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篇1：无粘结预应力混凝土平板结构设计研究论文
无粘结预应力混凝土平板结构设计研究论文
摘 要:无粘结预应力混凝土平板结构适用于中等地震烈度区的双向柱网，其设计一般采用荷载平衡法来进行设计，对预应力混凝土平板的设计中的截面尺寸的选择、预应力筋的估算、次内力与荷载效应组合这三个方面进行了探讨。
关键词:预应力;混凝土;平板设计
1 引言
无粘结预应力混凝土结构是在一个方向或两个方向配置主要受力无粘结预应力筋的结构体系。施工时，无粘结预应力筋同非预应力筋一样，按设计要求铺放在模板上，然后浇筑混凝土，待混凝土达到设计强度后，再张拉锚固。此时，无粘结预应力筋与混凝土不直接接触，呈无粘结状态。在外荷载作用下，预应力在纵向可以相对周围混凝土发生纵向滑动，但在总变形上存在者变形协调关系，该结构一般也需要配置普通钢筋以改善结构的受力性能，避免结构在极限状态下出现集中裂缝而发生脆性破坏。其优点是:
(1)结构自重轻，提供满足大空间的功能要求，符合较高的使用功能的要求。
(2)施工简便、速度快。无次梁，有利于采用定型摸板，节约模板。
(3)抗腐蚀性能强。预应力筋外包涂有防腐油脂塑料套管。
(4)使用性能好。在使用荷载作用下，抗裂和挠度要求易于控制。
(5)抗震性能较好。在地震作用下，当产生大幅度的反复位移时，无粘结预应力筋始终处于受拉状态，不像有粘结可能由受拉转为受压。应力幅度变化较小，局部变形也以均匀分散到全长上。
2 截面尺寸选择
在初步设计阶段，为控制挠度通常可按跨高比得出板的最小厚度，一般由跨高比的正常取值范围，求得的板厚可满足结构性能要求，所建成的后张楼板也是经济的。但在平板结构中，由于柱支撑着双向板，柱边存在着很高的剪应力，可能产生冲切或冲剪破坏。此时，围绕柱出现斜裂缝，破坏面从柱边处的板底斜向伸展至板顶，成圆锥面或凌锥面的“冲切破坏锥”。斜裂缝与水平线的倾角取决于板的配筋和预应力的大小，一般在20°―45°之间。因此，在设计中应验算所选板厚是否有足够的抗冲切能力。
依据国内关于无附加钢筋的单柱预应力平柱的试验结果，通常假定板的冲切破坏锥体与板底面成45°角，在冲切承载力计算中取冲切破坏锥体斜面的上下边长的平均值，即距荷载边k/2处的周长作为计算周长。我国《无粘结预应力混凝土结构技术规程》(JGJ/T 92-93)中给出了平板节点抗冲切承载力的计算公式如下:
F1≤(0.6f1+0.15σpe)μmh0(1)
式中:F1为集中反力设计值，即柱所承受的轴向力设计值减去柱顶冲切破坏锥体范围内的荷载设计值;f1为混凝土抗拉设计强度;σpe为由预应力筋的有效预应力产生的混凝土平均预压应力，当两个方向预压应力值不同时，取其加权平均值;μm为冲切计算周长，一般取距集中反力作用面积周边h0/2处的周长;h0为平板的截面有效高度。
从式(1)可求出满足抗冲切承载能力需求的'最小板厚。
需要指出的是，上述公式未考虑传递节点不平衡弯矩，若考虑传递节点不平衡弯矩，则平板节点的抗冲切承载力计算较为复杂，在初步设计阶段可采用将竖向荷载剪力乘以适当的放大系数来近似考虑传递不平衡弯矩的影响，对中柱该放大系数可取1.2，边柱取1.5，角柱取2.0。
3 预应力筋估算
3.1 预应力筋的线型
(1)计算预应力筋线型。
按照荷载平衡法原理，结构中预应力的作用可用等效荷载代替，等效荷载的分布形式可设计为与外荷载的分布形式相同、方向相反、数值相当。若外荷载为均布荷载，则预应力束的计算线形可取抛物线形，当外荷载为集中荷载时，则预应力束的计算线形可取折线形，若外荷载在同一跨内既有均布荷载，又有集中荷载作用，则该跨预应力束的计算线形可取抛物线与折线的结合。
(2)实际预应力筋线型。
在预应力混凝土平板结构中，采用荷载平衡法设计得到的预应力筋线形在中间支座处有尖角，而在实际的布筋中，预应力筋是由一系列正反抛物线组成，在最大偏心处，相邻两段抛物线相切，且斜率为零，因此其连接是光滑的。根据这个几何关系条件可确定出实际的预应力筋线形。
3.2 预应力筋的估计
对预应力筋的估计，通常都采用避开次内力计算的荷载平衡法来进行设计，荷载平衡法由林同炎教授于1963年提出，该法大大简化了超静定预应力结构的设计计算，其基本原理如下:结构上预应力的作用可用等效荷载代替，等效荷载的分布形式可设计为与外荷载的分布形式相同、方向相反、数值相当。
应用荷载平衡法设计时，一个关键问题是怎样合理地选择平衡荷载，亦即预应力应该平衡掉多大的荷载。预应力平板结构的配筋设计同样必须满足规范规定的承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求，即需验算承载力、变形、裂缝控制要求以及施工阶段的应力。在实际设计中变形主要由结构的跨高比控制，裂缝控制则主要由预应力筋的数量控制。当按裂缝控制要求配置的预应力筋量不满足承载力要求时，可通过增配非预应力钢筋予以满足。既然预应力筋的数量实际上是由裂缝控制要求确定的，所以平衡荷载应按结构的裂缝控制等级合理选取。其基本原则是:对一、二级裂缝控制等级的结构，当准永久荷载系数较大时，一般可取永久荷载(即恒载)和准永久荷载的一部分(30%―70%)作为平衡荷载。可变荷载比例较大时，可取较大值;可变荷载比例不大时，可取较小值。对于三级裂缝控制等级的结构，预应力筋的配置可有正截面承载力计算确定，其中预应力筋所承担的承载力一般不大于总承载力的75%。
4 次内力与荷载效应组合
4.1 次内力
在预应力超静定结构中，预加应力使构件产生的变形将受到多余约束的限制，从而产生附加内力，超静定结构中由于施加预应力引起的附加内力，我们称之为预应力次内力，预应力次内力包括预应力次剪力、预应力次弯力和预应力次轴力等，一般对结构两类极限状态有重要影响的是预应力次弯矩，所以在预应力平板结构设计中我们只考虑预应力次弯矩。预加应力在超静定结构内产生的总内力为主内力与次内力之和，称之为综合弯矩，由此预应力次弯矩可由下式求得:
M2=Np-M1(2)
M1=Mpep(3)
式中，Mp为预应力弯矩;M1为预弯力主弯矩;M2为预应力次弯矩;Np为预应力钢筋及非预应力钢筋的合力;ep为净截面重心至预应力及非预应力钢筋合力点的距离。
4.2 荷载效应组合
预应力平板结构与其它超静定预应力结构一样，荷载组合的关键是在结构两类极限状态设计中如何考虑预应力次弯矩的问题。国内外许多规范都有具体的规定，如美国《钢筋混凝土房屋建筑规范》(ACI 1992年公制修订版)规定:在使用荷载条件下，预应力超静定结构的内力按弹性方法确定，结构内力中应包括预应力次弯矩，在承载力计算时仍应考虑预应力次变弯矩，此时预应力次弯矩须考虑内力重分布的影响。我国《预应力混凝土结构技术规程》(JGJ/T92-93)中规定，预应力次弯矩一直存在并保持不变，因此在承载能力极限状态设计中以及在正常使用极限状态时均应考虑预应力次弯矩的影响。
参考文献
[1]@薛伟辰.现代预应力结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社，2003.
[2]@混凝土结构设计规范(GB50010-2002)[C].北京:中国建筑工业出版社，2000.
[3]@无粘结预应力混凝土结构技术规程(JGJ/T92-93)[S].北京:中国建筑工业出版社，1992.
