预应力混凝土平板结构在多高层建筑中的应用.pdf

预应力混凝土平板结构在多高层建筑中的应用 李桢章 （广东省建筑设计研究院广州 “ “ ） ［提要］ 通过对混凝土楼盖中不同类型的预应力平板结构性能的分析比较， 建议在多层建筑中采用无粘结预应力 平板结构， 在高层建筑中采用有粘结预应力平板结构。 ［关键词］ 无粘结预应力混凝土有粘结预应力混凝土板式结构平板平楼面 * / , ’ / ；（A） 扩大柱网， 改善、 增加使用面 积；（B） 改善了结构的使用功能， 在自重和准永久荷 载作用下， 结构的挠度很小， 几乎不存在裂缝；（C） 节 省钢材、 混凝土和模板， 减轻结构自重和基础负担， 减少地震荷载；（） 预应力混凝土平板结构能提供大 开间建筑， 间隔灵活， 室内无梁， 节省装修费用， 楼层 之间的隔振、 隔音效果好。因此， 在办公和住宅建筑 中， 采用预应力混凝土平板结构有增多的趋势。 预应力混凝土楼盖的单价比钢筋混凝土楼盖要 增加B D 元 ／; A， 由于房屋高度的降低， 总的建筑 费用不会增加， 如果在总高度不变的情况下增加层 数， 则可获得显著的经济效益， 因此， 在多层和高层建 筑中， 预应力混凝土是很有竞争力的结构体系之一。 广州地区一幢E层的框架结构， 柱网为D ;F D ;， 楼面恒载为“ B 1 G／; A， 活荷载为B 1 G ／; A， 风荷载为 C 1 G／; A， H度抗震，“类场地土。对其 进行多种楼盖的方案比较， 见表“。 上述方案中， 费用最低的是钢筋混凝土井式楼 盖， 费用最高的是无粘结预应力混凝土平板楼盖。 钢筋混凝土平板楼盖结构不合理， 未列入比较范围。 在I“ ;柱网范围内， 钢筋混凝土井式楼盖比较 经济， 预应力混凝土井式楼盖要在“ A ;以上才能显 示出其经济上的优越性， D ;的预应力混凝土平板 楼盖如果加了柱帽， 板可以做薄一些； 双向密肋板由 于应用不多， 所用的塑料模壳的费用可能会比表中 所列的高。为了加强井式楼盖的隔振、 隔音效果， 如 果钢筋混凝土井式楼盖的板厚用“ ， 加柱帽的有 粘结预应力混凝土板厚用“ I ， 它们之间的差价约 在 E 元／; A之间。在各种楼盖中， 预应力扁梁 体系的用钢量最少， 预应力平板结构的建筑效果好， 应用较多。预应力平板结构充分体现了预应力混凝 土结构跨越性能好的优点， 荷载传递路线短， 是一种 简单合理的结构。 二、 无粘结预应力混凝土与有粘结预应力混凝 土结构性能比较 现浇预应力混凝土楼盖中的后张有粘结筋靠灌 浆实现粘结， 后张无粘结筋靠端锚建立预应力。有 粘结预应力混凝土的极限承载力高， 节省钢材， 有更 好的结构性能。无粘结预应力混凝土的施工工艺简 单， 施工速度快， 质量容易控制。对于象楼板这样需 要大量小型预应力筋的结构宜采用无粘结预应力混 凝土， 对于吨位较大的预应力筋， 宜采用有粘结预应 力混凝土。 无粘结预应力混凝土比有粘结预应力混凝土要耗 用较多的预应力钢筋和非预应力钢筋， 其主要原因是 “ 有粘结预应力混凝土承受荷载时， 任一截面 处预应力筋的应变值与周围混凝土的应变值相等， 有粘结筋的最大应力出现在最大弯矩截面， 破坏时 临界截面有粘结筋的应力非常接近 2 7。无粘结预 应力混凝土工作时， 由于无粘结筋与混凝土可以发 生相对滑动， 无粘结筋的应力沿全长几乎是相等的， 其应变值为构件全长混凝土应变的平均值。因此， 无粘结筋的应变增量比有粘结筋小， 相应的应力增 量也比有粘结筋小。构件破坏时， 无粘结筋的应力 总是低于预应力筋的条件屈服点 2， A。预应力钢 筋应力随荷载的变化曲线见图“。