 2 )预应力作用口。；短期( 长期)使用状
9、态1结构自重+ 2 m 覆土5 7 2正常活载5 01 0 0 1 ( 03 )使用状态2结构自重+ 2 m 覆土5 7 2消防车活载1 2 01 0 0 15施工状态1结构自重9施工活载2 05 0 施工状态2结构自重+ I r a 覆土3 7 2施工活载5 05 0 1 5施工状态3结构自重+ I r a 覆土3 7 2旆工栝载5 O1 0 0 计算得出板块的双向预应力配筋所需总量，采用柱上板带集中，跨中板带分散的布筋方法。纵横向配筋相同，柱上板带：4 中j 1 5 3 5 0 ，跨中板带4 中j 1 5 - 7 0 0 ；普通钢筋配筋双层双向西1 4 1 4 0 ，全部拉通。预应力和普通
10、钢筋的铺设关系如图3 所示。33 沿纵向挡土墙的约束作用由于预应力张拉时楼盖混凝土会产生压缩变形，这种变形必然会受到沿纵向的挡土墙的约束，为分析这种约束影响，取附图5 所示的模型采用S A P 程序进行了计算。纵向反映型! 望生整塑壁塑兰垄銮鎏垒望奎! ! 坚兰后浇带之间的距离，取4 0 m ，横向取2 0 m 。由于后浇带浇筑之前，预应力仅张拉5 0 ，因此沿纵向施加预应力轴向力的5 0 ，横向施加全部预应力轴向力。需要说明的是本计算仅 单独分析墙的影响，未反映柱子的约束影响。从图4 可见，除沿墙边大约5 m 范围内的楼板沿纵向压应力略低以外，其余部位的轴 向压应力基本施加在了楼板上，墙体约
11、束可以忽略。图5 纵向挡土墙约束应力图4 预应力构造设计及平面布置41 暗梁、柱帽冲切和开洞等设计为了明确板块的传力途径以及提高结构的抗震性能，设置1 8 5 0 m m 宽的暗梁，暗梁按构造配置主筋和箍筋。柱帽冲切验算是无梁楼盖计算的重要部分，主要对4 5 0 锥形柱帽和平托板边缘进行验算，计算重点考虑了不平衡弯矩对不等跨和边柱等的影响。为简化设计和提高结构安全度，混凝土的有效平均预压应力以及暗粱箍筋等有利作用均不作考虑。由于建筑的采光、通风以及园林需要，预应力板上不同部位开了不同大小的洞。设计首先确定了尽量避免在柱上板带开洞的原则。开洞相邻结构根据受力情况调整预应力柬型，对不同程度的削弱处
12、采取了增加洞1 2 1 无粘结暗梁或增加框架预应力反梁等方法进行加强。42 后浇带和张拉通道以及张拉顺序的设计本工程中后浇带设置主要从以下三个方面考虑：1 解决塔楼和两层地下结构的沉降差问题；2 针对项板混凝土收缩问题，后浇带划分区域尺寸应控制在4 0 m 左右：3 预应力筋平面布置，预应力筋束长不应过长或过短，应控制在5 0 m 左右。经过综合考虑，横向设置两道后浇带；F 轴处顶板有5 0 0 m m 的结构高差可视为不连续结构，有助于减轻收缩影响，所以把纵向后浇带移至H 轴和J 轴之间以解决塔楼和地下车库沉降差问题。如图1 所示后浇带把结构划分为6 块，l 3 区塔楼及相连结构施工两个月后
13、再施工4 6 区。由于本工程需要进行二次张拉和二次覆土，所以结合旌工顺序台理安排后浇带和预应力筋的布置及张拉是本设计的一个技术关键。如图6 所示，预应力筋分前后张拉两批。铺筋时后浇带两边第一批张拉的预应力筋均锚固在后浇带处，第二批张拉的预应力筋跨过后浇带所在板跨后分别锚固在板面。张拉完第一批预应力筋后覆土一半，覆土时在第二批板至丛星亘些塑窒塑堂查銮堕叁堕塞! ! 坚!面张拉处预留1 O m m 宽张拉通道，浇注后浇带后即可完全张拉和覆土。5 结语图7 预应力固定端、张拉端构造详图本工程已于2 0 0 4 年5 月完工，从工程图即可感受该结构体系优越的结构性能和建筑效果，本工程获得了各方的好评。
14、图8 工程图5 1 设计时应采用有限元和结构计算软件等多种先进计算手段进行标准板块和结构整体全面考虑，其中包括抗裂、承载力、挠度和柱帽冲切等计算；5 2 设计需结合覆土情况，进行后浇带、预应力平面布置，对分批张拉，留设张拉通道，填土机械方式以及板下支撑等作出相应的设计要求，使板在复杂施工阶段和使用阶段均处于合理的受力状态；菜廓第八届后张预应力学术交流会论文2 0 0 4 年5 3 有粘结预应力带柱帽无梁楼盖体系有效解决该类结构中超长、大跨、承受重载且动载以及收缩温差等问题，是一种很有发展前景的结构体系。参考文献 1 陶学康，后张预应力混凝土设计手册，中国建筑工业出版社 2 卢红纲侨城花园地下车库顶板结构方案的选择，建筑科学2 0 0 3 0 2 3 混凝土结构设计规范6 B5 0 0 1 0 - 2 0 0 2
