建筑技术开发 建筑结构 Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 第４３卷第１ｌ期 ２０１６年１１月 Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ 预应力混凝土结构在实际工程中的应用 刘绮格，范梅 ２３００８８） （合肥高新技术产业开发区城建设计院有限公司，合肥［摘 要］安徽两淮科力机械制造有限公司生产基地总装车间项目位于合肥市高新区，建筑主要功能为生产车间。该项目在 设计过程中，采用了多跨预应力框架梁解决大跨度混凝土结构的施工方法，经济合理美观。 ［关键词］大跨度；预应力；混凝土结构 ［中图分类号］Ｔｕ ３７８ ［文献标志码］Ｂ ［文章编号］１００１—５２３Ｘ（２０１６）１１—００３７—０２ Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｌｉｕ Ｑｉ—ｇｅ，Ｆａｎ Ｍｅｉ ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆＡｎｈｕｉ Ｌｉａｎｇｈｕａｉ Ｋｅｌｉ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏ．Ｌｔｄ．ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂａｓｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｉｓ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｈｉｇｈ－ｔｅｃｈ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｚｏｎｅ ｏｆ Ｈｅｆｅｉ ｃｉｔｙ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｉｓ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｓ ｆｏｒ ｈｔｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗｏｒｋｓｈｏｐ．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｈｔｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｌｏｎｇ－ｓｐａｎ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｕｓｉｎｇ ｈｔｅ ｍｕｌｔｉ ｓｐａｎ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｆｒａｍｅ ｂｅａｍ． ［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｌｏｎｇ ｓｐａｎ；ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ；ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ １工程概况 平面尺寸为８１ｍ￣７０．８ｍ。建筑剖面见图１，标准层结构平面见 该工程为安徽两淮科力机械制造有限公司生产基地总装车 图２。 间，项目位于合肥市高新区，建筑主要功能为生产车间。因生 ２结构设计条件和参数 产工艺要求需要１８ｍ的大跨度平面布置。其中，总建筑面积 工程设计使用年限为５０年，结构抗震设防类别为特殊设 １２９５５．２６ｍ ，共２层（局部３层），ｌ层层高１１ｍ，２层层高５ｍ。 防类 】，建筑结构安全等级为二级，建筑场地类别ＩＩ类，地 基基础设计等级为丙级。