图中 2 为预应 力筋极限强度， 4 , 0为张拉控制应力，2“为初始预应 力， 2 6 8 7 ’ ） 要求单向后张无粘结预应力混凝土中的非预 应力钢筋应能提供（恒载） /“（活载） 的备用 极限承载能力， 其中荷载系数及承载能力的折减系 数均取* 。中国规范对无粘结预应力混凝土单向 板体系的非预应力筋只提出了最小配筋率的要求， 但设计无粘结预应力混凝土时一般都配有一定数量 的非预应力钢筋以提供备用极限承载力， 防止无粘 结预应力混凝土在遭受灾害时 （例如 火灾、 爆炸、 大 地震） 造成的预应力端锚失效， 导致结构破坏。 综上所述， 在无粘结预应力混凝土设计中， 应限 制无粘结预应力混凝土的平均预压应力， 增加有粘 结非预应力钢筋的比例， 使非预应力钢筋在极限强 度、 能耗、 抗震、 限制裂缝宽度以及在提供灾害时的 备用极限承载能力等方面发挥作用。无粘结预应力 混凝土比有粘结预应力混凝土要多用* 4以上的 预应力钢筋， 多用 4以上的非预应力钢筋， 但其 施工费用较低， 每吨无粘结预应力钢筋的综合施工 单价约比有粘结预应力钢筋要低* /4， 在低层建筑 中， 无粘结预应力混凝土与有粘结预应力混凝土的 价格基本持平， 且无粘结预应力混凝土施工简单， 工 期更短。在高层抗震建筑中， 无粘结预应力混凝土 的用钢量较高， 使其价格比有粘结预应力混凝土要 高/4* 4。因此， 在设计不承受地震力的楼板 以及在低层建筑中， 采用无粘结预应力混凝土； 在以 极限强度为控制条件的结构 （例如大跨、 重载结构） 以及以抗震为主要控制条件的结构 （例如高层建筑 抗震结构） 中， 采用有粘结预应力混凝土是合理的。 三、 在多层住宅建筑中采用无粘结预应力混凝 土平板结构 在多层建筑的薄板结构中， 无粘结预应力混凝 土是很好的选择， 多层建筑受地震力影响小， 薄板结 构很适合单根布设的小尺寸无粘结预应力筋。我们 在一些多层住宅建筑中采用一户一板 （周边有圈梁， 户内无梁） 的无粘结预应力混凝土平板结构， 一户的 建筑面积约1 * ， 板的跨度为, ， 有单向 板和双向板， 板厚* . * ， 单向板采用单向均 匀布筋， 双向板采用一向按1 4柱上板带布置， “ 4柱间板带布置， 另一向均匀布筋。或者按照规范 要求， 两个方向都分为柱上板带和柱间板带， 以及采 用一向集中布置， 另一向均匀布置的布筋方式。预应 力筋的间距不大于板厚的倍或* ， 预应力筋采用 */ 1 级低松弛钢丝， 预应力筋的用量是“ . ／ ， 1* 图预应力钢筋的布置形式 平板及圈梁的非预应力钢筋的用量是“ ／ 81 ’ A 8 9桥） 都 是因为预应力钢筋腐蚀， 截面削弱拉断而结构破坏。 有粘结预应力混凝土中预应力钢筋腐蚀的主要原因 是灌浆质量不好及灰浆中有腐蚀性材料。 施工质量良好的有粘结预应力混凝土， 仍然是 桥梁、 高层建筑、 大跨度建筑等重要建筑的首选混凝 土结构体系。 预应力混凝土板式结构的加固可采用体外加 固， 例如在板下加钢梁或采用体外束预应力加固。 随着有粘结扁锚体系的推广， 真空辅助吸浆技 术、 穿束机及超塑化剂在水泥灌浆体中的应用， 以往 认为费钱、 费工、 费时的预留管道、 穿束、 张拉、 灌浆 等工序已逐渐简化， 有粘结预应力混凝土的施工工 艺日趋成熟， 有粘结预应力混凝土平板结构会有广 泛的发展。 参考文献 5 林同炎， . B C 8 9D E 5预应力混凝土结构设计5中国铁道出版 社， 6 “ 3 5 5 杜拱辰， 米祥友主编5世纪之交的预应力新技术5专利文献出 版社， 6 6 “ 5 3 5 陶学康5后张预应力混凝土设计手册5中国建筑工业出版社， 6 6 2 5 - 5 郑锐谋5有粘结预应力楼板设计的几个问题5建筑结构， 6 6 6， 6 （） 5 “