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摘 要:虽然与其他建筑结构形式相比,预应力混凝土叠合式结构的应用实践并不多,但是因其优越的性能,设计人员越来越喜欢在建筑工程设计中,应用这种结构形式。这种结构形式的应用,不仅能够缩短建筑工程周期,同时也能够减少建筑材料的使用,其性价比非常高。本文首先对预应力混凝土叠合式结构简介;其次概述了其具体的应用;最后探讨了其应用的经济效益,希望为建筑工程设计人员提供更多的思路。
关键词:预应力混凝土叠合式结构;建筑工程;应用
一般建筑工程中都要求建筑结构整体性能良好,尤其是抗震性以及强度等性能,而预应力混凝土叠合式结构在完全符合上述要求特点,特别是其抗震性非常好,因此一般在地震频发的地区,会应用这种建筑结构,这种结构的应用能够节省材料,同时可以大批量生产,不仅能顾保证工程进度,其质量也很少出现问题。只是在应用期间,做好各项的计算,计算之后还要进行验算,总之重要的参数数据不能出现误差。
1 预应力混凝土叠合式结构简介
建筑工程中会使用多种结构形式,预应力混凝土叠合式就是其中一种,这种结构形式主要是在预制的混凝土构件上面再进行浇筑一层混凝土,但是需要添加一定量的钢筋,该结构形式属于半装配形式,其主要存在两种形式,一种是叠合板的形式,另一种是叠合梁的形式。前者主要是在已经预制好的薄板上适当的现浇一层钢筋混凝土,在这一结构中存在着跨中钢筋,其主要的功能是作为高强度钢丝为存在,其主要设计在薄板中,此外,还存在着支座负力矩钢筋,其应该设计在叠合层中。预应力薄板主要是作为模板为存在,而且是永久性,而不是临时性,在预应力薄板上浇筑一层叠合层,即可形成楼板。该种结构应用在建筑工程中,其性价比非常高,因此建筑工程设计人员都非常喜欢应用这种结构,再加之,世界上,将该种形式应用到建筑工程中的案例非常多,我国近些年来,也将其逐渐的应用到建筑工程中,某城市标志性大厦就是使用的这种结构。该大厦占地面积接近9万m2,共有43层,其抗震性能非常好,该大厦楼盖原有的设计方案是现浇,但是通过调研研究,最终改为了该结构形式,节省了原料,尤其是混凝土以及钢材,除此之外,施工速度也得到了明显的提高,施工周期大为缩短。从这个案例中,我们能够明显的看出A优势明显,值得应用在其他方面的建筑工程中。
2 预应力混凝土叠合式结构在建筑工程中的应用
2.1 做好承载力计算,通常而言,无论是预应力预制板,还是预应力预制梁,所使用的都是相叠合的方法,即后浇混凝土面层,这种方法能够计算出该结构所需要的抗弯能力以及相应的抗剪强度。通常而言,如果梁不需要承载过多的重力,而且其还符合荷载条件,这时竖向腹板中所使用的箍筋面积,可以完全按照抗竖向剪力来进行设计,一般情况下,钢筋面积都能够符合相应的水平剪力条件。
2.2 对裂缝宽度进行认真的验算,虽然后浇钢筋混合土构件在施工期间,要极力的遏制其出现裂缝,但是实际上,在施工期间,允许其出现裂缝,但是其裂缝的宽度必须达到相应的要求,为了确保验算符合要求,因此需要对其进行认真的验算,在验算时,既要考虑到叠合构件所产生的裂缝其不均性非常明显,还需要考虑到构件荷载的长时间组合效应。除此对裂缝进行验算之外,还需要对叠合构件的变形进行验算,其变形一旦超出既定的规定,非常有可能会出现裂缝或者直接折断,以此也需要对其变形进行计算,但是在计算时,应该注意,将预应力损失扣除,否则会产生误差,影响最终结果。
2.3 弯矩重分布,从生产的经济性出发,预制混凝土梁和板的设计应尽可能考虑构件的一致性和重复性,以适应跨度和荷载在一定范围内的变化。这样生产的预制构件将具有相同的正弯矩配筋,而结构总弯矩要求的其余部分,则可根据需负弯矩钢筋随跨度和葡载而变化预制构件芷弯矩配筋量固定不变要负弯矩筋面积来调整。
2.4 施工工艺
2.4.1 具体施工工艺
将预制预应力薄板安装在墙(或梁)上,并加少量的可靠支撑。预制薄板作为永久性模板承受施工荷载。现浇混凝土按结构的要求铺设钢筋,其厚度也因跨度大小而不同,但至少应与预应力板厚度相等。现浇混凝土层内也可填轻质的保温材料,以减轻混凝土层的重量,并可起隔音、隔热作用。为了保证薄板与现浇混凝土层很好地结合,一般在预制薄板内设置结合筋,并把表面处理成凸凹不平。
2.4.2 叠合构件的连接方法