篇2：无粘结预应力混凝土平板开洞技术
无粘结预应力混凝土平板开洞技术
[摘要] 北京花乡工农业产品展销厅工程由于使用高度的要求，要对原l、2层门厅双向无粘结预应力混凝土顶板沿四周梁边全部剔除，开洞8m×7．45m。本文从板底支撑系统的搭设、分段进行混凝土板剔除、预应力筋切断、放张、张拉端面加固处理、重新张拉等方面详细阐述了开洞的方法。[关键词] 开洞工程 无粘结预应力 混凝土板 剔除 预应力筋 放张 加固
北京市丰台区花乡农工商联合总公司新建的工农业产品展销厅工程总建筑面积44561．87m 2，分为A、B两栋。其中A栋建筑面积40124．87m2，地下l层，地上3层，标准层高为4．2m，楼盖采用无粘结预应力混凝土扁梁、板结构，柱网尺寸为9000mm×9900mm、9900mm×9900mm，扁梁宽有1000、1200mm两种，高均为500mm，板厚200mm，板内无粘结预应力钢绞线为双向曲线布置。
1 开洞工程概况
该工程主体结构无粘结预应力混凝土扁梁、板施工于l 2月全部完成。l 9初建设单位在审批时，认为门厅高度太低，因此要求将1、2层1／A—B、l 2一l 3轴之间的无粘结预应力混凝土顶板剔除。即要在9000mm×8100mm柱网内，沿3道无粘结预应力混凝土扁梁和1道非预应力混凝土边梁的边沿将无粘结预应力混凝土平板全部剔除，并将与剔除部位相关的顶板预应力恢复，洞口尺寸为8000mm×7450mm(见图1)。
开洞工程混凝土的剔除由曼德新技术钢筋混凝土钻孔工程部承担，无粘结预应力筋的切断、放张、重新张拉由北京市建筑工程研究院预应力所完成。
2 开洞工程难点及特点
2．1 架木支撑系统支搭工程量大
准备开洞时，结构工程已完工，架木已拆除，并且材料全部撤离现场，但剔除前，地下室至地上2层顶板的剔除部位及其相关的顶板的架木支撑需恢复原预应力筋张拉前的支 搭方案，按原方案估算，仅支撑管就需要2．6万根，如此大的架木支撑系统支搭工程量，给开洞工程施工和建设单位的资金投入带来较大困难。
2．2 剔凿难度大
由于在混凝土板剔凿过程中，对预应力筋的铺放准确位置难以确认，并必须保证预应力筋不受任何损伤，难度相当大，因此，为避免剔断预应力筋时，造成无法重新张拉，剔凿只能远离扁梁边寻找筋位。
2．3 重新张拉预应力筋的张拉端部加固处理措施难度大
开洞过程中，与洞相关的预应力筋切断、放张后，还需重新张拉，原一端张拉和两端张拉预应力筋切断后张拉端分别设在B和l 2、l 3轴扁梁边，由于预应力筋放张和重新张拉时，张拉端端部混凝土强度很难满足施工要求，因此，必须进行加固处理，确保张拉工艺的顺利进行。
2，4 预应力筋切断回缩量大
开洞位置板12—13轴间需切断预应力筋共计27束合15钢绞线，为一端张拉，张拉端设在l／A轴非预应力边梁上，固定端埋设在2号楼梯梁内，长度约为18m；1／A一B轴间预应力筋为23束øj15钢绞线，长度约为63m，为两端张拉，张拉端分别设在9、16轴伸缩缝预应力边梁上。两种筋的张拉伸长值分别约为120mm和380mm，因此，切筋和放张时会产生较大回缩，特别是1／A一B轴间筋。为避免操作过程中出现安全质量事故，确保缓慢放张，放张前必须制定技术措施。
3开洞工程施工，
3．1 板底支撑系统的搭设
在确保施工安全和禁止破坏洞口四周梁及其相关板的前题下，在开洞剔除混凝土板前，需进行梁板支撑系统的搭设，其应支撑部位为地下室，1、2层开洞部位的混凝土板及其四周梁(即1／A—B轴与12—13轴间板及四周梁)和与开洞相关的混凝土板(即1／A一B轴间9—12轴、13—16轴间的板及B一C轴间12一13轴间的板)。
为尽量减少搭设工程量，经过认真研究分析制定了分段进行混凝土板剔除、预应力筋的切断、放张、张拉端面处理、重新张拉的施工技术方案，并确定了两种支搭方案，即地下室，1、2层顶板剔除部位板及其四周梁的支撑系统仍采用原满堂红支搭方案，其它相关板选用对角线双排架木支搭方法，支撑系统布置如图2所示。
3．2 预应力混凝土板的混凝土剔除
3．2．1 剔除顺序
先剔除沿B、12、13轴扁梁边的3道板缝，板缝宽度为l 一1．5m，待预应力筋切断、放张和重新张拉处理完毕后，再剔除非预应力梁边的板缝混凝土，最后将中间板混凝土破碎 后清除。
3．2．2 剔除技术要求
(1)混凝土的剔除选用人工剔凿和机械钻孔两种方法。扁梁边预应力筋由于离梁板面较近，因此必须采用人工剔凿，剔除方向由远离扁梁边向扁梁边，待确认预应力筋的准确位置后，再向梁边剔除。在剔除过程中，严禁在梁边处剔断预应力筋。
(2)剔除过程中，由于月轴扁梁边张拉端端部承压面的加固处理方法较复杂，且处理时间较长，因此在3道剔除板缝中，先剔月轴，后剔12、l 3轴板缝。每道板缝采取分段剔除、切筋、放张、端面处理、重新张拉的方法。分段方法为先中间后两侧对称进行，每段长约lm左右。
(3)混凝土剔除时，严禁破坏扁梁混凝土，剔除后应确保扁梁边混凝土表面平整，并需用高标号水泥砂浆抹平，确保放张工序正常进行。
(4)混凝土剔除中，扁梁边板上部非预应力筋应尽量保留，下部非预应力筋需全部保留，预留长度不应小于200mm，供张拉端加固角板和端部封堵后浇外包混凝土小梁与扁梁连接用。
3．3 预应力筋切断
3．3．1 切断前准备
(1)割除无粘结预应力筋外包塑料管后，在被剔出B轴板缝内预应力筋两端混凝土扁梁边和板端面及12、13轴板缝内的扁梁边分别安装工具式开口垫板(见图3)及开口式双缸千斤顶。为防止放张时由于预应力筋回缩造成千斤顶难以拆卸，l／A一B轴向筋和9—12、13—16轴向预应力筋所安装的双缸千斤顶活塞出缸尺寸分别不小于80mm和180mm。
(2)在预应力筋切断位置左右各100mm处，用铅丝缠绕并绑牢，避免断筋时由于预应力筋回缩造成钢绞线的各丝松散。
3．3．2 切断预应力筋
(1)用气焊烘烤预应
力筋切断位置，并切断预应力筋。切筋位置应保证预应力筋重新张拉时外露长度、预应力筋放张后的回缩尺寸及烘烤区长度，故l／A一月轴向筋和9—12、13一l 6轴向筋的张拉端预留外露长度分别不小于650mm和800mm。(2)切筋的技术要求 ①预应力筋的切断A匝序与混凝土 剔除顺序相同；②切断前，应先检查该筋原张拉端、锚固端混凝土是否出现开裂和其它质量问题，并注意端部封挡；③烘 烤、切断预应力筋时，严禁在该筋对面及原张拉端、固定端站人；④烘烤过程中，应注意防火，并注意避免预应力筋淬火造成强度降低。
3．4 放张
预应力筋切断后，回油并拆除双缸千斤顶及其工具式开口垫板。
3．5 张拉端端面加固处理
3．5．1 B轴张拉端端面处理
