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预应力工程介绍——广州国际会议展览中心 班级：结23 姓名：阮奕琛 学号：2012010166 1 工程简介 广州国际会议展览中心是广州市重点建设项目，位于广州市海珠区琶洲岛，造型独特，体量庞大，甚为壮观，是广州市二十一世纪标志性建筑。广州国际会议展览中心的首期用地面积为43.9万m2，建筑面积约40.0万m2，包括五大功能区：车库、展厅(包括南面展厅及北面展厅)、珠江散步道(在南北展厅之间)、东入口车道(上盖大型钢架)及其它用房。展厅部分(包括珠江散步道)总长度458.5m，总宽度318.2m。包括架空层及夹层共有7层，架空层主要用作展厅、车库、设备用房，首层及层4为展厅，层2为珠江散步道及商务用房，层3及层5，6为办公及设备用房。屋面顶部高度为39.59m，层4展厅标高为16.00m，东、西侧面各设一车道，大型货车可直上层4展厅。 2 预应力运用 为有效利用展览空间，混凝土结构部分采用了大柱距、大跨度梁的方案，柱开间约为 30m×30m。为此，在标高16.00m处的展览大厅的结构楼盖使用高强部分预应力混凝土结构，为大跨度多跨连续超长肋梁板结构体系。平面框梁结构由 X、Y 方向主框架梁、一级次梁、二级次梁组成。展览大厅楼面主框架梁采用有粘结部分预应力混凝土技术，一、二级次梁均采用无粘结部分预应力混凝土技术。因一级次梁的间距为10m，为防止楼面开裂，在二级次梁上及其它需要的部位配置一定数量的直线预应力钢筋。预应力钢筋采用高强度低松弛钢绞线。 综合考虑结构的安全性和施工的方便性，在平面结构中，考虑主梁是主要承力构件，配置有粘结预应力筋，按正反抛物线形布置。一二级次梁中配无粘结筋，一级次梁中预应力筋按曲线布置，二级次梁中预应力筋按直线布置于截面的中心位置。其设计意图在于，由主梁和一级次梁起控制裂缝和挠度作用，而由于二级次梁分布间距较小且比较均匀，可以在楼层表面建立比较均匀的预压应力，主要起控制结构裂缝的作用，以减少超长结构不设伸缩缝所带来的不利影响，楼面不设预应力。经设计计算，其预应力摩擦损失对于有粘结筋和无粘结筋最大分别为37.7%、32.2%，可满足预应力的建立要求。 预应力筋布置方案如下图所示。 另外，本工程根据自身特点，在运用预应力技术时还特别考虑了以下几个方面因素： 非预应力钢筋 对于展厅，由于楼面活荷载较大， 如果预应力钢筋配置过多而非预应力钢筋配置过少， 在最不利活荷载作用下，楼面可能出现反拱裂缝。从理论上来说，楼面活荷载占总重力荷载的比例越大，防止出现反拱裂缝所需的非预应力钢筋越多。 根据计算结果，预应力框架梁控制截面的预应力筋与普通钢筋面积比在0.5左右。所以，非预应力钢筋基本上配置为计算所需钢筋面积的一半。但从构造及安全方面考虑，实际配筋为：支座的非预应力钢筋配置为计算所需钢筋面积的一半左右，跨中的非预应力钢筋配置超过计算所需钢筋面积的一半。 超张拉 工程的预应力梁均为后张法。为了使预应力钢筋的有效预应力接近理想值，采用超张拉后再放松锚固的方法来增加远离张拉端截面预应力钢筋的有效预应力。 工程框架梁的超张拉控制应力取为1488MPa 。超张拉后再放松锚固， 使张拉截面处的预应力钢筋的有效预应力扣除第一批预应力损失后等于中间截面的有效预应力值。