用预制构件连接成框架结构最方便实用的方法是将预制构件中的钢筋伸入到现浇钢筋混凝土接头中,此种方法可大大减少预制构件尺寸误差和拼接精度的不利影响,使框架结构的所有接头都能起到安全、连续和整体的作用,并且可通过附加负弯矩钢筋,以发挥构件体系的连续性和叠合整体作用,还对支撑点处预制梁或预制板的端面产生高压应力。这种压应力有助于发挥摩擦剪应力,亦即增加接头的竖向抗剪能力,从而也就降低了预制梁或板对大梁或承重墙支承面积的依赖性。
3 经济效益分析
采用预应力混凝土叠合式结构可比常规现浇混凝土结构节约大量材料。以跨度为8m,活荷载为3.91kN/m2的楼板设计为例:采用现浇混凝土楼板设计,楼板厚度需250mm,每m楼板需用混凝土0.25m,普通钢筋18.30kg;若改用预制预应力混凝土叠合板设计,则需预制预应力薄板90arm厚,现浇钢筋混凝土迭合层90ram厚,叠合板总厚度180arm厚,每叠合式楼板仅需用混凝土0.18m3,普通钢筋6.20kg,预应力钢绞线3.85kg。对各种截面形式的预制预应力混凝土叠合梁,也可实现用较少的材料获得更大的强度,取得更高的经济效益。以跨度为12m,中距为4m,活荷载为3.91kN/m"-的钢筋混凝土梁设计为例:采用现浇钢筋混凝土矩形梁设计,梁的设计截面尺寸为高850arm,宽400mm。每m梁长材料需要量为:混凝土0.288m,普通钢筋42kg/m;若采用在预制预应力矩形截面梁上现浇混凝土叠合层的设计,则预制预应力矩形截面梁设计所需截面尺寸为600arm×300ram,上面现浇130mm厚混凝土叠合层,叠合楼板与全预制装配式结构相比,其预应力预制薄板的厚度薄,重量轻,可用轻型起重机吊装,运输和吊装重量减少60%。
结束语
综上所述,可知对浅谈预应力混凝土叠合式结构在建筑工程中的应用进行研究非常必要,因为现阶段这种结构已经成为建筑工程中首选的结构,对其进行探究能够让广大群众对此更加的了解,应用这种结构能够有效的提高建设单位的经济效益,这对控制建筑工程成本也有一定的积极作用,因此通过上述的介绍,笔者认为浅谈预应力混凝土叠合式结构的应用价值非常大,需要进一步推广。
参考文献
[1]曾莉荣,黄赛超.叠合梁弯矩转移性能的有限元分析[J].中南工业大学学报(自然科学版),2000(2).
[2]何大治.叠合梁极限状态截面应力应变分析[J].国外建材科技,2004(5).
[3]孙艳.高效预应力叠合梁板的应用[J].工业建筑,2005(S1).
关键词:预应力混凝土叠合式结构;建筑工程;应用
一般建筑工程中都要求建筑结构整体性能良好,尤其是抗震性以及强度等性能,而预应力混凝土叠合式结构在完全符合上述要求特点,特别是其抗震性非常好,因此一般在地震频发的地区,会应用这种建筑结构,这种结构的应用能够节省材料,同时可以大批量生产,不仅能顾保证工程进度,其质量也很少出现问题。只是在应用期间,做好各项的计算,计算之后还要进行验算,总之重要的参数数据不能出现误差。
1 预应力混凝土叠合式结构简介
建筑工程中会使用多种结构形式,预应力混凝土叠合式就是其中一种,这种结构形式主要是在预制的混凝土构件上面再进行浇筑一层混凝土,但是需要添加一定量的钢筋,该结构形式属于半装配形式,其主要存在两种形式,一种是叠合板的形式,另一种是叠合梁的形式。前者主要是在已经预制好的薄板上适当的现浇一层钢筋混凝土,在这一结构中存在着跨中钢筋,其主要的功能是作为高强度钢丝为存在,其主要设计在薄板中,此外,还存在着支座负力矩钢筋,其应该设计在叠合层中。预应力薄板主要是作为模板为存在,而且是永久性,而不是临时性,在预应力薄板上浇筑一层叠合层,即可形成楼板。该种结构应用在建筑工程中,其性价比非常高,因此建筑工程设计人员都非常喜欢应用这种结构,再加之,世界上,将该种形式应用到建筑工程中的案例非常多,我国近些年来,也将其逐渐的应用到建筑工程中,某城市标志性大厦就是使用的这种结构。该大厦占地面积接近9万m2,共有43层,其抗震性能非常好,该大厦楼盖原有的设计方案是现浇,但是通过调研研究,最终改为了该结构形式,节省了原料,尤其是混凝土以及钢材,除此之外,施工速度也得到了明显的提高,施工周期大为缩短。从这个案例中,我们能够明显的看出A优势明显,值得应用在其他方面的建筑工程中。
2 预应力混凝土叠合式结构在建筑工程中的应用
