预应力转换层结构工程设计与施工.doc

预应力转换层结构工程设计与施工 南京状元楼酒店扩建工程总建筑面积31000 m2。主楼地上12层，局部退层，总高45m，标准层面积2300 m2，裙楼地上3~7层，主楼和裙楼设1层地下室。 第1章 结构选型与布置 该工程选用框架结构体系。基础采用桩基，主裙楼之间不设缝，仅留后浇带。4层以下大柱网楼板采用双向密肋板，板厚为70mm，肋高300~350mm。5层以上现浇板厚为90mm。混凝土强度等级：1~4层为C40，5~8层为C35，9层以上为C30。 按照建筑功能要求，地下室为停车库，主楼4层以下设有商场、大堂、餐厅、文化娱巧公共设施，5层以上均为客房。裙楼2层中部需设置1个多功能厅兼大宴会厅，要求形成跨度为19.6m、局部2层高的大空间，并且在其上方再设4层公寓。为此结构柱网布置要适应上述建筑要求，开间取8m，在4层以下，主楼采用两跨框架，裙楼采用单跨框架，在5层以上采用三跨框架，利用设备层作为结构转换层来实现上下柱网的改变，即主楼通过两跨(8.6m+8.6m)转换层结构支承8层三跨(6.55m+4.7m+5.95m)框架。裙楼通过单跨（19.6m）转换层结构支承4层三跨(5.95m+7.3m+5.95m)框架。这样的结构布置可使5层以上客房及公寓中每层框架梁高度减小15cm，既满足了规划部门对总高度的限制，又保证了12层总层数，使业主获得了较大综合效益。 第2章 预应力转换层结构方案 转换层结构设计是该工程设计的重点。目前国内转换层结构大部分采用梁式，此外还有斜腹杆桁架、箱形梁和实体厚板等。这些转换层结构配筋多数仅配非预应力筋。经试算发现，该工程在同等截面条件下，若采用非预应力转换层结构，配筋较多，不便施工，支座处抗裂不能满足规范要求;若在转换层结构上施加部分预应力，可改善结构受力性能，减少挠度和梁截面高度，并节约钢材，提高梁的抗裂性。 由于该工程设备层兼做结构转换层，为了节约空间，降低造价，在主楼转换层结构上要设置300mm1200mm设备孔洞。为此主楼转换层结构拟定2个方案，其中方案一为预应力混凝土开洞大梁，方案二为预应力混凝土桁架结构；裙楼转换层结构院采用单点腹梁。 随着预应力技术的发展和推广，在多(高)层建筑中采用预应力转换结构是重要的发展方向之一。然而，预应力转换层结构设计面临一些新的问题值得研究，例如:(1)预应力转换层结构抗震性能如何?怎样进行抗震设计?(2)预应力转换层结构设计的薄弱环节在何处及采取何种构造措施?(3)预应力对转换层结构影响如何?对于上述问题，现行规范尚未有明确条款。为此，只能通过选择最佳方案，正确计算，模拟试验验证和合理的构造措施综合解决。 第3章 预应力转换结构模拟试验与分析 针对该工程预应力转换层结构，围绕开洞实腹梁、单跨实腹梁及斜腹杆桁架等3种预应力转换层结构先后进行了模拟抗震性能试验研究。根据实际工程截面、内力和配筋，并结合试验室条件分别做了3榀1︰5模型结构在低周反复荷载下(保持竖向力不变)的试验。完成低周反复荷载试验后，又对开洞实腹梁和斜腹杆桁架两个模型进行了改进，按1︰15模型结构进行拟动力振动台抗震性能试验。通过模拟试验得出以下结论： 1.只要进行合理的抗震设计，在地震作用下，开洞实腹梁和单跨实腹梁这两种预应力转换层整体结构安全可靠，具有良好的抗震性能。预应力和桁架转换层结构在层高小于3m时易形成“超短柱"，故不宜采用;但只要选择受力明确的形式，并且加强腹杆和节点区，使桁架各杆件受力均匀，桁架结构也可获得较好的抗震性能(这点在振动台试验中已得证明)。考虑到本工程具体情况，主楼转换结构采用方案一，即预应力开洞实腹梁转换层。在极限荷载作用下，预应力开洞转换梁上能出现塑性饺。 2.与转换层相邻的上层和下层框架柱是整体结构的薄弱环节，必须特别加强。通过构造措施达到强柱弱梁，从而提高整个结构的耗能能力和延性，避免转换层结构上层框架因柱脚破坏而倾覆破坏。 3.根据内力图合理布置预应力钢筋能大大延缓危险截面裂缝的出现和开展。转换层结构跨中和支座内力较大，由于施加了部分预应力，使这些截面免遭破坏，甚至裂缝都很小。必须指出，部分预应力度取值以PPR=0.55~0.70为宜。预应力度取值过高会使结构耗能降低，延性变小。该工程按抗裂要求选择预应力筋，按强度和延性要求配置非预应力筋，试验表明设计合理。 4.开洞实腹梁的孔洞位置只要设置合理，孔洞并不降低梁的抗弯强度，但会降低梁的抗剪承载能力。故洞口位置要合理，并应加强洞口周边的结构，约束洞口处裂缝开展，提高整个结构的承载能力。 第4章 预应力转换结构设计与构造措施 该工程预应力转换层结构内力计算分两步进行。首先用TBSA程序进行结构整体分析，虽然转换层梁高为一层高，但不属于深梁，可按杆系结构考虑，故电算时将转换梁轴