裂缝控制 本工程展厅楼面的结构自重和活荷载都很大，且预应力梁支座弯矩约是跨中弯矩的两倍，如果按二级抗裂要求，以支座弯矩为控制内力配置预应力筋，则预应力配筋量很大，承载力富余大，不经济且很多截面会超筋。因此最后决定预应力梁采用部分预应力设计，裂缝控制等级为三级，即荷载短期效应组合作用下裂缝宽度小于 0.2mm，长期效应组合下裂缝基本闭合，同时允许框架梁梁端弯矩调幅，以降低支座控制内力。按以上设计原则计算出的预应力筋，数量比原方案减少60％以上，结构造价大为降低，而承载力、挠度和裂缝仍能满足规范要求。 综上，框架梁的裂缝控制原则为：跨中截面和支座截面采用不同的裂缝控制等级，支座截面裂缝控制等级为三级(部分预应力)， 最大裂缝宽度=0.2mm；跨中截面裂缝控制等级为二级，αct =0.5 这样，虽然在正常使用阶段，按矩形截面梁计算的支座截面的最大拉应力达12.47MPa(x 向梁)和12.53MPa(y 向梁)，但计算裂缝宽度并不大， 仅为0.05mm(x 向梁)和0.08mm(y 向梁)。 如果取支座截面的裂缝控制等级为二级，则预应力几乎要加倍，此时，若不采取措施(措施一为仅在支座附加预应力筋，措施二为增加通长预应力筋，但在跨中将预应力筋向中和轴移动，以减小预应力产生的反拱弯矩)，跨中截面会在预应力的反拱和邻跨活荷载的共同作用下出现反拱裂缝。
张拉方案 本工程预应力结构形式为三级传力框架肋梁结构。即荷载传递途径为：楼板→二级次梁→一级次梁→主框架梁→结构柱。各结构梁中预应力筋的张拉先后将直接影响整个预应力结构平面的受力性能及使用性能。另外，由于平面结构主体为超长多跨连续大跨度大体积混凝土，混凝土浇捣后会产生很大的水化热，若养护处理不好很容易造成混凝土表面出现细微收缩裂缝，影响施工质量。根据以上实际情况，相应制定了相应的张拉施工原则，即张拉顺序应遵循①二级次梁→②一级次梁→③主框架梁的原则。且一、二级次梁张拉过程中应在 X、Y 两个方向同时进行。因为在各预应力结构中，预应力筋均为曲线布置形式，张拉后会在相应结构中产生等效反向荷载，改变结构的变形及挠度。二级次梁的张拉变形将直接影响一级次梁的变形；同样，一级次梁的张拉将直接影响主框架梁的变形。根据结构重要性原则，优先保证最重要结构件的受力性能及其中的有效预加应力，应遵循以上张拉原则。另外，为保证混凝土施工质量，避免在混凝土强度发展过程中出现收缩裂缝，适当提前了二级次梁中预应力筋的张拉时间。在主体混凝土浇捣完成后第四天，即对二级次梁中 50%数量的预应力筋进行张拉。这样，在整个混凝土结构平面中 X、Y 方向均施加一定的预加压力，加速混凝土强度开展过程中收缩阶段的完成，同时混凝土表面加强养护，达到避免出现收缩裂缝的目的。实际施工情况表明，完全达到预期效果。整个预应力结构平面未出现任何形式的裂缝，这在大规模大体积混凝土结构施工中是很少见的。 后浇带布置 如图，在每个区平面结构中沿126m 长方向设置两道后浇带，把整个126m×90m 区域分隔成三个部分，且中间约 100m×90m 大跨度超长连续预应力结构部分可以相对独立出来。预应力筋基本在长、短两个方向约 100m×90m 范围内通长布置，后浇带所在跨部分配置无粘结预应力筋。这样各分区可以独立同时进行施工，预应力筋在本分区内通长布置，且长度控制在 100m 左右，中间跨有效预应力可达到60%，满足设计要求，另外，把后浇带设置于跨度相对较小的梁跨上，能保证结构中部大跨度结构的整体性，大部分预应力筋的张拉灌浆工作在主体结构强度达到设计要求后即可一次性完成，除后浇带跨外大部分平面下部支撑可以立即周转拆除。 这样，可以使各分区独立同时进行施工，预应力筋在本分区内通长布置，且长度控制在 100m 左右，中间跨有效预应力可达到60%，满足设计要求，另外，把后浇带设置于跨度相对较小的梁跨上，能保证结构中部大跨度结构的整体性，大部分预应力筋的张拉灌浆工作在主体结构强度达到设计要求后即可一次性完成，除后浇带跨外大部分平面下部支撑可以立即周转拆除。可以缩短工期。提高周转料的周转速度，提高经济效益。 3 参考文献 [1]广州国际会议展览中心大跨度预应力混凝土结构施工技术研究，苏冬霞，硕士论文 [2]广州国际会议展览中心大跨度预应力混凝土梁设计，舒宣武等，建筑结构，33卷12期 [3]广州国际会议展览中心结构设计，韦宏等，建筑结构，32卷12期 |
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