2.1 做好承载力计算,通常而言,无论是预应力预制板,还是预应力预制梁,所使用的都是相叠合的方法,即后浇混凝土面层,这种方法能够计算出该结构所需要的抗弯能力以及相应的抗剪强度。通常而言,如果梁不需要承载过多的重力,而且其还符合荷载条件,这时竖向腹板中所使用的箍筋面积,可以完全按照抗竖向剪力来进行设计,一般情况下,钢筋面积都能够符合相应的水平剪力条件。
2.2 对裂缝宽度进行认真的验算,虽然后浇钢筋混合土构件在施工期间,要极力的遏制其出现裂缝,但是实际上,在施工期间,允许其出现裂缝,但是其裂缝的宽度必须达到相应的要求,为了确保验算符合要求,因此需要对其进行认真的验算,在验算时,既要考虑到叠合构件所产生的裂缝其不均性非常明显,还需要考虑到构件荷载的长时间组合效应。除此对裂缝进行验算之外,还需要对叠合构件的变形进行验算,其变形一旦超出既定的规定,非常有可能会出现裂缝或者直接折断,以此也需要对其变形进行计算,但是在计算时,应该注意,将预应力损失扣除,否则会产生误差,影响最终结果。
2.3 弯矩重分布,从生产的经济性出发,预制混凝土梁和板的设计应尽可能考虑构件的一致性和重复性,以适应跨度和荷载在一定范围内的变化。这样生产的预制构件将具有相同的正弯矩配筋,而结构总弯矩要求的其余部分,则可根据需负弯矩钢筋随跨度和葡载而变化预制构件芷弯矩配筋量固定不变要负弯矩筋面积来调整。
2.4 施工工艺
2.4.1 具体施工工艺
将预制预应力薄板安装在墙(或梁)上,并加少量的可靠支撑。预制薄板作为永久性模板承受施工荷载。现浇混凝土按结构的要求铺设钢筋,其厚度也因跨度大小而不同,但至少应与预应力板厚度相等。现浇混凝土层内也可填轻质的保温材料,以减轻混凝土层的重量,并可起隔音、隔热作用。为了保证薄板与现浇混凝土层很好地结合,一般在预制薄板内设置结合筋,并把表面处理成凸凹不平。
2.4.2 叠合构件的连接方法
用预制构件连接成框架结构最方便实用的方法是将预制构件中的钢筋伸入到现浇钢筋混凝土接头中,此种方法可大大减少预制构件尺寸误差和拼接精度的不利影响,使框架结构的所有接头都能起到安全、连续和整体的作用,并且可通过附加负弯矩钢筋,以发挥构件体系的连续性和叠合整体作用,还对支撑点处预制梁或预制板的端面产生高压应力。这种压应力有助于发挥摩擦剪应力,亦即增加接头的竖向抗剪能力,从而也就降低了预制梁或板对大梁或承重墙支承面积的依赖性。
3 经济效益分析
采用预应力混凝土叠合式结构可比常规现浇混凝土结构节约大量材料。以跨度为8m,活荷载为3.91kN/m2的楼板设计为例:采用现浇混凝土楼板设计,楼板厚度需250mm,每m楼板需用混凝土0.25m,普通钢筋18.30kg;若改用预制预应力混凝土叠合板设计,则需预制预应力薄板90arm厚,现浇钢筋混凝土迭合层90ram厚,叠合板总厚度180arm厚,每叠合式楼板仅需用混凝土0.18m3,普通钢筋6.20kg,预应力钢绞线3.85kg。对各种截面形式的预制预应力混凝土叠合梁,也可实现用较少的材料获得更大的强度,取得更高的经济效益。以跨度为12m,中距为4m,活荷载为3.91kN/m"-的钢筋混凝土梁设计为例:采用现浇钢筋混凝土矩形梁设计,梁的设计截面尺寸为高850arm,宽400mm。每m梁长材料需要量为:混凝土0.288m,普通钢筋42kg/m;若采用在预制预应力矩形截面梁上现浇混凝土叠合层的设计,则预制预应力矩形截面梁设计所需截面尺寸为600arm×300ram,上面现浇130mm厚混凝土叠合层,叠合楼板与全预制装配式结构相比,其预应力预制薄板的厚度薄,重量轻,可用轻型起重机吊装,运输和吊装重量减少60%。
结束语
综上所述,可知对浅谈预应力混凝土叠合式结构在建筑工程中的应用进行研究非常必要,因为现阶段这种结构已经成为建筑工程中首选的结构,对其进行探究能够让广大群众对此更加的了解,应用这种结构能够有效的提高建设单位的经济效益,这对控制建筑工程成本也有一定的积极作用,因此通过上述的介绍,笔者认为浅谈预应力混凝土叠合式结构的应用价值非常大,需要进一步推广。
参考文献
[1]曾莉荣,黄赛超.叠合梁弯矩转移性能的有限元分析[J].中南工业大学学报(自然科学版),2000(2).
[2]何大治.叠合梁极限状态截面应力应变分析[J].国外建材科技,2004(5).
[3]孙艳.高效预应力叠合梁板的应用[J].工业建筑,2005(S1).