l 2—13轴间预应力筋与Bi轴无粘结预应力扁梁箍筋平行，并在其架立筋上面设置通过，预应力筋在B轴扁梁边张拉端的端面混凝土的保护层仅有30mm，同时由于浇筑混凝土时振捣时间过长，造成钢筋保护层为素水泥砂浆，重新张拉时张拉端端部强度不能满足张拉要求，仅用很小的张拉力预应力筋就被拉翻，所以预应力筋重新张拉前必须进行张拉端面加固。加固选用角形钢板(见图4)，操作方法如下：①用结构胶粘牢角形加固钢板，并用5条Ø18mm膨胀螺栓固定；②角形加固钢板与被剔除预应力混凝土板底预留非预应力筋焊牢。
3．5．2 12、13轴张拉端面处理
1／A一B轴间预应力筋与12、13轴扁梁箍筋平行，并在其架立筋下面设置通过，预应力筋在12、l 3轴张拉端面混凝土保护层厚度大于50mm，重新张拉时张拉端端部强度能满足张拉要求，因此扁梁边张拉端丧面混凝土用高标号环氧砂浆恢复平整，预应力筋切断、放张后，将承压板用结构胶粘牢并重新张拉，承压板如图5所示。
3．6 重新张拉
(1)安装锚具、穿心式千斤顶。并进行张拉。
(2)张拉技术要求如下：①张拉顺序同剔除方案相同：②预应力筋标准强度人，fptk＝1860N／mm 2，单束预应力筋张批控制应力口σcon＝1302N／mm2，锚具为单孔楔型锚；③张拉机具在使用前，必须进行标定；④施工时，超张拉3％；⑤预应力筋全部张拉完毕后，方可拆除梁、板底面支撑。
3，7 浇筑外包混凝土梁
(1)预应力筋张拉完毕后。锚具外预应力筋的'预留长度为200mm，并用水管将其拆散，锚具外预应力筋直线长度不允许小于30mm。
(2)预应力筋张拉端外包混凝土梁尺寸为214mm×214mm。钢筋为4ø12。箍筋为ø6@200mm,箍筋与扁梁边原保留板钢筋连接，混凝土为C30，其作法如图6所示。
4开洞工程小结
(1)预应力筋施加预应力时，其张拉端部承受的应力大小与锚具的分布、承压板在端部的位置及面积大小等因素有关，故预应力筋重新张拉前，应根据张拉端部的实际情况进行研究分析，并提出切合实际的加固方案。
(2)无粘结预应力混凝土平板开洞，最大拉应力出现在洞口角板底部，并沿45°方向向角板延伸，由于开洞对板的应力影响(即洞口角部在一定范围内产生较大的应力集中)，因此应在洞口周围配置加强钢筋，在洞口角部需配置斜向筋。该工程洞口尺寸较大，但由于原平板四周设置的预应力扁梁和非预应力边梁的配筋量较大，因此在施工过程中，洞口四周和4个角部未作任何处理，而对垂直B轴的预应力筋张拉端端部预先进行了加固处理，避免张拉端面纵向开裂，确保重新张拉，取得了较好的效果。
(3)建议设计单位在设计无粘结预应力平板结构(无论是连续板，还是单跨板)的预应力筋曲线高度时，对通过支座处的预应力筋，应坚持必须在梁或暗梁的架立筋下面设置的原则，满足变动建筑功能要求，简化改造工程施工工艺，提高结构工程的安全度。
篇3：无粘结预应力混凝土平板开洞技术
无粘结预应力混凝土平板开洞技术
[摘要] 北京花乡工农业产品展销厅工程由于使用高度的要求，要对原l、2层门厅双向无粘结预应力混凝土顶板沿四周梁边全部剔除，开洞8m×7．45m。本文从板底支撑系统的搭设、分段进行混凝土板剔除、预应力筋切断、放张、张拉端面加固处理、重新张拉等方面详细阐述了开洞的方法。[关键词] 开洞工程 无粘结预应力 混凝土板 剔除 预应力筋 放张 加固
北京市丰台区花乡农工商联合总公司新建的工农业产品展销厅工程总建筑面积44561．87m 2，分为A、B两栋。其中A栋建筑面积40124．87m2，地下l层，地上3层，标准层高为4．2m，楼盖采用无粘结预应力混凝土扁梁、板结构，柱网尺寸为9000mm×9900mm、9900mm×9900mm，扁梁宽有1000、1200mm两种，高均为500mm，板厚200mm，板内无粘结预应力钢绞线为双向曲线布置。
1 开洞工程概况
该工程主体结构无粘结预应力混凝土扁梁、板施工于19l 2月全部完成。l 999年初建设单位在审批时，认为门厅高度太低，因此要求将1、2层1／A―B、l 2一l 3轴之间的无粘结预应力混凝土顶板剔除。即要在9000mm×8100mm柱网内，沿3道无粘结预应力混凝土扁梁和1道非预应力混凝土边梁的边沿将无粘结预应力混凝土平板全部剔除，并将与剔除部位相关的顶板预应力恢复，洞口尺寸为8000mm×7450mm(见图1)。
开洞工程混凝土的剔除由曼德新技术钢筋混凝土钻孔工程部承担，无粘结预应力筋的切断、放张、重新张拉由北京市建筑工程研究院预应力所完成。
2 开洞工程难点及特点
2．1 架木支撑系统支搭工程量大
准备开洞时，结构工程已完工，架木已拆除，并且材料全部撤离现场，但剔除前，地下室至地上2层顶板的剔除部位及其相关的顶板的架木支撑需恢复原预应力筋张拉前的支 搭方案，按原方案估算，仅支撑管就需要2．6万根，如此大的架木支撑系统支搭工程量，给开洞工程施工和建设单位的资金投入带来较大困难。
2．2 剔凿难度大
由于在混凝土板剔凿过程中，对预应力筋的铺放准确位置难以确认，并必须保证预应力筋不受任何损伤，难度相当大，因此，为避免剔断预应力筋时，造成无法重新张拉，剔凿只能远离扁梁边寻找筋位。
2．3 重新张拉预应力筋的张拉端部加固处理措施难度大
开洞过程中，与洞相关的预应力筋切断、放张后，还需重新张拉，原一端张拉和两端张拉预应力筋切断后张拉端分别设在B和l 2、l 3轴扁梁边，由于预应力筋放张和重新张拉时，张拉端端部混凝土强度很难满足施工要求，因此，必须进行加固处理，确保张拉工艺的顺利进行。
2，4 预应力筋切断回缩量大
开洞位置板12―13轴间需切断预应力筋共计27束合15钢绞线，为一端张拉，张拉端设在l／A轴非预应力边梁上，固定端埋设在2号楼梯梁内，长度约为18m；1／A一B轴间预应力筋为23束øj15钢绞线，长度约为63m，为两端张拉，张拉端分别设在9、16轴伸缩缝预应力边梁上。两种筋的'张拉伸长值分别约为120mm和380mm，因此，切筋和放张时会产生较大回缩，特别是1／A一B轴间筋。为避免操作过程中出现安全质量事故，确保缓慢放张，放张前必须制定技术措施。
3开洞工程施工，
3．1 板底支撑系统的搭设
在确保施工安全和禁止破坏洞口四周梁及其相关板的前题下，在开洞剔除混凝土板前，需进行梁板支撑系统的搭设，其应支撑部位为地下室，1、2层开洞部位的混凝土板及其四周梁(即1／A―B轴与12―13轴间板及四周梁)和与开洞相关的混凝土板(即1／A一B轴间9―12轴、13―16轴间的板及B一C轴间12一13轴间的板)。
为尽量减少搭设工程量，经过认真研究分析制定了分段进行混凝土板剔除、预应力筋的切断、放张、张拉端面处理、重新张拉的施工技术方案，并确定了两种支搭方案，即地下室，1、2层顶板剔除部位板及其四周梁的支撑系统仍采用原满
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篇4：无粘结预应力混凝土结构施工技术
董立华
（唐山市规划建筑设计研究院，河北唐山063000）
