沈阳铁西万达广场预应力混凝土梁设计

李刚王义

摘要： 预应力梁计算时，采用了PKPM的SATWE及PREC计算程序，分别验算使用阶段及施工阶段荷载所产生的挠度及裂缝。应用《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）（2008年版）及国标《后张预应力混凝土结构施工图表示方法及构造详图》（06SG429），同时考虑使用及施工要求进行抗震构造设计。

关键词： 预应力混凝土梁；后张有粘结；反拱挠度；裂缝

Abstract: calculating prestressed beams, used the PKPM SATWE and PREC calculation procedure of, respectively, use the phase and construction stage calculating load produced by the deflection and crack. Application of the concrete structure design rules "(GB 50010-2002) the code for seismic design of building (GB 50011-2001) (2008) and the GB" a prestressed concrete structure after construction drawing method and tectonic map said "(06 SG429), and at the same time to consider the use and construction requirements seismic design of structure.

Keywords: prestressed concrete beam; Bonded post-tensioned; The arch deflection; crack

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

沈阳铁西万达广场位于沈阳市铁西区沈辽中路、兴华南街、景星南街围合地块内，是沈阳市的商业核心区之一。其中大商业部分为集娱乐楼、时尚楼、百货、步行街于一体的城市综合体。地下二层，地上五层。标准柱网8.4mx8.4m，功能要求地上步行街中庭处无柱，梁跨度为17m，且不能影响风管布置，故采用预应力混凝土梁。

2 结构设计

2.1材料、截面及预应力工艺选择

预应力混凝土梁强度等级采用C40，预应力筋采用抗拉强度标准值为fptk＝1860N/mm2的φs15低松弛预应力钢绞线，σcon=0.75fptk=0.75x1860=1395 N/mm2。非预应力筋采用HRB400热轧钢筋。考虑使用需要梁跨度17m，梁截面600mmx1000mm，高跨比1/21，及施工方便——采用后张有粘结预应力混凝土梁。张拉端采用B&S系列圆形夹片式锚具及相应垫板，固定端采用B&S系列挤压锚具。

2.2结构计算及分析

采用PKPM的SATWE计算程序计算及分析结果，选取地上二层（计算层第3层）某处预应力梁，计算得到的预应力梁恒载内力，活载内力，设计内力及主筋包络图（见图1）。

图1预应力梁内力及配筋

2.3 预应力筋线形的选取

为了尽可能提高预应力筋的垂幅，方便施工，同时考虑到波纹管端部尺寸及防火要求。应用国标《后张预应力混凝土结构施工图表示方法及构造详图》（06SG429），采用缩略表达C4线形，其参数k1=k3=0.15，k2=0.5。e1、e2及e3在平面图（见图2）中表示。

图2预应力梁平面布置

2.4 预应力筋Ap及非预应力筋As的选配

由于步行街走廊及中庭楼面活荷载有较大的不确定因素，根据人流集中情况影响非常大。如果全部采用预应力钢筋，楼面有可能出现反拱裂缝，并经过施工荷载验算，因而采用预应力筋和非预应力筋混合配筋的方式。从理论上，楼面活荷载占总重力荷载的比例越大，防止出现反拱挠度及裂缝所需的非预应力钢筋越多。偏于安全考虑，利用预应力钢筋控制梁挠度的同时用非预应力钢筋控制反拱挠度及裂缝。梁标准组合抗裂验算图见图3。最终配筋结果见图2。

图3 预应力梁抗裂计算

2.5 .张拉位置及后浇带的设置

为了施工方便，一般后张法预应力梁张拉端布置在两端（如悬挑端，或端跨），且不宜设置在梁柱节点核心区。对于此处中间跨的预应力梁则在相邻梁1/3跨处设置一宽1.6m的后浇带。张拉位置设置在后浇带内（见图2），总张拉长度约为24m。

2.6 .施工工艺及要求

预应力梁混凝土强度等级为C40，混凝土内不得掺入含有氯离子等对预应力筋有腐蚀作用的外加剂。预应力孔道采用镀锌金属波纹管成型。孔道灌浆应采用不低于42.5级的普通硅酸盐水泥，水灰比应控制在0.4～0.45之间并不得掺入任何氯盐。每个孔道灌浆应一次完成，中途不能停顿且在灌浆过程中喷嘴不能离开灌浆孔，以免空气进入形成气泡。待排气孔流出浓浆后方可撤除压力并封闭排气孔。孔道灌浆时灌浆泵压力表读数不得小于0.5MPa，当输浆管长度大于30m时应相应提高压力0.1～0.2MPa。水泥浆自调制至压入管边的时间间隔不得大于40分钟，压浆过程中应经常检查压浆管是否堵塞。计算预应力梁挠度与反拱值，考虑施工工艺及施工规范要求，预应力梁施工时预起拱1/1000。其底模拆除时的混凝土强度应达到设计强度的100%，底模支架不应在结构构件建立预应力前拆除，侧模宜在预应力张拉前拆除。

3 结束语

预应力梁计算时，采用了PKPM的SATWE及PREC计算程序，分别验算使用阶段及施工阶段荷载所产生的挠度及裂缝。应用《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）（2008年版）及国标《后张预应力混凝土结构施工图表示方法及构造详图》（06SG429），同时考虑使用及施工要求进行抗震构造设计。沈阳铁西万达广场已于2010年8月开业。竣工验收及使用至今未发现超出设计范围的裂缝和挠度，预应力梁使用效果良好。不足之处，预应力梁张拉端的设置考虑不周全。例如，中庭处考虑施工方便，便把张拉端布置在悬挑端，但实际使用时张拉端外露，影响了建筑装修效果。

参考文献：

[1]混凝土结构设计规范（GB 50010-2002）。

[2]建筑抗震设计规范（GB 50011-2001）（2008年版）。

[3]后张预应力混凝土结构施工图表示方法及构造详图（06SG429）。

[4]PKPM设计软件中的PMCAD，SATWE，PREC。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。