高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻【建筑框架―剪力墻超長預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析】

第高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻【建筑框架―剪力墻超長預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析】

摘要：框架―剪力墻結(jié)構(gòu)建筑布置比較靈活，可以形成較大的空間，在建筑工程中得到了廣泛的應(yīng)用。而對于某些結(jié)構(gòu)特殊或復(fù)雜如超長預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的施工時，控制質(zhì)量的難度較大。文章結(jié)合實(shí)際工程實(shí)例探討了在框架―剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工時如何處理超長預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：框架―剪力墻；超長預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號：TU398文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2012）07-0034-02

框架―剪力墻結(jié)構(gòu)，也稱為框剪結(jié)構(gòu)，它是框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)兩種體系的結(jié)合，吸取了各自的長處，既能為建筑平面布置提供較大的使用空間，又具有良好的抗側(cè)力性能。目前框架-剪力墻結(jié)構(gòu)發(fā)展呈現(xiàn)出體積變大、結(jié)構(gòu)跨數(shù)變多的趨勢，給工程人員提出了更高的要求。由于混凝土結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)、干縮等，會在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，為減少或防止結(jié)構(gòu)開裂，我國規(guī)范規(guī)定，當(dāng)結(jié)構(gòu)超過一定長度時必須設(shè)置伸縮縫。超長結(jié)構(gòu)突破了這一長度限值，因而防止結(jié)構(gòu)開裂，成為超長結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工需要考慮的一個主要問題。本文結(jié)合實(shí)際工程實(shí)踐介紹了超長結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)施工的應(yīng)用，可供同類型超長結(jié)構(gòu)參考。

一、工程概況

某辦公樓工程地下二層，地上十八層，總建筑面積為2.97萬平方米，為現(xiàn)澆框架―剪力墻結(jié)構(gòu)，長度80m（軸線），寬度17m（軸線），其中縱向?yàn)橛姓辰Y(jié)部分預(yù)應(yīng)力混凝土框架梁解決結(jié)構(gòu)承載和超長問題，縱向板中布置無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋只解決結(jié)構(gòu)超長問題。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與參數(shù)設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)特點(diǎn)及思路

該工程在設(shè)計(jì)方面具有以下特點(diǎn)：該結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，縱向超長。按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（xxxx-2002）的要求框架-剪力墻結(jié)構(gòu)伸縮縫間距介于框架結(jié)構(gòu)（55m）與剪力墻結(jié)構(gòu)（45m）之間，筆者認(rèn)為框架―剪力墻結(jié)構(gòu)只要長度超過50米，應(yīng)按超長結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，縱向框架主梁設(shè)計(jì)成后張拉有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁?？紤]到預(yù)應(yīng)力損失，以及施工中預(yù)應(yīng)力后張拉等諸多因素的影響，沿縱向設(shè)兩個后澆帶將結(jié)構(gòu)分成三段，分割后的連續(xù)梁縱向長度變短，連續(xù)跨度減少，使得預(yù)應(yīng)力損失減少，不僅增加了梁內(nèi)有效預(yù)應(yīng)力，使預(yù)應(yīng)力筋配筋量減少，同時也解決了施工中間混凝土溫度裂縫問題。被后澆帶截?cái)嗟念A(yù)應(yīng)力梁在后澆帶處進(jìn)行張拉，后澆帶跨梁待后澆帶澆筑后再張拉預(yù)應(yīng)力筋，后澆帶跨的普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋適當(dāng)加強(qiáng)以滿足承載力和變形的要求。

（二）設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)的確定

考慮到該框架結(jié)構(gòu)使用功能要求比較高，設(shè)計(jì)時要求控制構(gòu)件混凝土裂縫不開裂，屬于二級抗裂控制，若現(xiàn)行規(guī)范中短期拉應(yīng)力限制系數(shù)αct≤0.6，長期拉應(yīng)力限制系數(shù)αct≤0.25顯然過于嚴(yán)格。根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合該工程的具體情況，設(shè)計(jì)計(jì)算短期拉應(yīng)力限制系數(shù)αct≤1，長期拉應(yīng)力限制系數(shù)αct≤0.85。其它設(shè)計(jì)參數(shù)為：張拉控制應(yīng)力0.70fptk，預(yù)應(yīng)力度fpyAp/（fpyAp+fyAs）≤0.7，最大配筋ρ≤2.5%，相對受壓區(qū)高度比x/h0≤0.25。

（三）預(yù)應(yīng)力筋曲線線型的確定

1．有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋曲線線型的確定：根據(jù)波紋管與普通鋼筋的關(guān)系，張拉端處錨墊板的外觀幾何尺寸要求確定曲線最高點(diǎn)和最低點(diǎn)位置；根據(jù)雙向框架梁普通鋼筋與預(yù)應(yīng)力筋交叉點(diǎn)的位置關(guān)系確定曲線反彎點(diǎn)水平距離為L/9（L為軸線距離）。

2．后澆帶處預(yù)應(yīng)力筋曲線成型的曲線的確定：根據(jù)取后澆帶位置配置有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的平衡荷載值放大30%后的數(shù)值反算無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的矢高及無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋與普通鋼筋的關(guān)系確定曲線的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)位置；反彎點(diǎn)位置取軸線距離的L/9。

