哈尔滨某影城大厅屋面预应力梁设计

３６　低温建筑技术　２０１１年第６期（总第１５６期）　哈尔滨某影城大厅屋面预应力梁设计　程亚鹏，刘景云　（哈尔滨工业大学建筑设计研究院．　哈尔滨１５００９０）　【摘要】影城大厅屋面外形为６０ｍ　Ｘ７５ｍ，柱网为２６．１ｍ　ｘ　１６．８ｍ和２４．５ｍ×１６．８ｍ，其梁板属超长设计。　本文介绍了超长预应力梁的设计方法及控制超长结构温度裂缝和混凝土收缩裂缝的构造措施，可供类似的大跨　超长结构设计提供参考。　【关键词】　有粘结预应力；裂缝控制；加强带　【中图分类号】ＴＵ３７８．２　１　工程概况　【文献标识码】　Ｂ　【文章编号】　１００１—６８６４【２０１１）０６—００３６—０２　屋面计算荷载：计算屋面防水层、保温层，恒荷载标准　万达娱乐广场建筑面积３．２万Ｉｎ　，地下２层，地上４　值为８ｋＮ／ｍ　，活荷载考虑上人屋面标准值为２ｋＮ／ｍ　。　经过与甲方几轮方案讨论，考虑有粘结预应力结构有　较好的延性和抗灾害性能（如连续梁的某跨由于火灾、地震　或锚具失效引起破坏时不会导致结构连续破坏），并且本工　程单跨柱网长宽比较大，接近单向受力，所以本工程结构布　置为单向有粘结预应力梁。本工程长度方向布置预应力　层，其中第四层设影城看台夹层，地上建筑高度２４ｍ，地下二　层为停车场，地下一层为超市，一、二、三层分别为数码广　场、电玩、ＫＴＶ，四层影城观众厅，地下二层至地上三层结构　基本柱网８．４ｍ　Ｘ　８．４ｍ，四层影城观众厅要求设大空间、大　跨度，每间隔一列柱网抽掉一列柱，观众厅柱网为２６．１ｍ×　１６．８ｍ和２４．５ｍ　Ｘ　１６．８ｍ，因此屋面结构采用预应力梁形式，　梁，最长梁共５跨，如②～④轴间梁，长的有粘结预应力筋的　摩擦损失较大，为减少预应力损失，采取在★轴和拳轴处进　行分段张拉。　本工程长度达７５ｍ，超出规范…要求的需设置伸缩缝　的最大间距５５ｍ，建设单位工期要求不能设置后浇带，我们　即将预应力梁沿纵向单向布置，部分预应力梁通过框架柱　形成预应力框架梁，该结构形式可有效地增加建筑净高。　哈尔滨市基本风压％＝０．５５ｋＮ／ｍ　，地面粗糙度为Ｃ　类。基本雪压　＝０．４５ｋＮ／ｍ　。工程抗震设防烈度为６度，　设计基本加速度值为０．０５ｇ，根据文献［５］，本工程抗震设防　类别为乙类，框架抗震等级为三级。建筑场地土类别为Ⅲ　类，混凝土结构环境类别为一类，结构安全等级为二级，结　构设计使用年限为５０年。　２结构方案中的关键技术问题　Ｏ．。ａ●Ｏｏ●００●００●ｏ㈣Ｏ采用三方面措施来解决超长问题：①考虑预应力钢筋对混　凝土产生的预压应力用来抵消部分温度收缩应力的作用；　②梁板采用补偿收缩混凝土技术。补偿收缩混凝土是指在　混凝土拌制过程中掺入一定量的膨胀剂拌制而成的混凝　土。这种混凝土在钢筋或邻位限制下，膨胀能做功，产生预　●Ｏｏ●０Ｏ●ｏＯ●Ｏ０●Ｏｏ●ｏＯ●ｏ０●ＯＯ●ＯＯ◆ｏＯ●Ｏｏ●０ｏ●ｏＯ◆Ｏ０●０口●０Ｏ●００●ｏＯ●００●ｏＯ●０Ｏ●ＯＯ●０Ｏ●ｏｏ●ｏ０●００●Ｏ０●００●Ｏ０●００●ＯＯ●ＯＯ●ｏｏ●ｏｏ●０Ｏ●０ｏ●Ｏｏ●ｏ０●０Ｏ●０　作用是结构抵抗水平地震力和风荷载作用的关键，这方面仍　有待进一步研究；④多重组合巨型结构在多次地震作用下的　［４］徐培福．