摘要：本文从施工角度阐述了无粘结预应力混凝土结构的施工质量控制及施工工艺，介绍了无粘结预应力混凝土结构的施工工艺及需重点注意的问题，从钢筋工程、混凝土工程和模板工程三方面介绍了无粘结预应力的施工技术，结合工程实例归纳了该技术的应用特点。关键词：预应力混凝土；无粘结；预应力筋；施工
l施工前的准备工作
图纸会审和技术交底：在施工前组织各级
技术人员审图对关键部位放出大样图，发现问
题及时与设计者协商解决。
严格拉制所用材料：钢绞线、锚具进场后
要检查与货同行的产品标牌、合格证、厂家出
具的物理性能证明书或产品质量检验报告。对
钢绞线进行外观检查，不得有接头或死弯，油
脂饱满均匀，不漏涂、护套圆整光滑，松紧适
当。预应力筋的表面如有破损，必须及时用塑
料胶带纸修补，外观检查必须逐盘进行。同时
钢绞线及水泥要进场后抽样送试。
张拉设备与压力表：使用前应由计量部门
配套检测是否合格，并提供相应拉力对照表。
2屋面大梁施工
该工程屋面结构层，纵向17轴、19轴的C
轴至J轴线段，横向G轴、E轴的15至2l轴
线段设计为无粘结预应力屋面大梁，共四根，
呈井字状布置。跨度24m，截面尺寸宽
500mm，高1350ram．C40砼。除配设普通钢筋
外，另配设8根单柬‘psl5．2钢铰线作为预应
力主筋，呈抛物线布置，一端作固定端，一端作
张拉端，大梁与柱为刚结点。
2．1施工顺序
施工中采用如下的施工顺序：搭设大梁、
板支撑架―铺大梁底模一绑扎大梁普通钢筋
和敷设无粘结预应力筋一固定端附加螺旋钢
筋、安装锚板及夹具一张拉端附加钢筋网片、
安装锚垫板一支www.unjs.cOm次梁底模、扎次梁钢筋一支大
梁侧模、次粱侧模、板底模一绑扎屋面板钢
筋一浇捣梁板砼一大梁砼达到75％设计强度
后，张拉钢铰线建立预应力一张拉端锚板、锚
具防腐处理、浇砼封闭一张拉端预留张拉口处
砼后浇封闭―模板拆除。
2．2屋面大梁支撑及模板施工
支模体系：双立杆钢管、双扣件支模架体
系。双立杆纵横间距不大于800mm，水平横杆
间距不大于1200ram，支撑架体纵、横向均开
设剪刀撑。梁底受力杆为8号槽钢。
模板材料：为确保模板自身刚度，梁底、侧
模均采用20ram厚钢框竹胶合板。
特殊措施：梁底模起拱3％oL，梁底中部加
设双立杆顶撑，梁两侧模板设置3道直径16、
同距600mm的对拉螺杆。立杆底部带钢垫板。
一、二层楼板顶撑保留不拆除并垂直对应，使
大梁梁板砼及支撑架的重量直接传至地面。屋
面梁板砼浇筑时，派专人看模，发现异常情况，
停止砼浇筑，待加固支撑体系后再施工。
2．3屋面大梁无牯结预应力钢铰线施工
采用挤塑涂层工艺生产的l×7，直径为
15．2的`标准型钢铰线，强度级别为1860Mpa。
钢铰线的下料长度及下料方法：下料长度按钢
铰线一端张拉L＝I．m2（LI＋100）＋12＋13公式计
算。L0为构件内孔道长度，Ll为夹片式工作锚
厚度，也为穿心式千斤顶长度，工3为夹片式工
一180一中国新技术新产品
万方数据具锚厚度。经i－l－算，17轴线、19轴线梁钢铰线设计强度75％以上时，才进行张拉。张拉端预下料长度为25．6m，E轴线、G轴线梁下料长度埋垫块与锚具接触处的焊渣、砼残渣等清理干为25．8m。因钢铰线盘重大，盘卷小，弹力大，净。准备四台穿心式YC20D千斤顶，四台采用简易铁笼，将钢铰线盘卷装在铁笼内，从ZB0．8－500电动油泵。未张拉前，模板及支撑盘卷中央逐步抽出，丈量长度后，采用砂轮切系统不得拆除。割机断料。张拉方法及顺序：采取一端张拉，双控方钢铰线铺设与固定：在大梁底都普通钢筋法（即控制张拉应力、控制张拉伸长值），分束铺设后进行，采用人工穿束铺设。先临时圊定分批建立预应力。因四根梁呈井字布置，考虑在模板支撑体系的横杆上。待普通钢筋箍筋绑张拉应力平衡，每根梁端设―套张拉机具，四扎后，根据设计图纸确定的抛物线状标记出钢根大梁同步分束建立预应力。铰线每距lm的高度位置，用直径14的钢筋张拉程序：因钢铰线为曲线布置，以o．2Pi点焊固定在箍筋上，作为钢胶线就位的支杆。级载量初始伸长值，Pj级或1．03Pj级为伸长终复核支杆高度无误后逐步拆除临时支杆，使其点值。本工程张拉程序征求设计单位意见，取就位。并按设计给定的水平位置将8根单束钢其中一种与设计松驰应力相吻合的张拉程序。铰线排列均匀，用8号铁丝绑牢。对预应力筋为便于同步建立预应力和便于校核张拉伸长和普通钢筋分别隐蔽验收。值，实行分级加载，中间增加一级0．6Pj载级。2．4钢铰线锚同端、张拉端的特殊处理17、19轴线预应力大梁钢铰线张拉端考张拉最大控制应力：最大张拉应力＆on虑设在C轴柱顶外侧端，固定端则直接锚人J不大于规范和设计要求的75n／dPtk，即最大张轴柱梁端顶部内。E、G轴大梁钢铰线张拉端考拉力6con＝0．75xfPtkxAP＝0．75x1860x139＝虑设在2l轴柱梁端固定端则直接锚人15轴19．3905kN。最大张拉力由千斤璜与电动油泵柱梁端内。配套标定的压力读数表控制。钢铰线锚同端的特殊构造处理：钢铰线锚伸长值校核：按直线段、曲线段分别计算固端处按单根套设直径8mm的螺旋钢筋，螺伸长值后叠加，大梁钢铰线理论伸长值初步计旋钢筋圈数5圈以上。单孔钢锚垫板设4根螺算为180mm。考虑钢铰线为曲线布置，以o．2Pi纹直径14ram的锚筋，锚筋长度大于140mm。级载量伸长起点值，以016Pj级载量伸长中间直接点焊同定在柱、梁钢筋上。钢铰线末端穿值，以1．0Pj或1．03Pj时量伸长终点值。过锚板孔口后，采用单孔15－－1P夹片式锚具固张拉端锚固区处理：张拉端锚同后。将多定。余的钢铰线采用手提式砂轮切割机切除，外露钢铰线张拉端的特殊构造处理：钢铰线张长度不少于300ram，并清除锚板及锚具上的拉端处按设计增设5片直径10ram，间距5叽油污、杂物，涂刷防锈漆后，采用C40膨胀砼封80mm的钢筋网片，钢筋网片与柱梁钢筋点焊闭。固定。8根单束钢铰线按设计设二块锚垫板，张拉端区预留板孔处理：将张拉端锚固处锚垫板采用Q235材质，厚度14ram，长宽按设理后，对预先为方便张拉留设的板孔洞支模，计尺寸。锚垫板设直径16的螺纹锚脚，钢筋长按施工缝处理后，后浇C30膨胀砼封闭。度大于160mm。锚脚点焊同定于柱梁钢筋上。3结束语并同定于端部模板上，确保锚板位置正确，平实践证明，只要强化管理、精心施工，在技整无误。张拉端的钢铰线通过锚板孔，甩头长术上严格把关，操作上严格按照工艺要求去施度确保大于穿心式千斤顶的长度，以便张拉。工，无粘结预应力混凝土就会达到预期的效果，杜绝质量隐患的发生。2．5大梁砼浇捣参考文献大梁分三层浇捣，每层分别浇捣密实．特【11蔡鸿飞．无粘结预应力混凝土大粱的花工别是锚固端及张拉端部砼必须仔细浇捣，确保实例．建筑技术开发。2004－09：43－44．密实。大梁一次连续浇捣成型，没有水平、垂直【2】陈庆波．大跨度、大体积无粘结预应力粱施施工缝。大梁浇捣沉实1小时后再浇板砼，以工质量控制技术．广西城镇建设．2006－10：．19－免出现裂缝。为提早张拉时间，大梁砼强度宜21．提高一级，按C50砼浇捣。【3】郑康喜．某教学实验楼无粘结预应力混凝2．6锚具土大梁施工技术．广东土木与建筑。2005－07：固定端采用单孔15一lP夹片式锚具，张28～29．拉端采用单孔15―1夹片式锚具。锚具锚环采【4】朱本根，闰信根，许刘奕．浅谈后张无粘结用45号钢，调直热处理硬度HRC32－35。夹片顸应力混凝土结构施工技术．山西建筑，2005－采用200r钢，表面热处理后的齿面硬度为10：124―125．HRC60－62。f5】黄土生．无粘结预应力技术施工．国外建材2．7无粘结预应力张拉施工科技。2006q｝1：61－－62．预应力张拉准备工作：砼浇捣时预留试块，按现场I司条件养护，试压检验砼强度达到