根据抗震规范【２］，抗震设防烈度为７ 收稿日期：２０ｌ６＿ｏ７＿２６ 度，设计基本地震加速度值为０．１Ｏｇ，设计地震分组为第一组。 作者简介：刘绮格（１９６２一），女，安徽合肥人，高级工程师，主要 根据荷载规范口］，生产车间使用荷载１０ｋＮ／ｍ ，屋面可变荷载 研究方向为建筑结构设计。 Ｏ．５ｋＮ／ｍ２，５０年一遇的基本风压为０．３５ｋＮ／ｍ２，５０年一遇的基 机械式立体停车库单库最大存车数量为６６辆，单车存取时间 实现其社会效益、经济效益和环境效益。在汽车快速增长、停 平均９０ Ｓ，人员操作时间平均２０Ｓ，清库时间共计７２６０Ｓ，约 车位不足的同时，大量停车库却因无车停放而导致资源闲置。 ２ｈ。 一方面大量车辆找不到位置停放车辆，另一方面大量停车设 （２）经了解，目前此行业尚无平均无故障运行时间（ＭＴＢＦ） 施处于吃不饱的状态，之所以导致这种情况出现，其中很重 标准，经过对设备厂家咨询，此类机械式立体停车库故障率 要的一点就是停车场的规划、建设和管理严重滞后。在城市 为１／１００００～３／１００００（单个车位车辆进出次数）。 规划中停车场未能得到足够的重视。 ２．２自走式停车方案 在城市ＣＢＤ区域，需要的停车位数量相对比较大，停 此方案采用自走式停车方式。利用研发楼南侧广场及东 车也相对集中，在此区域内的建筑多数以高层或超高层为主， 侧绿化带，规划地上两层停车楼，东西长１００．２０ｍ，南北宽 人员也相对集中。所以对于城市商业中心的停车方式，一方 ２６ｍ，高３．０ｍ。总面积约４９９０ｍ 。此方案只考虑小型车停 面要保证停车场步行距离适中；另一方面，要尽量使停车场 放，车型外廓尺寸４８００ｍｍｘ１ ８００ｍｍ，总高２０００ｍｍ。此 的中心边缘分布均匀，其服务半径可以覆盖整个区域，并且 方案采用轻型钢结构，梁柱采用Ｈ型钢，楼板采用钢筋混 也要保证与周边的交通连接便捷。另外，因为在商业圈工作 凝土复合板；层高３．０ｍ；１层采用直列式停车，车位尺寸 者存取车辆时间较短，以及低价和道路交通组织等原因，机 ５３００ｍｍＸ２５００ｍｍ，车道为双行，净宽７．０ｍ，可提供车位８８个； 械式停车库是一个相对不错的选择，但前提是周边合理的规 ２层采用４５。斜列式停车，共４排，行车道净宽４，０ｍ，可提供 划与出入口的设置，才可以更快捷地存取车辆而不会给周边 车位８２个。停车楼总计提供车位１７０个。建安工程费６５７万元。 带来过大交通压力，造成道路拥堵。 平均３．８６万元／车位，后期运行维护成本可忽略。 ４结束语 建设单位最终采用了自走式停车方案。经对比，机械立 综上，针对不同停车方式的简单研究分析，停车方式选 体停车库占地面积小，停车效率较高，但投资成本高，后期 择及设备选型是涵盖多个学科的复杂工程。无论在拥挤的城 运行维护费用大，最重要的是一次清库时间较长，更适用于 市中心区还是人流、车流量相对较小的区域，不是平面停车 车流不很集中的场所，如医院、商场超市、写字楼等；自走 或立体停车（或机械式停车）就可以解决的停车方式问题，需 式停车场占地面积大，停车效率较低，但投资小，维护成本 要城市设计师和规划师门根据不同地域的城市功能布局、人 很低，车辆进出时间短，适用于集中上下班的办公场所、影 员出行特点及经济发展水平，合理规划、合理布局、合理设计， 剧院、体育场等。 使城市停车更科学、更便利、更经济，充分发挥其经济效益 ３针对不同类型建筑特点选择停车方式 和社会效益。 立体停车库外部体系设计是指从停车库与城市关系出发， 参考文献 分析它在城市规划、城市美学的约束和需求下如何融入城市， ［１】王滢．城市公共停车场设计概论［Ｊ］．