复杂高层建筑结构设计［Ｍ］．北京：中国建筑工业出　版社，２００５．　损伤累积研究。在一次地震中受损的结构其抗震性能会降　低，再经历若干次地震就有可能倒塌，考虑多次地震下的结　［５］　吕西林，程明．超高层建筑结构体系的新发展［Ｊ］．结构工程　师，２００８，２４（２）：９９—１０５．　构损伤才能保证结构的安全性；⑤多重组合巨型结构的优　化。以上海中心大厦为例，设计者对伸臂桁架的设计进行了　方案优化使得受力状态得到改善。目前，对多重组合巨型结　构的优化进行系统地研究仍需深入。　［６］　陈麟，张耀春．巨型结构体系及发展趋势［Ｊ］．哈尔滨工业大　学学报，２００３，３５（１１）：１３０７—１３１０．　［７］　吕西林．复杂高层建筑结构抗震理论与应用［Ｍ］．北京：科学　出版社，２００７．　［８］　丁洁民，巢斯，等．上海中心大厦结构分析中若干关键问题［Ｊ］．　建筑结构学报，２０１Ｏ，３１（６）：１２２—１３１．　参考文献　［１］刘大海，杨翠如．高层建筑结构方案优选［Ｍ］．北京：中国建　筑工业出版社，１９９６．　［９］　美国宋腾添玛沙帝结构事务所．上海中心大厦项目结构超限　审查会送审报告分册一主篇［Ｒ］．２０１０．　［２］　赵西安．现代高层建筑结构设计［Ｍ］．北京：科学出版　社，２０００．　［收稿日期］２０１１一Ｏ１一ｌ１　［３］　惠卓，等．巨型建筑结构体系的研究与发展［Ｍ］．东南大学学　报，２０００，３０（４）：１—８．　［作者简介】　胡文添（１９８８一），男，江西鄱阳人，硕士研究生，　从事于工程结构抗震与数值模拟。　程亚鹏等：哈尔滨某影城大厅屋面预应力梁设计　３７　压应力，可部分或全部抵消限制收缩所产生的拉应力，使结　构不开裂。本工程在超长屋面采用具有膨胀、防水双层功　能的补偿收缩混凝土，在平面上沿长向设一道、短向设两道　加强带，加强带问距３０ｍ左右，带宽２ｍ，膨胀剂的受限膨胀　率在加强区（４～５）Ｘ　１０　范围内，非加强区（２～３）Ｘ　１０“　线　１５．２，强度标准值　ｔｋ＝１８６０Ｎ／ｍｍ　，强度设计值，ｐ　＝　１３２０Ｎ／ｒａｍ　，预应力筋的张拉控制应力ｏｒ　＝０．７５ｆｐ【ｋ＝　１３９５Ｎ／ｒａｍ　；非预应力钢筋为ＨＲＢ４００级钢筋，　＝　３６０Ｎ／ｒａｍ　，Ｅ＝２．０×１０　Ｎ／ｍｍ　；箍筋及焊接钢筋网片采　用ＨＰＢ２３５级钢筋，　＝２１０Ｎ／ｒａｍ　。预应力钢筋与预埋金属　波纹管之间的摩擦系数　＝０．２５，孔道每米长度局部偏差摩　擦系数／，ｆ＝０．００１５，锚具预应力回缩值口＝５ｍｍ。　３．２预应力筋的布置　范围内；在满足混凝土强度等级的条件下严格控制水灰比　不大于０．５３，施工过程中不得任意加水，并且严格控制混凝　土前１４ｄ养护，使其处于淋水保湿状态，以达到相当于水中　养护的条件；③屋面板采用双层双向配筋。　３预应力设计　为降低预应力节点偏心力偶对顶层柱大偏压的影　响　Ｊ，减小顶层框架梁端支座预应力筋的上偏心距，边支座　预应力筋束合力点距梁顶为４５０ｍｍ，如图１所示。　３．３预应力筋的计算　３．１　材料选用：　本层屋面梁板混凝土采用Ｃ４０，　＝１９．１Ｎ／ｍｍ　，Ｅ。＝　３．２５×１０　Ｎ／ｍｍ　；钢筋：预应力钢筋采用低松弛预应力钢绞　１Ｌ　口　Ｉ　一，＿＿．