篇5：无粘结预应力混凝土结构施工技术
作者：
作者单位：
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：董立华唐山市规划建筑设计研究院,河北,唐山,063000中国新技术新产品CHINA NEW TECHNOLOGIES AND PRODUCTS2009(22)
参考文献(5条)
1.陈庆波 大跨度、大体积无粘结预应力梁施工质量控制技术[期刊论文]-广西城镇建设 2006(10)
2.蔡鸿飞 无粘结预应力混凝土大梁的施工实例 2004
3.黄土生 无粘结预应力技术施工[期刊论文]-国外建材科技 2006(1)
4.朱本根;闫信根;许刘奕 浅谈后张无粘结预应力混凝土结构施工技术[期刊论文]-山西建筑 2005(19)
5.郑康喜 某教学实验楼无粘结预应力混凝土大梁施工技术[期刊论文]-广东土木与建筑 2005
本文链接：d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgxjsxcpjx200922170.aspx
篇6：无粘结预应力混凝土蛋形消化池施工论文
无粘结预应力混凝土蛋形消化池施工论文
摘要：杭州市四堡污水处理厂扩建工程有3座10926平米无粘结预应力混凝土蛋形消化池，本文介绍其非预应力钢筋、模板体系、混凝土和预应力工程等结构施工成套技术。
关键词：无粘结预应力 蛋形消化池 异形模板 变角张拉
杭州市四堡污水处理厂扩建工程由国家计委立项，是浙江省及杭州市的重点工程项目。该工程中3座无粘结预应力混凝土蛋形消化池是目前国内同类工程中规模最大、结构最复杂、技术含量最高、施工难度最大的单位工程。其单池容积为l 0926m3，池体最大内径24m，工程规模与我国首次在济南建造的有粘结预应力混凝土蛋形消化池相当，目前与其并列属世界第二位、亚洲第一位。该工程由中国市政工程华北设计研究院设计，中国建筑八局浙江分公司施工。
1、工程概况
消化池池体高32m，埋深13.6m，内空高41.7m，池壁厚由700mm渐变至400mm，外形呈三维曲面体（见图1）。池体内壁采用无毒环氧防腐涂料防腐，外壁采用聚氨酯发泡保温、钢龙骨彩钢板饰面。基础为桩承台，50根？1000mm钻孔灌注桩，长45m，钢筋混凝土承台厚度最小为1600mm.池体为双向无粘结预应力混凝土结构，环向共设置122圈（由呈半圆形的2束筋组成）预应力筋，且为分段均布预应力筋。混凝土等级地下无须应力部分为C30、S8，其余为C40、S8，均掺4％TJ外加剂。
2、工程施工特点
2.1 非预应力钢筋安装尺寸、位置要求准确 地下承台部分钢筋由多层环向、竖向和径向钢筋形成立体网状结构，地上壳体部分钢筋为2层由环向和竖向钢筋组成的网片。环向钢筋在现场放大样用弯曲机弯曲成型，采用电弧焊将其焊成封闭式的圆环。环向筋和竖向筋形成壳体网状结构，安装成型后难以校正，所以对钢筋尺寸、位置要求准确，否则模板无法就位。
2.2 模板及支撑体系复杂 消化池池壁呈三维曲面体，其截面尺-寸随标高变化而变化，模板及支撑体系加工、安装、校正难度大。
2.3 混凝土质量要求高 混凝土工程质量要经受满水闭气试验的考验，混凝土的密实度及施工缝处理要求很高；池壁为曲面，预应力张拉孔加固筋多，混凝土振捣困难；混凝土养护难度大。
2.4 无粘结预应力施工难度大 预应力张拉孔的尺寸受结构限制，预应力筋张拉只能采用变角张拉。预应力筋分布广，张拉过程中千斤顶就位和移位都十分困难。
3、非预应力钢筋安装
3.1 钢筋支架钢筋支架安装前，先计算出支架尺寸（包括半径等）与标高的关系，在安装过程中，通过池体中心线量出相应标高的支架半径以确定支架位置。本工程结合现场的实际情况，在施工过程中基础底板部分钢筋采用L50mm×5mm支架；承台部分利用本身的结构钢筋作为支架，即将竖向筋、环向筋和径向筋点焊成整体，形成立体骨架体系；地上壳体部分采用φ25钢筋制成的平面衍架。
3.2 钢筋的制作与安装钢筋是在现场大样的基础上进行下料和弯曲制作，其误差控制在5mm范围内。
钢筋安装的顺序是先安装结构钢筋网片，然后为开洞及安装洞口加固筋。安装前计算出竖向筋每隔500mm高度或径向筋不同半径（间隔500mm）的间距，并标注在钢筋支架上。安装时，先每隔500mm固定竖向筋或径向筋位置，然后再安装水平筋或环向筋。为增强结构钢筋的整体性，可适当将结构筋与支架点焊连接。钢筋安装比模板工程要提前一个施工段。钢筋接头采用搭接和绑条焊（d≥22mm）。
4、模板及支撑体系设计与施工
4.1 模板体系设计制作经有关各方多次讨论研究，模板体系采用组合钢模长900、1200、1500mm三种规格和特制的异形钢模拼装而成。异形模板和组合模板之间通过U形卡连接成整体。
模板拼装规则为在同一标高内，异形模板的块数由模板上、下端听处位置的圆周长差值及异形模板尺寸决定。由于每一道模板上下端圆周长差值一定，故异形模板上、下端宽度差值越小，则异形模板的数量就越多，从而每组定型模板的宽度B就小，每组组合钢模两端所形成轨迹与设计圆环轨迹之间高差就越小，模板拼装后上下两端就越平整，拼缝就越小，拼装效果更好。
根据以上拼装规则，结合现场大样，展开图中宜取Δh≤10mm.异形模板需有8种不同规格。组合钢模和异形钢模均在工厂加工制作成型后运至工地；对拉螺栓在现场加工制作。
4.2 支撑体系池体内的满堂脚手架既是模板施工的支撑体系，也是测量定位放线的支架，采用？48mm×3.5mm脚手钢管搭设。由于受到池体形状限制，内脚手架搭设围绕消化池中轴线径向展开，其外形呈卵形，步距为1.8m，立杆间距不大于1.5m。内脚手架搭设的关键在于稳定性，为此立杆要垂直、间距一致、形状规整、立杆底要有可靠的'支点。因立杆底部是支承在呈曲面的池壁表面上，可利用对拉杆和预埋件，以保证立杆不滑移。内脚手架搭设要比结构施工段高出10m左右，以便于钢筋工程施工及临时支承钢筋。池体外的脚手架主要是作为操作架，沿池壁外侧搭设成圆环状，步距为1.8m，立杆间距为1.5m.
