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厂房多层多跨预应力混凝土框架梁结构设计-结构理论

摘要：本文根据某厂房焊装车间为工程实例，探讨了多层多跨部分

预应力混凝土框架梁的结构设计。

关键词：厂房焊装车；多层多跨；预应力混凝土；框架梁；结构设计

1工程概况

某厂房焊装车间由二层主厂房和八层辅助用房两部分组成，总建

筑面积约8800平方米。该工程为现浇混凝土框架结构，其中主厂房

横向框架梁采用部分预应力混凝土。在设计上我们把厂房分为A、B

两区。其中A区横向框架首层为9米+15米+15米三跨连续、二层为

24米+15米两跨连续;B区首层、二层均为15米+15米两跨连续，A、

B区之间设伸缩缝。纵向柱距均为5米，首层层高为l0米，二层层

高为9米。

除两边框架及伸缩缝两侧框架外，其余横向框架均采用部分预应

力混凝土结构，其中24米+15米不等跨连续梁，在目前国内资料反

映的预应力框架结构中，不等跨程度是最大的(跨度的长跨：短跨＝

1∶6∶1)。

焊装车间楼面活载要求较大，为15kN/m2，而且楼面和屋面均

有悬挂机械设备之集中荷重。根据厂方使用要求，屋面将用作花园及

活动场地，活载为2．5kN/m2(A区)及8kN/m2(B区)。活荷载较大是

本工程的特点。

梁柱截面尺寸，其中24米跨梁截面为350×1700mm(高跨比约

1/14)。15米跨楼面梁高1400mm，因受工艺地坑深度限制。

预应力体系是采用钢绞线夹片式群锚体系。钢绞线为高强度低松

驰钢绞线．规格为ΦJ15.24，强度标准值fptk为1860N/mm2。采用

OVM群锚体系。本工程为后张现浇有粘结预应力混凝土。即在框架

中用金属波纹管预留孔道,并穿入预应力钢绞线，浇筑混凝土后，张

拉预应力筋，再孔道灌浆。本工程单束预应力筋(7-ΦJ15.24)最大张拉

力达1303kN(超张拉力为1370kN)。

2设计依据

本工程根据部分预应力混凝土结构理论进行设计，采用预应力筋

和普通钢筋混合配筋。在长期使用荷载组合作用下允许梁中出现拉

力，在短期荷载组合下控制截面允许裂缝。

预应力筋在结构中，一方面起受力筋的作用，一方面其等效荷载

改变了结构的受力状态。

预应力筋采用曲线形式配置于构件中，当预应力筋张拉后，由于

呈曲线形状，预应力筋对构件产生沿预应力筋法线方向的横向力（等

效荷载)，同时预应力筋还对构件产生轴向预压力。

等效荷载作用于实际构件，产生的弯矩为综合弯矩Mn，综台弯

矩和轴向预压力一起在构件截面的受拉边产生预压应力σpc,即预应

力筋产生的效应。

3使用荷载下框架梁弯矩图

A、B两区框架在最大使用荷载作用下的梁弯矩图见图3、图4

所示。

3.1A区框架梁内力分析

3.1.1楼面梁(9+15+15米)

控制截面在中跨内支座处，M＝-2333kN.m，而9米跨的各截面

弯矩较小，不起控制作用。

3.1.2屋面梁(24+15米)

连续梁控制截面在24m跨的跨内(距边支座为11000mm)，M＝

3960kN•m；内支座处弯矩也较大，M＝-3373kN•m；而15米跨的跨

中弯矩M＝l181KN.M，其值较小，表现了不等跨梁内力相差悬殊的

特点。

3.2B区框架梁内力分析

楼面梁和屋面梁的控制截面均在内支座处，其中、楼面梁

M=-2356kN•m；屋面梁M=-2126kN•m。此外，跨内的最大弯矩也较

大，与内支座处弯矩差距不大。其中，楼面梁跨内最大弯距为

2366kN•m，距边支座8300mm处；屋面梁跨中最大弯距为1946kN•m，

距边支座6000mm处。

4预应力筋的布置形式及用量估算

4.1预应力筋的布置形式

在框架结构设计中，预应力筋位置的合理选择十分重要。一般

应使预应力筋的外形位置与最不利的内力组合弯矩基本一致。

4.1.1A区框架梁预应力筋布置形式分析

(1)楼面梁(9+15+15米)

两束预应力筋在连续梁中分上下层通长布置。

15米跨边跨梁：两束预应力筋均成典型曲线布置，即正、反抛

物线相切的曲线，以期在跨中、内支座产生相当的综合弯矩Mn。

15米跨中跨梁；两束