預應力板柱結構的設計與應用

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1996年底，某開發(fā)公司擬在合肥開發(fā)一幢寫字樓，該大廈場地情況比較復雜，南鄰城市干道，北與居民住宅樓相鄰，且間距較小，合肥市規(guī)劃局對該大廈的總高度有嚴格限制，規(guī)定不得超過50.5Ｍ，以滿足日照間距的要求，扣除頂層電梯機房必須滿足的層高4.2m后只有46.3m，該大廈為8mX8m的大柱網(wǎng)，并且設置中央空調，按一般辦公建筑的層高3.3m計算，只能建14層，開發(fā)面積相對較小，經開發(fā)商初步估算，該大廈的投資回報不大，一度產生放棄的相法，我院針對這一情況，主動為開發(fā)商出謀劃策，大膽提出了采用預應力板柱結構這一新穎的結構形式,經與建筑、空調、消防、水、電等專業(yè)的協(xié)調，將該大廈的層高壓縮到2.8m，層數(shù)提高到十六層，增加了兩層近2000m2的面積，使該大廈的開發(fā)得以順利進行。 
    該大廈分為主樓和附樓兩部分，主樓16層，附樓４層，兩者高差大。同時，受場地條件的限制，規(guī)劃要求的停車場無處可設，為了解決這一問題，我們將主、附樓的下部做成完整的地下室，作為地下停車場和設備用房。為解決主附樓沉降差異和樓地面防水問題另外更多地是考慮到上部的板柱結構對沉降差非常敏感，我們采用了人工挖孔樁這一基礎形式，將樁端支承在中風化巖層上,沉降可以忽略，十分恰當?shù)亟鉀Q了板樁結構的基礎問題。 
    該大廈為框架--筒體結構，中部核心筒，電梯間和疏散樓梯間及管道井。沿建筑周邊框架柱軸線處設置了高度為500mm的預應力扁梁，中部框架柱軸線處設置了暗梁，未設柱帽，使框架結構的基本形式依然保留,保證了框架結構的整體性和抗震性能。經正常的結構分析獲得了有關數(shù)據(jù)后，在符合規(guī)范要求的前提下，參閱了大量的國內外資料，依據(jù)國內新的科研成果，得出了預應力的配筋量，預應力板筋為雙向布置，采用無粘結鋼鉸線，線型除端部外均為二次拋物線，其張拉端均有錨具，構造要求符合規(guī)范及有關文獻的要求。預應力板厚200mm，砼標號C40，并要求為了保證預應力筋的垂度，施工中應事先進行布索編號再行布筋，以免混亂，影響預應力筋的線型。考慮到預應力板柱結構基本上沒有框架，設計中適當加大了框架柱和核心筒的剛度，使地震力更多地分配到柱和核心筒上，減輕了地震時預應力平板的負擔。非預應力部分構造與一般的框--剪結構相同。最后經過計算，該大廈的位移和層間位移完全滿足“高規(guī)”的要求，周期也較合理，各項指標均能符合有關規(guī)范的要求，是一結構設計優(yōu)良的建筑。
    設計圖紙完成后,經我院預算編制人員計算，單方造價略高于普通的框架---剪力墻結構，但這與由于增加了兩層近2000m2的面積而增加的投資利潤相比，是微不足道的，預應力板柱結構也是經濟合理的。
    在具體設計過程中，結構設計人員通過學習和考察，對預應力板柱結構形式有了全面的認識，它的應用是十分廣泛的。對那些對層高有嚴格要求而按正常設計有難度的建筑來說，采用這一結構是十分合適的。在國外，這一結構形式廣泛應用于大型的車庫，倉庫，寫字樓及商業(yè)建筑中，隨著我國國民經濟的發(fā)展和預應力施工水平的不斷提高，該結構形式必將會越來越多地在國內建筑中被采用，它的前景是非常廣闊的。 
    另外，通過這一工程的設計，有關設計人員拓展了自身的業(yè)務能力，提高了不斷學習，不斷更新業(yè)務知識的興趣和信心，從而信心十足地進入新世紀。