ｆ－－　’　、～－ｌ一，罢ｆ，，。　’　ｌ６８ｏｏ　Ｅ　～一Ｊ一一，　１６８００　Ｇ　．、～　ｌ一一一一　１６８００　　Ｉ”８４００　Ｉ　５８８０　ｌ２５２￣　２５２１￣５８８０墨１　５８８ｏ　５２　２５２ｄ　５８８０　５８８０　１２５２１　２５２ｄ　５８８ｏ垦Ｉ　８４ｏ０　１６８ｏｏ　Ｃ　Ａ　图１预应力筋布置图　楼面梁板内力分析和配筋计算原则为：以预应力筋控　１．０Ｌ），受拉区混凝土中出现微裂缝，其拉应力限制系数　制构件抗裂度；以普通钢筋和用抗裂的预应力计算配筋共　同控制构件极限承载力。因楼面梁板的结构体系较复杂，　预应力构件采用ＰＫＰＭ系列中预应力结构辅助设计程序　ＰＲＥＣ１进行计算。主体结构采用多层及高层建筑空间有限　元分析与设计软件ＳＡＴＷＥ进行分析计算。　为得到最优预应力筋配筋结果，楼面梁的计算以裂缝　控制，根据控制截面的内力，梁估算预应力配筋面积Ａ。为：　为０．８５，可满足正常使用极限状态要求。　４结语　近些年来，国内大跨度预应力超长楼面的应用已经十　分广泛，在大量的工程实践中积累了许多宝贵的设计经验，　本文以较详细的阐述介绍了哈尔滨万达娱乐广场屋面结构　的设计，其中重点介绍了工程特点和设计中的技术关键问　题，包括预应力梁的截面和配筋、超长结构抗收缩和抗温度　应力的构造措施。该工程现已竣工并投入使用，经实践检　验，屋面结构未发现裂缝，因此，文内所述内容可以作为一　种较成功的设计经验，提供给工程设计人员借鉴。　讥　荷载短期效应组合下：　。＝　ｒ＿——一　＋　Ｊ　ｐｃ　（１）　—１１—７一　ｃｄＹＪ￣，　ｌ　荷载长期效应组合下：Ａ　＝　。　——一　（２）　参考文献　［１］ＣＢ　５００１０－２００２，混凝土结构设计规范［ｓ］．　（　＋　）　式中，　、　。分别为荷载短期和长期效应组合作用下的　弯矩设计值；Ｗ为截面受拉边缘的弹性抵抗矩；Ａ为构件截　［２］　陶学康．后张预应力混凝土设计手册［Ｍ］．北京：中国建筑工　业出版社，１９９６．　面积；ｄ一理　。分别为荷载短期和长期效应组合下的混凝土　拉应力限制系数；　为受拉区混凝土塑性影响系数　为混　凝土抗拉强度标准值；ｅ。为预应力筋重心对构件截面重心的　偏心距；　为预应力筋的有效预应力。　取式（１）和式（２）ｄ？Ａ。较大值带入计算程序，根据预应　力筋的曲线形式计算预应力总损失、预应力引起的次弯矩，　校核在使用荷载和预应力共同作用下混凝土拉应力限制系　数、混凝土受压区相对高度及预应力度等。经计算校核，楼　面梁在荷载长期效应组合作用下（１．０Ｗ＋ｌ＿０Ｄ＋０．５Ｌ，其中　自重、Ｄ恒载、　活载），受拉区混凝土中存有拉应力，其限　制系数为０．３２，在荷载短期效应组合作用下（１．０１１７＋１．０Ｄ＋　［３］２００３全国民用建筑工程设计技术措施［Ｍ］．北京：中国计划　出版社，２００４．　［４］ＪＧＪ　１４０—２００４，预应力混凝土结构抗震设计规程［ｓ］．　［５］ＧＢ　５０２２３－２００４，建筑工程抗震设防分类标准［ｓ］．　［６］　孟少平，杨宗放，吕志涛．关于大面积有粘结预应力混凝土框　架结构设计与施工中的若干问题［Ｊ］．建筑技术，１９９８，（１２）．　［收稿日期】２０１０—１２—３１　［作者简介］程亚鹏（１９７８一），女，哈尔滨人，硕士，从事结构　设计工作。