預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)工程設(shè)計與施工

1、.預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)工程設(shè)計與施工南京狀元樓酒店擴建工程總建筑面積31000 m2。主樓地上12層，局部退層，總高45m，標(biāo)準(zhǔn)層面積2300 m2，裙樓地上37層，主樓和裙樓設(shè)1層地下室。第1章 結(jié)構(gòu)選型與布置該工程選用框架結(jié)構(gòu)體系?；A(chǔ)采用樁基，主裙樓之間不設(shè)縫，僅留后澆帶。4層以下大柱網(wǎng)樓板采用雙向密肋板，板厚為70mm，肋高300350mm。5層以上現(xiàn)澆板厚為90mm?；炷翉姸鹊燃墸?4層為C40，58層為C35，9層以上為C30。按照建筑功能要求，地下室為停車庫，主樓4層以下設(shè)有商場、大堂、餐廳、文化娛巧公共設(shè)施，5層以上均為客房。裙樓2層中部需設(shè)置1個多功能廳兼大宴會廳，要求形成跨度

2、為19.6m、局部2層高的大空間，并且在其上方再設(shè)4層公寓。為此結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)布置要適應(yīng)上述建筑要求，開間取8m，在4層以下，主樓采用兩跨框架，裙樓采用單跨框架，在5層以上采用三跨框架，利用設(shè)備層作為結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層來實現(xiàn)上下柱網(wǎng)的改變，即主樓通過兩跨(8.6m+8.6m)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)支承8層三跨(6.55m+4.7m+5.95m)框架。裙樓通過單跨（19.6m）轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)支承4層三跨(5.95m+7.3m+5.95m)框架。這樣的結(jié)構(gòu)布置可使5層以上客房及公寓中每層框架梁高度減小15cm，既滿足了規(guī)劃部門對總高度的限制，又保證了12層總層數(shù)，使業(yè)主獲得了較大綜合效益。第2章 預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)方案轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

3、設(shè)計是該工程設(shè)計的重點。目前國內(nèi)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)大部分采用梁式，此外還有斜腹桿桁架、箱形梁和實體厚板等。這些轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)配筋多數(shù)僅配非預(yù)應(yīng)力筋。經(jīng)試算發(fā)現(xiàn)，該工程在同等截面條件下，若采用非預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，配筋較多，不便施工，支座處抗裂不能滿足規(guī)范要求;若在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上施加部分預(yù)應(yīng)力，可改善結(jié)構(gòu)受力性能，減少撓度和梁截面高度，并節(jié)約鋼材，提高梁的抗裂性。由于該工程設(shè)備層兼做結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，為了節(jié)約空間，降低造價，在主樓轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上要設(shè)置300mm×1200mm設(shè)備孔洞。為此主樓轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)擬定2個方案，其中方案一為預(yù)應(yīng)力混凝土開洞大梁，方案二為預(yù)應(yīng)力混凝土桁架結(jié)構(gòu)；裙樓轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)院采用單點腹梁。隨

4、著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展和推廣，在多(高)層建筑中采用預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)是重要的發(fā)展方向之一。然而，預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計面臨一些新的問題值得研究，例如:(1)預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)抗震性能如何?怎樣進(jìn)行抗震設(shè)計?(2)預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的薄弱環(huán)節(jié)在何處及采取何種構(gòu)造措施?(3)預(yù)應(yīng)力對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)影響如何?對于上述問題，現(xiàn)行規(guī)范尚未有明確條款。為此，只能通過選擇最佳方案，正確計算，模擬試驗驗證和合理的構(gòu)造措施綜合解決。第3章 預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)模擬試驗與分析針對該工程預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，圍繞開洞實腹梁、單跨實腹梁及斜腹桿桁架等3種預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)先后進(jìn)行了模擬抗震性能試驗研究。根據(jù)實際工程截面、內(nèi)力和配筋，并結(jié)合試

5、驗室條件分別做了3榀15模型結(jié)構(gòu)在低周反復(fù)荷載下(保持豎向力不變)的試驗。完成低周反復(fù)荷載試驗后，又對開洞實腹梁和斜腹桿桁架兩個模型進(jìn)行了改進(jìn)，按115模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行擬動力振動臺抗震性能試驗。通過模擬試驗得出以下結(jié)論：1.只要進(jìn)行合理的抗震設(shè)計，在地震作用下，開洞實腹梁和單跨實腹梁這兩種預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換層整體結(jié)構(gòu)安全可靠，具有良好的抗震性能。預(yù)應(yīng)力和桁架轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在層高小于3m時易形成“超短柱"，故不宜采用;但只要選擇受力明確的形式，并且加強腹桿和節(jié)點區(qū)，使桁架各桿件受力均勻，桁架結(jié)構(gòu)也可獲得較好的抗震性能(這點在振動臺試驗中已得證明)?？紤]到本工程具體情況，主樓轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)采用方案一，即預(yù)應(yīng)力

