某中学会议中心预应力框架梁设计体会

钱冬

摘要：针对某中学会议中心框架结构的设计，由于其主梁跨度较大，采用普通钢筋混凝土梁设计方案，所需配筋较多，且裂缝控制难以满足要求。采用预应力混凝土结构设计方案，裂缝控制满足要求，挠度满足要求，改善了结构的受力性能，因此本工程最终采用了预应力梁的设计方案，取得较好的设计效果。

关键词：预应力；钢筋混凝土结构；裂缝；挠度；受力性能

一、工程概况

某中心会议中心标高9.500的结构平面布置图如图1所示，纵横两方向长度均为38m。顶层为会议室，因此要求柱距较大，4根主梁跨度达到30.00m，给框架梁的设计带来较大的困难。楼板厚度为150mm，设计采用的混凝土強度等级为C40，普通钢筋选用四级钢，fy=360MPa。

二、采用普通混凝土框架的设计方案

4根大跨度主梁先按照普通框架梁方案设计，截面尺寸初步取为450x1800，由PKPM的计算结果，可提取框架梁的结构内力，4根框架梁内力计算结果较接近，以结构内力最大的梁为例，说明设计过程，该梁支座处弯矩设计组合值最大为4319kN.m，跨中弯矩设计组合值最大为8837kN.m。由于框架梁跨度较大，结构设计内力较大，配筋结果为支座处截面上部配筋1128，跨中截面下部钢筋228+1832，为满足结构的承载力需求，所需配筋面积较大。

该梁两端支座处裂缝宽度分别为0.62mm和0.56mm，不满足混凝土结构设计规范[1]要求，跨中裂缝宽度为0.24mm，满足混凝土结构设计规范要求。

该梁跨中挠度d为172.6mm，计算跨度L0 =30.14m，L0/d=175 < 300，不满足混凝土结构规范挠度限值的要求。

三、采用预应力混凝土框架的设计方案

采用预应力混凝土框架设计方案，可有效地改善结构的受力性能，减小梁的截面尺寸，增加结构层高，提高结构的抗裂性能。预应力筋采用低松弛预应力钢绞线，fptk=1860Mpa，张拉控制应力取为σcon=0.7fptk=1302Mpa。

根据《混凝土结构设计规范》5.2.4条规定受弯构件受压有效翼缘计算宽度取表5.2.4情况下最小值：，计算得到梁截面的几何受力特征如表1所示。

由名义拉应力法[2]，初步估算跨中支座实际配直线2-7+曲线2-7，。直线束有效预应力取为，抛物线有效预应力取为

抛物线的等效荷载计算按下图计算。

对结构施加等效荷载由satwe程序进行计算，得到综合弯矩，综合弯矩与主弯矩相减得到次弯矩。将次弯矩与相应荷载作用下的内力进行组合，验算结构的正常使用极限状态及承载力极限状态。

四 结论

由于主梁跨度较大，采用普通钢筋混凝土梁设计方案，所需配筋较多，且裂缝控制难以满足要求。采用预应力混凝土结构设计方案，裂缝控制满足要求，挠度满足要求，改善了结构的受力性能，因此本工程最终采用了预应力梁的设计方案，取得较好的设计效果。

参考文献

[11 GB 50010-2010，混凝土结构设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010.

[21JGJ140-2004，预应力混凝土结构抗震设计规程[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2004.