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所属栏目:建筑施工论文
发布时间:2013-10-28 11:40:38 更新时间:2013-10-28 11:22:36
摘要:为了满足中学教学楼建筑功能的特殊性及楼盖顶面平整美观的要求,对于在教学楼楼盖设计中,单间教室楼盖采用了大跨度预应力混凝土双向板,而在门厅采用了预应力混凝土板柱结构.有效地控制了混凝土的开裂,减少了板的挠度,减轻了结构的自重,增加了室内净空高度。
关键词:预应混凝土,楼盖,板柱结构,抗震性能
1引言
某中学教学楼包括84个班级教室以及教学辅助用房,建筑面积14278m2,平面尺长约170m,宽11.6m,结构为现浇混凝土框架结构,沿纵向设置抗震兼温度缝两道,教室主要柱网8.5m×9.6m,门厅柱网7.2m×6.3m,层高3.6m,层数为6层。为满足楼盖顶面平整美观的要求,教室楼盖不设次梁,采用现浇预应力混凝土取向平板,门厅采用现浇预应力混凝土板柱结构,基础采用人工挖孔桩,一柱一桩,持力层为中风化泥岩。根据《建筑抗震设防分类标准》GB50223—2008和《建筑抗震设计规范》GB50011—2010,抗震设防烈度为6度。设计基本地震加速度值为0.05g,II类场地,框架抗震等级为四级。
2预应力楼盖的设计
教学楼的单间教室采用四边山框架梁支承的8.5m×9.6m无粘结预应力混凝土平板,板厚210mm,门厅采用无粘结预应力混凝土板柱结构,板厚210mm,未设置柱帽及托板。
本工程预应力楼盖采用中国建筑科学研究院开发的PKPM系列软件中的SLABCAD进行板的有限元设计,用SLABCAD软件计算板的预应力效应后,根据其内力、变形及裂缝的情况,按照《无粘结预应力混凝土结构技术规程》JGJ/T92—93进行设计计算。
2.1荷载标准值取值
楼面恒载:210mm厚混凝土板5.25kN/m2
楼盖面层及板底粉刷2.0kN/m2
楼面活载:教室2.0kN/m2
走廊2.5kN/m2
2.2预应力筋布置
本工程预应力筋选用Φ15.24高强低松弛钢绞线,抗拉强度标准值fptk=1860N/mm2,单根直径d=15.24mm,弹性模量1.95x105N/mm2,锚具采用国家I类锚具,预应力板混凝土强度为C35,预应力筋要求待混凝土达到设计强度的80%后进行张拉,张拉控制应力为0.7fptk=O.7x1860=1302MPa,预应力筋平面布置见图1。
图1预应力筋布置图
根据预应力混凝土结构的原理,预应力筋的束形和位置尽可能与弯矩分布一致,使预应力筋所产生的等效平衡荷载与外荷载的分布在形式上基本一致。无粘结预应力平板非预应力筋配筋率0.25%,以8.5m×9.6m标准板块为例,板底实际配筋X向Φ12@200,Y向Φ12@200。
3框架梁柱和非结构构件的设计
框架梁的主要尺寸为350mm×800mm,350mm×300mm,按照SATWE软件的计算结果进行配筋,教室的纵向框架梁底筋配5Φ25(或5Φ22),支座上部配4Φ25+2Φ22,腰筋配4Φ14,箍筋Φ8@100/200(4),横向框架梁底筋配5Φ25,支座上部配4Φ25+2Φ22,腰筋配4Φ14,箍筋Φ8@100/200(4)。框架柱的主要尺寸500mmx700mm和Φ700mm(门厅圆柱),底层柱底最大轴压比为0.65,按照SATWE软件计算结果,柱的配筋率为0.7%,考虑到教学楼的重要性,特意提高了柱的配筋率,实际矩形柱配筋率1.42%,圆形柱配筋率1.52%,典型柱配筋图见图2.
建筑设计要求在楼梯闻上方设置高出屋面3.6m的装饰单片悬墙,在设计构造时充分重视了这种构件对抗震的不利影响,采取了加强措施,并以细致的详图表达,装饰单片悬墙设置的构造柱边框和钢筋混凝土压顶梁,填充墙每250mm与构造柱及框架柱采用通长拉结筋2Φ6,确保遭受地震时不会解体坠落。
图2典型柱截面配筋示意图
4在地震中表现分析
中学教学楼在地震中经受往了历时120s地震,地震发生过程中,主体结构及附属非结构构件无明显损坏及坠落,地震发生时正在教学楼上课的6400余名师生在4分钟内全部安全撤离到空旷地带。经地震实验后笔者进行了调查,框架梁、柱完好,无可见裂缝和明显变形.粱、柱节点无破损,无裂缝,教室及走廊预应力混凝土楼盖无可见裂纹及变形,门厅板柱结构的额应力楼盖无可见裂纹及变形,在锚头部位末见破损,仅发现极个别填充墙与框架梁交接处有水平裂缝,楼梯间屋面的装饰单片悬墙无损坏及裂缝,抗震缝无明显碰撞及破损,经鉴定教学楼结构基本完好,震后可继续使用,图3为震后教学楼示意图。
图3震后教学楼示意图
5结语
(1)预应力楼盖主要特点是大跨度、大空间、大柱网,使用性能良好,自重较轻,因而地震所引起的地震力相对较小,该工程大跨度预应力混凝土平扳及预应力混凝土板柱结构经历了高于抗震设防烈度一度以上地震的考验,证实其有良好的抗震性能。
(2)钢筋混凝土框架结构教学楼的设计中适当增大关键构件的配筋,提高其安全储备是完全必要的,该工程建筑面积14278m2,常年有6400余名师生在教学楼内上课学习,其抗震安全重要性是不言而喻的,震后对本工程配筋进行过验算,实际柱的配筋满足抗震设防烈度7度、设计基本地震加速度值为0.15g的计算要求。
(3)高出屋面的装饰单片悬墙对抗震非常不利,但如果在设计中采取可靠的加强拉结措施,仍具有很好的抗震性能,可有效避免其破坏造成伤害。
参考文献:
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