预应力技术在高层建筑中应用.docVIP

预应力技术在高层建筑中应用 　　摘要：本文主要对无粘结预应力平板结构、预应力转换层结构、预应力基础等方面介绍了预应力技术在高层建筑中的应用，对预应力技术在高层建筑中的发展进行了探讨。 　　关键词：预应力技术，高层建筑，结构转换层 　　中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号： 　　0前言 　　高层建筑特别是超高层建筑，由于层数多，房屋的总重量大，重心高，对结构设计提出了诸多难题和挑战，而预应力技术的应用在迎接挑战、处理问题中起到了不可估量的作用。用无粘结预应力混凝土平板结构代替一般的混凝土梁板楼盖结构，可以大大降低层高。预应力转换层结构的应用，很好地满足了下部大空间、上部小开间的多功能高层的要求。预应力在高层基础上的应用大大提高了基础结构的安全度、抗渗性、耐久性和经济性。 　　1 无粘结预应力混凝土平板结构 　　在高层建筑中，大跨度、大柱网楼面(屋面)结构对建筑使用功能、设备安置、管道铺设及造价的经济情况有不同要求。因此选择什么样的结构材料和结构形式去适应这些要求至关重要，而无粘结预应力技术的使用，在大跨度楼面结构设计中具有显著优势，应用也最为广泛。其具有如下良好的结构性能和优点： 　　1)布置灵活。 　　预应力混凝土梁、板的经济跨度比钢筋混凝土的要大50％～100％，跨度增大，使室内布置更为灵活，能适应使用功能的改变。 　　2)楼板厚度降低。 　　现浇后张无粘结预应力平板的厚度可以做到普通钢筋混凝土的2／3或更薄，因此有利于降低高层建筑的层高和总高度。此外板厚小，自重轻，有利于减轻下部支撑结构(柱、墙、基础)的荷载和减少造价。 　　3)管道设置方便。 　　一定厚度的现浇无粘结平板结构可铺设一般管线，采用扁梁的后张楼板，扁梁之间的空间可以布置其他外露管线。 　　4)伸缩缝间距大。 　　具有足够的预压应力以抵消混凝土收缩和温度引起的应九，因此可以加大伸缩缝的距离或取消伸缩缝，提高了建筑物整体性能。无粘结预应力混凝土平板结构体系有以下几种基本形式。在国内外实践的基础上给出了相对应的经济跨度： 　　无梁平板：跨高???为35-42，最大跨度为10 m： 　　带托板的平板：跨高比为45-50，最大跨度为12 m； 　　单向密肋板：跨高比为25-30，最大跨度为12 m； 　　双向密肋板：跨高比为25-30，最大跨度为16 m； 　　梁板结构楼盖体系：板的跨高比单向为40-45。双向为45～50，梁的跨高比15-20； 　　带扁梁平板：经济跨度与扁梁的宽度与间距有关。对于中心间距为8 400 mm，梁宽为2 400 mm的扁梁，其经济跨高比为24- 28，最大跨度为16 m。 　　2 预应力转换层结构 　　为满足高层建筑底层空间的使用要求，将上部标准层设计成小柱网，下部公共服务层设计成大柱网，从受力角度讲这是不合理的(如图1所示)，解决这种矛盾最常用的方法就是设置结构转换层 　　 　　图1 多功能建筑中结构正常布置与建筑功能的矛盾(示意模式) 　　预应力混凝土结构的承载力高，抗裂性好，非常适合用于建造承受重荷载的大跨度转换层，且只要采用预应力度适当，构造处理得当，预应力结构的抗震是可以得到保证的，同时，由于预应力的应用减小了转换构件的尺寸，对抗震也是有利的。常用的转换层结构有梁式、桁架式、板式，而梁式的使用最为广泛。 　　2．1 梁式 　　钢骨混凝土梁取代一般钢筋混凝土梁，减小了截面高度，改善了造成短柱的情况，避免了脆性破坏，且由于钢骨本身所具有的良好塑性变形特性而使梁具有一定的延性，耗能效果增加，抗剪承载力提高。抗震性能加强。而预应力对其在裂缝、耐久性、受力性能等方面的改善，使预应力钢骨混凝土转换大梁的应用更加广泛。 　　2．2 桁架式 　　考虑到转换层空间的充分利用，预应力桁架转换层随之出现。预应力混凝土桁架空隙大，自重轻，美观且便于灵活分割使用。因此具有很好的经济和社会效益。其结构设计应遵循下列原则：带桁架转换层的结构按“强化转换层及其下部、弱化转换层上部”的原则；桁架转换层按“强斜腹杆、强节点”的原则；桁架转换层上部框架结构按“强柱弱梁、强边柱弱中柱”的原则。试验结果表明，满足上述原则设计的带桁架转换层的结构具有较好的延性，能够满足工程抗震的要求。 　　2．3 板式 　　带厚板转换层结构对抗震不利，相当于几层楼重量的厚板质量集中在结构的中部，震动性能十分复杂，且该层刚度很大，下层刚度较小，容易产生底部变形集中。因此，只有在上下结构形式改变或柱网轴线改变造成梁式转换或桁架转换十分困难时，才开始考虑用转换厚板。 　　3 预应力混凝土基础 　　建筑基础是建筑工程的重要组成部分，它的造价、工期在工程建设中占有较大比重。统计表明，我国的一般建筑基础工程造价约占