城市建筑，２０１４（２３）：３６． ・３７・ 第４３卷第１１期 ２０１６年１１月 建筑结构 Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 建筑技术开发 Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ７ ｊ （ ７ ７ （ Ｉ｛ １ ８０００ １８０００ ７２００（ １８ｏ００ １５６００ １ ｎ 图１建筑剖面示意 ｆ ７ １０ 一＿ ８ 磊 ０ 竺 ＇８６００ ９Ｏ００ ９０００ ９０００ Ｉ Ｕ００ ９０００ ＵＵＵ ９０Ｏ０ ；６００ ｊ ＂１２００ 图２标准层结构平面示意 本雪压为０．６０ｋＮ／ｍ 。本工程持力层为粘土层，． ＝２６０ｋＰａ。 ３结构体系和结构布置 ３．１结构体系 本工程结构体系为框架结构，框架等级三级。基础形式 为柱下独立基础。１８ｍ长跨方向采用４跨连续单向预应力。 ３．２主要构件尺寸及材料强度 １层柱截面８００ｍｍｘｌ２００ｍｍ，２层８００ｍｍｘ１ ０００ｉｎｍ。 ２层ｙ向预应力框架梁截面５５０ｍｍｘ１ ３００ｍｍ，３层Ｙ向预应 力框架梁截面４００ｍｍｘ１ ２００ｍｍ， 向框架梁截面２５０ｍｍｘ ８００ｍｍ。２层以下梁、柱、板混凝土强度等级Ｃ３０，３层梁、柱、 板混凝土强度等级Ｃ２５，预应力混凝土梁强度等级Ｃ４０。 ４预应力设计与布置 预应力混凝土结构原理是在结构构件受外力荷载作用前， 先对它施加压力，产生的预应力状态可减小或抵消外荷载所 引起的拉应力，借助混凝土较高的抗压强度弥补其抗拉强度 的不足，以达到推迟受拉区混凝土开裂的目的。用预应力混 凝土浇筑成的结构，因以张拉钢筋的方法达到预压应力，故 也称预应力钢筋混凝土结构。后张法，即先浇筑混凝土，达 到规定强度时，再张拉穿过混凝土内预留孔道中的钢筋，当 钢筋达到设定的拉应力后在两端锚固。预应力能提高混凝土 承受荷载时的抗拉能力，防止或延迟裂缝的出现，并增加结 构的刚度，节省钢材和水泥。 本工程沿Ｙ向主框架梁均采用预应力混凝土，预应力梁 为１ｍ×１８ｍ、３ｍ×１８ｍ和４ｍｘ１８ｍ多跨连续梁。预应力采 用有粘结预应力技术。预应力筋选用低松弛预应力钢绞线 １５．２， ＝１ ８６０ＭＰａ，直径１５．２４ｍｍ，线重１．１０２ｋｇ／ｍ。预 ・３８・ 应力张拉控制应力为１ ３９５ＭＰａ，施工时超张拉３％。预应力筋 曲线均按二次抛物线设置。框架预应力梁具体布置方式见图３。 （ａ） （ｂ） 图３框架预应力梁具体布置方式 （ａ）方式一； （ｂ）方式二 ５混凝土结构耐久性和抗裂措施 本工程属于超长混凝土结构，设计上按细而密的原则配 筋，以达到使裂缝的开展分布细而均匀，并适当加大配筋率， 且屋面采用双层双向配置。 在Ｘ向中间位置设置一道后浇带，并要求后浇带须在同层 混凝土构件浇筑两个月后，方可采用高一强度等级的膨胀混 凝土进行封闭。 混凝土的原材料采用低收缩、低水化热的水泥，骨料要 有良好的级配，并严格控制混凝土的碱、氯含量。 建筑上加强屋面的保温隔热措施，采用高效保温材料， 减少建筑物使用期间日照温差对结构构件产生温度效应的不 利影响。 ６结束语 本工程１８ｍ跨度若采用普通混凝土梁，梁的挠度及裂缝 宽度均难以满足混凝土规范『４ 要求。通过预应力混凝土梁在 本：［程中的应用，充分体现预应力混凝土优点，且解决了普通 混凝土难以承受大跨度结构的问题。与普通钢筋混凝土相比， 由于本工程采用了高强度钢材、高强度混凝土，且为预应力 混凝土结构，其中预应力混凝土构件具有抗裂能力强、抗渗 性能好、刚度大、强度高、抗剪能力和抗疲劳性能好的优点， 节约了钢材（可节约钢材４０％～５０％、混凝土２０％～４Ｏ％）、减 小结构截面尺寸、降低结构自重，且对防止开裂和减少挠度 均十分有效，因此使本工程的结构设计更为经济、合理与美 观，同时高强度钢材和高强度混凝土的使用也符合绿色建筑的 要求。 参考文献 ［１】ＧＢ ５０２２３－－２００８ 建筑工程抗震设防分类标准［ｓ】 ［２］ＧＢ ５００１ １—２Ｏｌ０ 建筑抗震设计规范［ｓ］． ［３】ＧＢ ５０００９－－２０１２ 建筑结构荷载规范【ｓ］． ［４］ＧＢ ５００１０－－２０１０ 混凝土结构设计规范［Ｓ］．