4.3 模板安装加固及校正模板安装在钢筋（包括预应力筋）绑扎及锚垫板安装验收合格后进行。在模板加固成型前，模板位置控制非常困难，为加快安装速度，在与模板上端相对应的成型钢筋骨架上用φ14钢筋沿环向焊成模板临时限位，即钢筋外侧面恰好为模板面位置，焊限位时通过池体中心线用钢尺量出限位筋标高位置的半径。限位筋焊好后要经复核验收合格后才可支模。模板安装时要根据模板翻样确定的相应标高段所应采用的异形模板和组合钢模规格、数量来确定异形钢模的间距，然后按照此间距对称地进行模板拼装。否则要进行校正。校正结束后，使用钢管将内模板外楞与满堂脚手架连成整体，并将模板临时限位拆除。
4.4 细部处理模板拼装时，接缝要严密，模板间缝隙大于2mm时，应采用海绵条嵌填。随池体结构不断上升，因池壁内外模上升速率不同，导致内外模上口不平，不但影响施工缝的处理，还影响对拉螺杆孔的对应。为此特定制一批100mm×300mm的组合钢模，在内外模高差大于80mm时用其进行调整。
5、混凝土施工
5.1 混凝土浇筑及养护本工程所有混凝土均采用商品混凝土，并用混凝土输送泵进行浇筑。根据池壁为平面圆形的特点，混凝土浇筑时要避免模板朝一个方向倾斜的现象，采取分层、对称浇筑，即标高9.2m以下各段混凝土分层浇筑，标高9.2m以上各段混凝土对称一次性浇筑到顶。浇筑混凝土时为避免产生冷缝，在先浇筑混凝土还未初凝时后续混凝土必须立即跟上。
在池壁模板拆除后及时用UEF混凝土养护剂涂刷混凝土表面，使混凝土内水分不蒸发散失，以达到混凝土自养护的目的。UEF混凝土养护剂属水溶性材料，涂刷后有效期为15d，并随下雨溶解面消失，对混凝土表面粉刷无影响。
5.2施工缝处理消化池池体结构施工共划分为26个施工段，需留设25条施工缝，采用钢板止水带进行止水。
6、无粘结预应力施工
6.1 预应力筋的制作与安装无粘结预应力筋进场后，要按规范规定进行强度、松弛率、油脂含量等项目的复试。复试合格后，在现场按计算的每束筋长度（包括两端张拉预留长度）进行下料，采用砂轮切割机切断，并将预应力筋编成束，每隔lm用18号铅丝绑扎，在端部做好编号。
环向预应力筋最长43.3m，竖向筋最长33.5m.在非预应力结构筋绑扎成型和预应力筋支架焊接固定检查合格后，预应力筋整束由人工穿入池壁钢筋骨架内，将其理顺，确定位置，随后用铅丝固定在支架筋上，避免产生整体扭绞现象。预应力筋就位后，在预应力筋两端装锚垫板和张拉盒。锚垫板可以事先与张拉盒焊在一起，安装就位时，将张拉盒与周围非预应力筋焊接牢固且位置准确。
每束环向预应力筋均一次性安装就位，而每束竖向筋则要分成若干次，随池体结构施工，逐段就位固定。
6.2 预应力筋张拉本工程预应力筋除标高33.45m处的竖向筋张拉端外均需采用变角张拉，根据不同部位所采用的变角角度分为25°、30°、33°三种。工作锚采用OVMl5-5、4、3型锚具。
正式张拉之前，通过试张拉，了解到变角垫块摩阻损失较小（变角角度为25.时，摩阻损失仅为2.34％）；孔道摩阻损失比规范规定的小1倍左右；实际伸长值均超过理论值的110％（为理论值的115％左右）；单根张拉建立的有效预应力可满足设计要求。
张拉顺序为：环向筋从下往上隔圈（即J1、J3、J5、…J121）张拉→竖向筋隔圈（即JV2、JV4、JV6、…JV64）对称大循环张拉→环向筋从上往下隔圈（即J122、J120、…J112）张拉→竖向筋隔圈（即JVl、JV3、…JV63）对称大循环张拉→环向筋从上往下隔圈（即J110、J108、…J2）张拉。
每根筋均采用一端先张拉，另一端补足的方法进行张拉。具体是在每束筋的两端均装上锚具和夹片，然后在一端装上变角垫块，用手提式千斤顶（YCN-23型）逐根进行张拉，同时在另一端派专人查看每根筋夹片的跟进顺序，并用色笔在池壁上做好记号，最后在另一端装上变角势块，用千斤顶逐根进行补足张拉。张拉加载分级为0.2σcon→0.5σcon→0.7σcon→1.0σcon →1.03σcon.在张拉过程中，测读0.2σcon一1.0σcon之间的伸长值，并按正比例关系推算出实际伸长值（0一1.0σcon之间的值）。
整个工程预应力张拉实际伸长值为理论伸长值的96％一109％，均在允许范围内，未发生断丝等异常现象。在张拉过程中，浙江大学土木系结构研究所进行了张拉力抽样检测、有效预应力和预应力损失测定、混凝土应力应变测定等3项测试，测试结果表明，张拉力控制准确，建立的有效预应力乃至建立在消化池池体混凝土上的预压应力满足设计要求。
预应力筋张拉后，在距锚具300mm处将外露预应力筋切除，清理锚具及外露预应力筋上的油漆和张拉孔杂物，然后在张拉孔口焊2ф12短钢筋、支模，最后用C45微膨胀混凝土填实。
7、结束语
本工程主体结构及其满水闭气试验的顺利完成，标志着3座容积均为10926m3的蛋形消化池巴圆满建成。它的成功建造将为我国今后建造1万m3以上蛋形消化池积累宝贵的施工经验。
篇7：混凝土的结构设计研究论文
混凝土的结构设计研究论文
高层建筑中结构设计的安全性原则，亦是以设计使用年限为依据，使该建筑的结构设计在预定年限范围内，始终可以达到对内部与外部各项荷载力的有效承受，即使遭遇某些偶然的破坏性事故，也要能够使自身结构控制在整体稳定的状态中，避免出现大范围的结构性损害。高层建筑的耐久性设计原则，是指建筑的结构设计必须在规定的使用年限内，维持足够的结构耐久性，比如，混凝土结构出现的裂缝宽度不得超出允许的范围，且钢筋保护层的厚度不能够变得过于单薄，以免钢筋在遭受外部潮湿空气的状况下出现锈蚀问题。可靠性的设计原则，是指高层建筑的结构设计，必须在设计的基准期与建筑的使用年限范围内，充分达到耐久性、安全性、稳定性、刚度、动力性能等各方面的性能要求，即使超出年限的基准期范围，也能够在各项性能出现不同程度降低的基础上，维持正常的使用。
高层建筑的结构柔性比低层的楼房要高，一旦遭遇地震等问题，会发生更大幅度的作用变形，若要避免建筑在地震等作用下发生倒塌变形等问题，就必须在进行混凝土结构的设计时，使其结构具备足够的延展性能。目前，高层建筑的结构设计中，其结构内力与变形等问题，主要受到地震的水平作用力及外部环境中的风力等因素的影响，层数的不断增多会带动水平作用力的持续加大。所以，在设计混凝土结构时，必须要充分地将这些侧向力的影响考虑在内。高层建筑面临着众多的水平作用力影响，容易出现较大幅度的侧向位移，设计人员在进行混凝土结构设计时，必须在保证其具有足够强度的基础上，同时使其具备合理的刚度及自振频率，进而将楼层水平位移控制于允许范围。
一、高层建筑混凝土结构的具体设计方法
1完善单元结构的布局设计
独立的结构单元设计，是高层建筑中的主要结构设计内容，此结构设计工作适合采用简单、规则的平面形式，但平面的整体长度与突出部分的长度应当控制于适宜的范围，且具备均匀分布的承载力与刚度，同时，竖向结构适合采取均匀、规则的形式，以保证建筑的外挑与内收问题得到有效的控制。要达到这一目标，混凝土结构的设计者，应当在制定结构设计方案的阶段，便努力地将概念设计的理念与知识作为参考，使建筑的适用性与美观度等要求在得到满足的基础上，通过进行优化设计，使其结构的平面与竖向布局尽可能地实现简单、均匀与规则性，保证其结构刚度与承载力的合理分布，避免建筑独立结构单元出现过于集中的塑性变形或应力。
2优化高强的混凝土与钢筋使用
高层建筑建设需要耗费较多的混凝土、钢等材料，若混凝土和钢的强度过大，势必会造成建筑材料总造价的超限，同时加大其他构件的造价，从而降低建筑建设的经济效益。因此，混凝土的结构设计人员应当对高强度的混凝土与钢筋的使用进行合理的优化控制。以软土地基上的高层建筑设计为例，该结构地基受到的荷载较高，设计人员可以通过优化高强度的混凝土以及钢筋的使用，使建筑中各构件的截面尺寸得到合理优化，从而减轻建筑的结构自重，使建筑的基础工程建设难度得到大幅度的削减，降低工程的地基处理工作造价。再以位于震区的高层建筑的结构设计为例，建筑的自重与地震作用程度成正比例关系，设计人员通过将高强度的混凝土与钢筋的使用量减少，可以在减轻其梁、板、墙、柱等构件自重的基础上，降低地震的作用力，进而保证建筑结构的安全程度，使建筑的整体安全度得以提升。