（四）預(yù)應(yīng)力損失

由于后澆帶將連續(xù)梁縱向長度減小使各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失變得不再復(fù)雜，具體數(shù)值按照規(guī)范公式進(jìn)行計(jì)算。

三、預(yù)應(yīng)力分析

（一）預(yù)應(yīng)力材料

所有材料均采用通過xxxx質(zhì)量體系認(rèn)證的生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品。

1．預(yù)應(yīng)力鋼絞線：鋼絞線的主要技術(shù)指標(biāo)為鋼絞線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fptk=1860MPa，梁采用高強(qiáng)低松弛有粘結(jié)鋼絞線ΦS15.24，板采用高強(qiáng)低松弛無粘結(jié)鋼絞線ΦS15.24。

2．預(yù)應(yīng)力錨具：有粘結(jié)鋼絞線采用VM型群錨錨具，無粘結(jié)鋼絞線采用VM型單孔錨具，固定端均采用P型錨具。錨具的錨固性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)的“Ⅰ”類錨具的要求，錨具的靜荷載錨固效率系數(shù)η≥0.95，達(dá)到實(shí)測極限拉應(yīng)力時的總應(yīng)變εapu≥2.0%。

3．預(yù)應(yīng)力波紋管：采用金屬螺旋管內(nèi)徑Φ70mm，接頭管內(nèi)徑Φ75mm。

（二）施工序安排

預(yù)應(yīng)力工程施工是整個工程施工的一個重要組成部分。施工過程隨著主體施工情況安排進(jìn)行。具體做法如下：

1．波紋管鋪設(shè)：按施工方案確定預(yù)應(yīng)力筋曲線控制點(diǎn)的水平位置及高度，在箍筋上焊接定位筋，在定位筋鋪設(shè)波紋管并與定位筋綁扎固定。

2．鋼絞線的鋪設(shè)：采用人工前牽引后推送的方法，逐根在波紋管中鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力筋。

3．張拉端、錨固端安裝：張拉端錨墊板、螺旋筋按施工方案的位置固定，保證錨墊板板面同波紋管垂直，螺旋筋緊貼在錨墊板后，錨固端的承壓板、鋼環(huán)、螺旋筋按施工方案的位置固定。

4．灌漿孔、排氣孔的安裝：在波紋管上開口，用帶嘴的塑料弧形壓板與海綿墊片覆蓋并用鐵絲扎牢，再接增強(qiáng)塑料管，并在管中插鋼筋，引出梁面300mm。在每跨的支座和跨中部位均設(shè)置排氣孔。

（三）預(yù)應(yīng)力張拉

1．張拉控制應(yīng)力：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，預(yù)應(yīng)力張拉控制應(yīng)力σcon=0.70fptk=0.70×1860=1302MPa

2．張拉程序：0→1.03σcon（含3%的超張拉）。

當(dāng)梁長跨度小于25m時，采用一端張拉，當(dāng)梁長跨度大于等于25m時，采用兩端張拉，張拉程度為：用27T千斤頂預(yù)張拉，然后用150T千斤頂張拉，預(yù)應(yīng)力張拉時應(yīng)均勻緩慢升高油壓，逐步張拉至控制應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力張拉程序?yàn)椋?→0.2張拉力→0.5張拉力→1.03張拉力→持荷2min→張拉力張拉時，可按張拉程序量測各級拉力對應(yīng)的伸長值。

構(gòu)件張拉完畢后，檢查端部和其他部位是否有裂縫，用手提砂輪鋸切割掉多余外露筋（預(yù)應(yīng)力筋錨固后的外露長度不小于30mm），然后用C40微膨脹混凝土封閉。

（四）預(yù)應(yīng)力灌漿

1．灌漿材料：水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比0.4，并摻入0.25%木質(zhì)素磺酸鈣的外加劑，水泥漿應(yīng)有足夠的流動性，灌漿用水應(yīng)是可飲用水，不含對水泥、預(yù)應(yīng)力筋有害的物質(zhì)。

2．灌漿方法：灌漿應(yīng)緩慢均勻進(jìn)行，不得中斷，并應(yīng)排氣通順。

四、結(jié)語

本工程框架-剪力墻超長預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果較好，取得了圓滿成功。在設(shè)計(jì)方面，用后澆帶將超長有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的劃分，將其化整為零，減少梁的縱向長度，后澆帶用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋搭接，后澆帶中普通鋼筋和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋均適當(dāng)加強(qiáng)。這種設(shè)計(jì)思路有效地解決了超長預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)問題，并且采用有粘結(jié)和無粘結(jié)混合預(yù)應(yīng)力配筋形式，既能滿足結(jié)構(gòu)承載力和變形的要求，同時又解決了由于梁截面限制帶來的張拉端位置不易保證問題。本工程采用多種張拉端處理方式，這些合理有效的方法在滿足施工張拉工藝和規(guī)范要求的前提下，為解決超長有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的張拉工序提供有益的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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