摘要：介紹了某大型火力發(fā)電廠4 層跨度為18 米單跨部分預應力混凝土框架梁的設計計算情況。結構采用預應力度法進行計算，概念明確，設計方便，適用于各類預應力混凝土框架結構的計算，選擇預應力度、確定預應力配筋。
關鍵詞：預應力框架，大跨度，預應力度
1. 引言
某火力發(fā)電廠主廠房除氧煤倉間單跨18 米，四層總高為46 米。一、三、四層有樓板，二層無樓板。根據(jù)工藝專業(yè)所提供的單框架參數(shù)，采用普通混凝土框架結構在理論上是可行的。通過采用中國建筑科學研究院PKPM 系列分析與設計軟件的PK 模塊進行計算，分析計算結果發(fā)現(xiàn)：由于作用于梁上的荷載較大，二層梁采用截面尺寸為700mmx4000mm 進行承載力計算時，梁下部受力需筋33549mm2,需要33 根直徑36 的三級鋼筋，按照混凝土構造要求，底部鋼筋的排數(shù)將達到7 排以上；一層梁采用截面尺寸為700mmx3000mm，梁下部受力需配筋10248mm2,需要11 根直徑36 的三級鋼筋。在保證滿足裂縫寬度要求和考慮多層鋼筋的折減因素，需加大梁的截面高度和受力鋼筋面積，如此大的鋼筋用量在實際工程中是十分不合理的（鋼筋的配筋率達到將近2.3％），因此采用常規(guī)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構是不可取的。通過結構分析發(fā)現(xiàn)，采用常規(guī)現(xiàn)澆框架結構主要是在框架梁的撓度、裂縫控制和受力鋼筋面積過大方面不能滿足要求。
在目前常用的混凝土結構中，特別在大跨度混凝土結構，預應力結構被廣泛地運用。由于預應力結構采用高強度鋼筋可以減小受力鋼筋面積；在混凝土梁上施加預應力使受拉區(qū)混凝土產(chǎn)生預壓應力，并使混凝土梁產(chǎn)生向上的反拱，從而改善混凝土梁的裂縫寬度和撓度。
預應力結構可以使大跨度框架梁的撓度、裂縫寬度得到較大的改善，受力鋼筋面積和梁截面尺寸可以大幅度減少，從而滿足工程實際的要求，因此本工程擬采用后張法有粘結部分預應力框架梁結構，兩端張拉，裂縫等級按三級控制。一二層梁布預應力筋，一三層梁截面尺寸為800mm×2500mm ,二層為800mm×3400mm ，四層為800mm×2000mm,一、二、三層柱截面尺寸為800mm×1800mm，四層截面尺寸為800mm×1400mm。圖1 為框架立面圖：
2. 設計計算
2.1 材料
2.2 預應力筋的布置
預應力筋線形不宜采用折線形預應力筋線[1]，主要是因為較多的折角使預應力筋穿束施工困難，梁內(nèi)預應力采用曲線布置：由三段拋物線組成，以盡可能減少預應力筋的孔道摩擦損失，提高截面的有效應力。采用sap2000 計算出梁在各種荷載情況下的內(nèi)力，繪出彎矩圖，根據(jù)彎矩形狀，合理地布置預應力筋曲線，見圖2：
2.3 預應力筋的估算
采用部分預應力比為指標的預應力度法進行計算，并在長期荷載下滿足抗裂要求。預應力度法[2]即混凝土結構由以往被動的校核預應力抗裂系數(shù)，發(fā)展為主動根據(jù)性能要求設計并滿足承載能力，按預應力度的大小設計結構。
故上述各運算均屬部分預應力，在標準荷載下有發(fā)絲裂縫出現(xiàn)，無需計算裂縫。按預應力度法計算預應力筋概念簡明，計算方便優(yōu)化了結構的設計。
3. 張拉方案[4]
1)現(xiàn)場同條件養(yǎng)護下的混凝土試塊達到設計強度的100%，且下達張拉通知單后方可張拉。兩端張拉，先張拉第一層，張拉完畢再張拉第二層。
2)張拉時按控制應力值和變形伸長值進行雙重控制，以應力為主，復核伸長值。
4. 結論
1)應力比“預應力度法”[1]通過大量的工程實踐，已反應出按預應力度法來計算各種高效有粘結或無粘結的全預應力、有限預應力或部分預應力混凝土框架結構是一種概念簡明、計算方便，對于超靜定結構也是一種應力定量的荷載平衡法，即通過使用狀態(tài)所需預應力度、應力大小、荷載確定預應力筋，通過預應力度、拉應力限制系數(shù)。抗裂系數(shù)和預應力比的定量分析，可對結構進行優(yōu)化設計。
2)配置部分非預應力筋，即承擔了部分抗彎承載性能，又增加了結構的延性，有較好的抗震性能。
3)采用部分預應力混凝土結構與其他結構相比，減小了截面的尺寸，降低了層高，節(jié)省了鋼材，節(jié)約了工程造價。
參考文獻
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