3合理设计剪力墙平面结构
高层建筑的结构设计人员对混凝土结构进行设计，还需要充分地重视剪力墙结构的平面布局问题，以保证建筑整体结构受力的均匀性，并使建筑在侧向力的影响下出现的位移控制于允许状态。具体来讲，剪力墙平面结构的优化设计主要为以下几个方面:
1)以建筑的各项基本结构功能为依据，在满足这些功能的前提下，尽可能地使剪力墙的布置实现相对的.集中化与均匀化，对具有较高的恒载或者平面形式变化较大的部位设计剪力墙，应当尽量缩小其间距。
2)以建筑的主轴方向或者是其他方向为基准，对剪力墙进行双向的布置，且墙肢截面适合为具备较小的侧向刚度的简单规则的形式，在设计中还要尽量地减少对短肢剪力墙的使用。
二、高层建筑的混凝土结构具体设计优化措施
1结构安全性
高层建筑人群密度高，且不易逃避、实施救治，一旦发生灾害，造成的危害要比普通建筑高出许多。因此，结构设计人员必须加强对于混凝土结构的安全性设计，以尽可能降低灾害造成的伤害程度。具体来讲，设计人员可以从以下几个方面开展结构的安全性设计:1)设计人员应当在保证建筑各项功能的同时，通过考虑结构自身的抗震性能及外部人为因素可能造成的结构破坏，有目的地将高层建筑的抗震等级提升。同时，还要从整体上，加强结构设计的稳定性与牢固度，避免将砖砌体承重或者装配式的混凝土结构应用于高层的公用属性较高的建筑中，而要优先选取现浇的钢筋混凝土的结构。2)设计人员要从建筑建设过程中及投入应用后的各个方面入手，综合考虑其荷载变化的状况，尽可能地将建筑结构的荷载标准值与构件承载力设置出较大的弹性裕度，并且为楼面等部位进行额外的增加荷载的设计，以保证建筑在各级的地震与火灾等灾害中，都可以实现对于自身结构安全的维护。
2抗震概念
高层建筑的混凝土结构在应用过程中，最容易受到的破坏，便是来自于地震威胁，在进行设计的过程中，设计人员要以抗震概念设计为依据，通过进行抗震试验得出该建筑结构的抗震等级，或者借鉴相似建筑的抗震设计经验等，对高层建筑的结构体系、平立面设计、结构构件延展性等进行优化设计，以使建筑的抗震能力得到有效的提升。具体来讲，在结构体系设计方面，设计人员要尽可能地选择空间结构以及平面布局简单规则的形式，作为建筑的整体结构形式。以平面布局为例，可以将矩形、圆形、方形、扇形的结构作为抗震结构的体系形式，并减少对于不对称的侧翼或过长的伸展翼的使用。同时，设计人员还要通过进行合理的布局，使建筑的质量与刚度实现均匀平衡的分布。而在平立面设计方面，设计人员可以将墙体设置为均匀对称的形式，并提升楼梯或电梯的井筒等具备较高刚度的结构布置的集中性，同时，将抗震墙设计为符合建筑结构整体抗震需求的形式，以提升建筑平面结构的抗震性能。而且，还要保持各转换层结构在竖向刚度方面分布的接近，并使剪力墙的设计可以将墙面竖向持续地贯通到建筑底部。在结构构件的延展性方面，可以将梁、柱端的组合剪力加大，或者提高柱体抗弯性能，并配合将梁端的钢筋实际弯矩提升，以使建筑梁端早于柱端发挥塑性，使二者在外部荷载下，保持结构变形的稳定协调。
3耐久性
高层建筑的结构设计人员对混凝土结构进行设计，还要努力提升其耐久性，以延长建筑的有效使用寿命，并且使建筑在遭遇各种灾害之后，依旧能够维持其应用的各项结构性能。下面就从几个方面谈论一下混凝土的结构耐久性设计的策略:1)选择良好的混凝土材料。设计人员应当在保证混凝土材料的质量与基本性能的基础上，重点从结构的稳定性能、抗侵入性能、抗裂性能等几个方面入手，选择坚固、耐久、洁净的骨料，含碱量与水化热反应较低的水泥，减少对于硅酸盐水泥与用水量的应用，并适当地将矿物掺合料加入到材料中。2)优化结构使用设计工作。高层建筑中的混凝土结构物普遍包括多个构件，每一个构件所处的环境存在显著的差别，这就决定了不同构件具备的耐久性寿命存在差异，因此，设计人员要根据实际的使用环境，明确建筑中不同结构构件的使用界限与注意事项。以屋面、阳台及女儿墙的设计为例，这些部位的梁柱构件，耐久性寿命普遍低于室内，必须合理设定这些部件维修或更换的时间。3)合理设计结构构造形式。设计人员根据建筑的具体侵蚀环境与设计使用年限，设计厚度在20mm～70mm之间的混凝土保护层，并通过协调构件的截面积与表面积，避免侵蚀性物质集中停留区域的形成，同时注意高侵蚀度的环境中，混凝土墙板的通风效果，并注意配筋间距的合理设计，以减少钢筋锈蚀、保护层剥离等问题的出现。
三、结语
高层建筑中混凝土是影响建设质量的关键决定性因素之一，因此，建筑设计人员必须加强对于其设计原则的分析与掌握，立足于具体的设计原则及要求，从整体的设计工作及具体的设计内容等方面入手，采取有效的策略，以推动混凝土结构设计的优化完善。
篇8：预应力混凝土结构的研究论文
摘要对预应力混凝土结构火灾的研究现状进行了综述与分析，探讨了预应力混凝土结构火灾研究中存在的主要问题。建议进一步研究应从预应力材料的高温蠕变性能入手，采用非线性有限元进行整体结构分析，逐步建立结构火灾的可靠度方法，并指出结构火灾的计算机仿真分析是一种重要的试验方法。
关键词预应力混凝土火灾可靠度仿真分析
据公安部消防局统计，全国共发生火灾235941起，死亡2496人，伤残2506人，直接财产损失13.6亿元。近年来，预应力混凝土结构已由早期的简单构件发展为现今复杂的空间整体受力结构，以其大跨度、大空间、良好的结构整体性能以及有竞争力的综合经济效益，正逐步成为现代建筑结构形式的发展趋势，由于预应力混凝土结构的抗火性能劣于普通钢筋混凝土结构，因此开展预应力混凝土结构的火灾反应和抗火性能研究是非常有意义的。
篇9：预应力混凝土结构的研究论文
国外学者对结构抗火性能的研究开展较早，始于20个世纪初，并成立了许多抗火研究组织，比较有名的有美国建筑火灾研究实验室、美国消防协会、美国的波特兰水泥协会、美国预应力混凝土协会、英国的BRE(BuildingResearchEstablishment)。这些组织对建筑结构的抗火性能进行了系统的研究，主要体现在对建筑材料高温下的力学性能；结构、构件火灾下的升温过程及温度场的确定；火灾条件下结构和构件的极限承载能力及耐火性能方面的研究，并编订了相应的建筑规范及行业规则。
国外预应力混凝土构件抗火性能的研究稍晚于钢筋混凝土结构，主要工作始于20世纪70年代初期。尽管早期Ashton等人的试验研究认为预应力混凝土在火的作用下存在许多问题，但其后一些学者的试验和研究表明预应力混凝土构件在火的作用下仍具有较好的工作性能。
有关文献介绍了美国进行的18个后张预应力混凝土板和梁的耐火试验。在这些试验构件中，预应力筋分为有粘结和无粘结两种。在耐火试验中，实测了时间与预应力筋温度关系，典型的时间-温度曲线如图1所示。在图中还可以看出不同保护层厚度与耐火时间的关系。
Gustaferro等人在预应力混凝土抗火方面做了不少试验研究，他们对有粘结预应力混凝土梁、预应力混凝土简支板、预应力混凝土连续梁、板等结构或构件在不同情况下的抗火性能进行了试验研究，并对预应力混凝土结构的抗火性能提出了合理的计算方法。他们通过对后张预应力混凝土梁和板的抗火试验，得出在1，2，3，4小时的抗火等级下的保护层厚度和构件最小尺寸的建议值。Ashton等人与Gustaferro同期也进行了一系列相应的预应力梁抗火试验研究，包括不同比例试件的耐火极限试验的对比，试验结果表明预应力混凝土能满足结构的不同耐火等级，其耐火性能主要取决于其预应力筋在火灾中所达到的温度，因此预应力筋的保护层厚度和梁的截面形式对预应力混凝土结构的耐火性能具有明显的影响，结构在火灾下的承载力随混凝土的保护层厚度增加和荷载减少而提高，并且轻骨料预应力混凝土板的抗火性能好于普通预应力混凝土板。Joseph等进行了后张无粘结预应力混凝土板的试验研究，试验着重研究了预应力钢筋保护层厚度对构件抗火性能的影响同时研究了荷载和端部约束情况的影响、辅助钢筋的作用等问题。Abrams等人对不同骨料和喷有隔离层的预应力混凝土构件的抗火性能进行了试验研究，Krishnamoorthy等人通过徐变和温度对预应力混凝土框架性能的试验研究得出了试验结果，其中包括不均匀温度对结构变形性能的影响及内应力和弯矩随时间的变化。