6、開洞實腹梁轉(zhuǎn)換層。在極限荷載作用下，預(yù)應(yīng)力開洞轉(zhuǎn)換梁上能出現(xiàn)塑性餃。2.與轉(zhuǎn)換層相鄰的上層和下層框架柱是整體結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，必須特別加強。通過構(gòu)造措施達(dá)到強柱弱梁，從而提高整個結(jié)構(gòu)的耗能能力和延性，避免轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上層框架因柱腳破壞而傾覆破壞。3.根據(jù)內(nèi)力圖合理布置預(yù)應(yīng)力鋼筋能大大延緩危險截面裂縫的出現(xiàn)和開展。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)跨中和支座內(nèi)力較大，由于施加了部分預(yù)應(yīng)力，使這些截面免遭破壞，甚至裂縫都很小。必須指出，部分預(yù)應(yīng)力度取值以PPR=0.550.70為宜。預(yù)應(yīng)力度取值過高會使結(jié)構(gòu)耗能降低，延性變小。該工程按抗裂要求選擇預(yù)應(yīng)力筋，按強度和延性要求配置非預(yù)應(yīng)力筋，試驗表明設(shè)計合理。4.開洞實腹梁的孔洞

7、位置只要設(shè)置合理，孔洞并不降低梁的抗彎強度，但會降低梁的抗剪承載能力。故洞口位置要合理，并應(yīng)加強洞口周邊的結(jié)構(gòu)，約束洞口處裂縫開展，提高整個結(jié)構(gòu)的承載能力。第4章 預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計與構(gòu)造措施該工程預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算分兩步進(jìn)行。首先用TBSA程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析，雖然轉(zhuǎn)換層梁高為一層高，但不屬于深梁，可按桿系結(jié)構(gòu)考慮，故電算時將轉(zhuǎn)換梁軸線定在轉(zhuǎn)換層上層樓板處，梁的剛度取實際剛度。從TBSA電算結(jié)果中摘出作用在轉(zhuǎn)換梁上的所有外力，然后施加部分預(yù)應(yīng)力，同時考慮預(yù)應(yīng)力施工模擬工況進(jìn)行轉(zhuǎn)換梁的單榀分析。根據(jù)整體分析和單榀分析得出的內(nèi)力及配筋，制作小比例模型試驗進(jìn)行驗證。試驗證明，這種計算方法的結(jié)

8、果與模擬試驗基本吻合。主樓和裙樓預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換梁截面分別為600mm×2400mm和700mm×2400mm，轉(zhuǎn)移梁結(jié)構(gòu)見圖4-5-1、4-5-2，預(yù)應(yīng)力鋼筋布置示意見圖4-5-3、4-5-4。預(yù)應(yīng)力鋼筋采用一端張拉，每束預(yù)應(yīng)力鋼筋為1725級7j15鋼絞線，用金屬波紋管預(yù)留孔道，錨具為QM錨固系統(tǒng)。部分預(yù)應(yīng)力PPR取0.550.70，預(yù)應(yīng)力理論損失值：直線布置為20%，曲線布置為37.4%(實測損失為40%左右)，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)層框架施工3層后張拉預(yù)應(yīng)力，滿足設(shè)計要求。根據(jù)模擬試驗出現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)，在設(shè)計轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)時采取以下構(gòu)造加強措施:嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)框架柱軸壓比，保證柱子有較

9、大安全儲備。該工程柱軸壓比按抗震等級提高l級控制。加強轉(zhuǎn)換層相鄰上、下層柱配筋率及柱混凝土約束，柱內(nèi)箍筋采用焊接接頭，以防箍筋崩開。對截面大的方柱，在其內(nèi)增加內(nèi)切螺旋箍?？刂崎_洞梁上洞口高度不超過轉(zhuǎn)換梁高的1/3，并且把洞口布置在上層框架柱45°擴角以外，洞口邊緣用型鋼加強，洞口上、下弦桿內(nèi)箍筋加密，以增加其抗剪能力。單跨實腹預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換梁框架邊柱用組合型鋼加強，并通過框架節(jié)點向上延伸一段。根據(jù)內(nèi)力圖合理布置預(yù)應(yīng)力鋼筋。預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換梁部分預(yù)應(yīng)力比取0.550.70。根據(jù)抗裂要求選擇預(yù)應(yīng)力鋼筋，按照強度和延性要求配置非預(yù)應(yīng)力筋，控制梁內(nèi)受壓區(qū)相對高度x/H00.35。梁內(nèi)裂縫寬度不超過0.

10、2mm，使梁截面有足夠延性。上述措施就是要達(dá)到強柱弱梁，強剪弱彎，加強轉(zhuǎn)換層耗能在其上層的抗震設(shè)計目標(biāo)。第5章 預(yù)應(yīng)力施工1. 鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力筋和金屬波紋管預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換層大梁鋼筋密集，故施工中預(yù)應(yīng)力筋和金屬波紋管應(yīng)同時鋪設(shè)，波紋管和非預(yù)應(yīng)力筋合理穿插進(jìn)行，施工順序為:立模板的支撐和底板，安放底部主筋，套上箍筋，鋪放波紋管，把鋼絞線裝上引套逐根穿人，標(biāo)出孔矢高并焊支架，就位波紋管，安裝端部螺旋筋及錨墊板。2. 選用錨固體系該工程采用QM錨固體系，張拉端用QM157夾片式錨具，固定端采用自行設(shè)計的群錨配件及擠壓錨;配備機具有YCW-100150型穿心式千斤頂及GYJ-l50擠壓機等。3. 分階段施加預(yù)應(yīng)力該工程按設(shè)計