国外根据预应力混凝土梁、板等方面的试验研究结果，已对预应力混凝土在火灾作用下的承载力及极限耐火时间有了较全面的了解。他们认为温度是影响预应力混凝土结构蠕变性能的主要因素，要建立合理的分析方法必须考虑混凝土温度蠕变特性，弹性理论已不适用，蠕变率的分析方法被认为是预测整个加载阶段结构特性较满意的方法。他们的试验研究为预应力混凝土抗火设计提供了直接依据。
国内抗火研究组织从20世纪80年代后期起着手进行钢筋混凝土结构的抗火性能研究，但国内关于预应力混凝土抗火方面的试验研究尚处于起步阶段，缺乏足够的试验数据。国内规范中涉及预应力混凝土的抗火内容主要是参考国外经验确定的，如《无粘结预应力混凝土结构技术规程》防火部分第三章第3.2.1条规定用保护层厚度来满足不同耐火等级要求，它对不同耐火极限下无粘结预应力混凝土保护层厚度的确定，主要取自美国《后张预应力混凝土手册》。同济大学对5榀相同尺寸的单层无粘结预应力混凝土框架、3榀有粘结预应力框架和预应力钢丝进行了火灾试验，得出了一些有用的结论，主要有以下几个方面：①在高温作用下，预应力钢丝的强度、弹性模量、延伸率均表现出与常温下不同的性能。强度和弹性模量随温度升高而下降，延伸率则随温度的升高而增大；②对于预应力混凝土结构，火灾升温速率和温度越高，其抗火性能越差；在同一升温条件下，预应力混凝土结构承受的荷载越大，其抗火性能越不利；③对于预应力框架结构，与普通混凝土结构框架试验结果不同，荷载大小对抗火性能的影响可能要比温度的影响明显。预应力度大的结构受温度影响大，抗火性能差。预应力筋的有效应力大的结构，其抗火性能比有效应力小的结构差。无粘结预应力混凝土结构的抗火性能比有粘结预应力混凝土结构的抗火性能差。火灾后预应力混凝土结构的刚度明显减小，但仍存在一定的承载力，并反映出较好的恢复性能。
2存在的问题
尽管国内在钢筋混凝土结构抗火方面的研究工作已经取得长足进步，但在预应力混凝土结构火灾性能方面的研究才刚刚起步。诚然，预应力混凝土结构的抗火性能与一般钢筋混凝土结构在许多方面有相似性，但由于预应力混凝土结构自身的特性，这方面的研究还存在着许多问题，主要表现为以下方面：一是到目前为止各国学者所进行的试验及研究，基本上是以预应力混凝土简支构件在标准火灾下极限耐火时间为研究对象，主要考虑了截面内部温度分布及升温对预应力钢筋强度的`影响等因素；二是以往试验主要研究预应力混凝土构件的耐火性能，由于结构的相互作用，因此受火构件的热变形将对其他构件产生影响，并存在较大的内力重分布，目前尚无专门研究，一般的解决办法是直接引用普通钢筋混凝土连续梁等火灾的有关结果，而这些结果是否能直接使用于预应力混凝土结构尚缺乏试验验证；三是以往的分析方法仅以热传导作为判断依据，无法对结构响应和损伤如位移、开裂、屈服等进行有效的判断，特别是材料的高温蠕变对结构火灾响应的显著影响缺少一定的研究；四是与普通混凝土相比，预应力混凝土具有许多特殊性，而以往的试验研究较少涉及。
3今后应开展的工作
(1)预应力材料高温性能研究。采用高强预应力钢丝和钢绞线是目前高效预应力混凝土的一个主要特征，因此预应力钢丝和钢绞线在高温下的蠕变性能是预应力混凝土结构抗火性能研究的基本内容。必须要通过材料试验研究高强钢丝和钢绞线在高温下的强度、变形、弹性模量的变化规律，特别是钢丝和钢绞线的高温蠕变性能对预应力混凝土结构的有效预应力的影响。此外要重视材料高温(火灾)性能数据库的建立。由于混凝土和钢材本身化学成分的差异，在温度影响下材料热工、力学性能有较大的离散性，如何对目前国内外进行的高温材料试验结果进行总结，并建立可供计算机程序调用的材料高温(火灾)性能数据库是火灾材料研究的一个重点。
(2)高温下预应力整体结构的非线性有限元分析。拟用传热学的基本原理，得到差分-有限元瞬态非线性温度场计算基本方程和各类常用边界条件，由此计算预应力混凝土结构温度场分布，并根据热弹塑性基本理论建立预应力混凝土火灾反应的非线性有限元分析基本方程。方程可用于分析预应力混凝土结构火灾下的变形、内力变化及预应力筋的应力随时间变化的过程，确定预应力结构火灾反应的一些基本特征。
(3)结构火灾的计算机仿真试验分析。一方面预应力混凝土结构火灾试验是最直接反应预应力混凝土结构抗火性能的手段，但预应力混凝土结构通常都应用于各类大跨度、大空间结构，由于试验条件限制，无法进行足尺模型试验，采用缩小比例的模型能基本反映火灾全过程的反应规律，但仍然有一定的差距。另一方面，由于受试验条件、试验经费的限制，也无法进行大量的模型试验。在进行模型试验的同时，要研究如何采用计算机仿真试验以避免上述限制。通过大量仿真试验，了解不同形式预应力混凝土结构的抗火能力，并提出改善预应力混凝土结构抗火能力的方法。笔者通过对有粘结预应力框架火灾位移的计算机仿真分析，可以得出如图2所示的有粘结预应力框架火灾下位移的实测值和计算机仿真分析结果的比较。由图2可见，计算所得的位移变化规律与实测相符，但仿真分析得到的结构位移较实测要大，误差最大时为40%。产生误差的主要原因可能由于试件混凝土含水率偏高，造成计算温度场高于实际温度分布，而结构的温度变形及材料性质与温度密切相关，从而产生结构计算误差。并且温度越高，材料的物理、力学性能离散性越大，另一方面，材料的高温蠕变的相关资料较少，这些也会造成一定的误差。总之仿真分析时的参数取值是否准确将影响分析结果，合理的参数取值依赖于可靠的实验结果。
(4)结构火灾反应的可靠度分析。由于火灾发生的可能性、火灾的持续时间和峰值强度、发生火灾时结构承受的荷载等因素并不确定，材料在高温下性能更趋于离散，上述因素均会影响结构的耐火性能。在无粘结预应力结构中，还存在锚固失效的可能性，以及结构局部失效可能产生的整体失效等，因此如何在设计中对这些因素进行综合考虑，以确定其耐火安全度是结构火灾的一个重要研究内容。结构火灾下的可靠度分析也是对现有遭受过火灾的建筑物进行评估的一个重要方面。
(5)结构抗火设计计算机模块的研制。目前对特定结构进行火灾全过程非线性有限元分析在理论上是可行的，但不免繁复的运算过程。因此有必要编制具有工程准确度的、概念清晰且简易实用的结构抗火设计计算机程序，并实现和现有通用结构设计软件进行接口是结构抗火试验研究工程化的一个关键。
参考文献
1AshtonLA.Thefire-resistanceofprestressedconcretefloors[J].CivilEngineeringandRublicworksReview，1951（46）
2GustaferroAH.Fireresistantofpost-tensionedstructures[J].TheJournalofthePCI，1973（18）
3华毅杰.预应力混凝土结构火灾反应及抗火性能研究[M].上海:同济大学出版社，2000
篇10：无粘结部分预应力混凝土梁在铁路桥梁上的应用
无粘结部分预应力混凝土梁在铁路桥梁上的应用
无粘结部分预应力混凝土是继有粘结预应力混凝土和部分预应力混凝土之后的又-种新的预应力形式,具有很多优点.然而由于种种技术原因,使得它在铁路桥梁上的.应用并不多.
作 者：李丰祥 作者单位：中铁二十三局集团第三工程有限公司,四川成都,611130 刊 名：科技风 英文刊名：TECHNOLOGY TREND 年，卷(期)：2009 “”(3) 分类号：U4 关键词：无粘结 部分预应力 混凝土 铁路桥梁★ 混凝土裂缝论文
无粘结预应力混凝土平板结构设计研究论文（共10篇）
