摘要：预应力型钢混凝土梁结构是在普通型钢混凝土梁基础上采用预应力技术的一种新型组合结构。与型钢混凝土梁相比具有如下优点：较好的抗裂性能；同等外荷载条件下，最大裂缝宽度较小，裂缝闭合性能更好，挠度较小，且变形恢复性能更好；同等截面条件下，可以发挥更高的正截面承载力。因此，预应力型钢混凝土结构更便于实现大跨、重载结构，有着广泛的工程应用前景。本文分析了预应力型钢混凝土梁结构设计。
关键词：预应力型钢混凝土梁；结构设计；
近年来，预应力技术已广泛应用于混凝土结构、钢结构等工程领域，一方面提升了这类结构的科技含量，另一方面也使结构受力更为复杂。随着跨度的增加
或荷载的加大（如重载结构），正常使用极限状态的限制（如裂缝控制条件）条件往往会影响上述优越性的发挥。预应力技术可以实现对构件拉应力区的应力控制，从而显著改善构件在正常使用阶段的工作性能。为此，将预应力技术和型钢混凝土梁结合起来，形成了预应力型钢混凝土构件。
一、实例分析
某工程总用地面积 86670m2，总建筑面积 456343 m2。建筑高度215m，结构型式为钢筋混凝土框架－核心筒结构，部分楼层柱采用型钢混凝土组合结构。
二、设计方法
1.预应力深化。根据设计给定的预应力曲线方程y= ax2（a=2h÷0． 5L2）计算预应力束定位筋的高度，绘制预应力曲线图（图1）。
2.型钢梁深化。根据现场塔吊吊重，本工程轴上钢梁分为 3 段，现场拼装，在梁腹板设置两排Φ24的丝杆孔，间距500mm×500mm。
3.综合节点深化。一是型钢配置及钢筋配置。根据所绘制的曲线图可知：轴上两个方向的钢绞线在同一标高。经与设计协商同意，调高轴钢绞线 50 mm，钢梁腹板提前在工厂开洞Φ110，保证波纹管正常埋设。二是次梁底部钢筋与预应力筋位置交叉。根据非预应力筋要避让预应力筋的原则，与设计协商调整尺寸为 550mm ×1100 mm。三是钢绞线底部与丝杆孔位置交叉。提前在深化图中调整丝杆孔位置，以保证现场施工。
4.梁柱节点。梁柱节点钢筋较多，且型钢柱翼缘距离柱边较近，现场无法保证波纹管的正常埋设。梁柱节点深化后经设计方认可，设置环梁，保证有足够的空间安放波纹管。
5.预应力筋强度项数值较大，因此预应力筋数量对预应力混凝土梁极限弯矩的贡献将会较大。当其他参数相同时，预应力配置数量越多，对应的可靠指标就越大。若仅以普通混凝土梁对应的可靠指标来代表预应力混凝土梁的可靠性，会使得可靠指标估值偏低。在实际使用时，可依据选择对应的率模型类别，从而能够较精细地量化不同钢筋配置量下的抗力统计参数。
6.钢筋混凝土单层边柱设计。由于单层预应力框架结构的跨度较大，荷载大，且单层梁柱采用刚性连接，故单层边柱的偏心弯矩很大。该边柱属大偏心受压构件，必须对其承载力及裂缝宽度进行计算。首先按《规范》7.3.4条公式计算出满足正截面承载力要求的纵向受拉钢筋面积和纵向受压钢筋面积按照《规范》钢筋混凝土边柱大偏心受压构件允许开裂，但要求最大裂缝宽度计算值不大于允许裂缝宽度。
三、施工
1.模板支设。一是梁底主龙骨。梁底主龙骨搭设时，先在梁的两端各搭一组主龙骨，其高度为梁底设计标高减去梁底模厚度，然后在两端的底部通长拉线搭设中部的主龙骨。梁最大跨度 26 m，模板起拱高度为全跨长度的 1 /1000，起拱后的主龙骨沿梁长度方向应呈弧形，不得形成三角型。二是支撑立杆。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆梁支撑体系立杆布置应保证上下楼层同轴，以防因局部应力过大而破坏楼板。梁模支撑体系立杆均应落在实处，不得有虚脚。三是操作平台。因梁高度较高，为保证施工安全，在梁侧位置设置操作平台，满铺脚手板。
2.型钢梁安装。一是钢梁吊装支模架最大荷能够承受约 53.5kN/m 的线荷载支模架，且能承担施工振捣及混凝土浇筑时冲击荷载，需编制专项施工方案。二是梁的吊装方法采用捆绑式吊装。吊装前应核查型号和选择吊点，以起吊后不变形为准，并平衡和便于解绳，吊索角度不得小于 45°，构件吊点处采用麻布或橡胶皮进行保护。三是钢梁就位后，用两端控制缆绳旋转对准安装轴线，随之缓慢落钩。此时，要注意梁的方向和连接板方向，为防止梁因自重下垂而发生错孔现象，梁两端临时安装螺栓（不得少于该节点螺栓数的 1 /3，且不少于 2 颗）拧紧。钢梁找正就位后用高强螺栓固定，稳妥后方可脱钩。四是柱—梁的焊接。为安装时便于定位，设计采用栓焊混合连接形式，即腹板用高强螺栓连接，翼板为全焊透连接，安装时先栓后焊，因此焊接时产生变形较小，而拘束应力较大。采用合理的对称焊接顺序主要目的是为了减少拘束应力，有利于避免焊接裂纹。翼缘的焊接顺序一般采用先焊下翼缘后焊上翼缘。
3.钢筋绑扎。一是主梁与次梁、板交叉处：主梁的钢筋在下，次梁的钢筋居中，板的钢筋在上。二是梁钢筋保护层：大理石垫块保证梁底钢筋保护层，大梁侧面用塑料垫块卡在梁中部水平钢筋上。三是梁上部与下部、一排与二排、二排与三排钢筋之间用Φ25或梁纵向受力钢筋直径较大值的钢筋做分隔筋，沿梁纵向间距不大于 0.5m，绑梁上部纵向筋的箍筋宜用套扣法绑扎。
4.混凝土浇筑。一是注意均匀、分层下料，振捣时必须对称振捣，以防止钢柱受扭。二是仔细检查混凝土的和易性、均匀性及保水性、坍落度等技术指标，按规定制作试块。三是混凝土必须连续浇筑，同时严格控制浇筑宽度，避免出现冷缝。四是严格控制振捣时间，避免现场胀模、下沉等现象出现。
5.预应力施工。一是钢绞线立放、固定、将线头平拉出盘，采用砂轮切割
机切割，并逐一编号或做相应的标志，保证预应力筋根数及长度与图纸相符。二是安装波纹管、端头垫板、网片筋及螺旋筋波纹管严格按设计位置固定在托架筋上。托架筋采用Φ10 的钢筋每1m 须设一个托架筋。埋设波纹管时，波纹管就位后应正确安置端头垫板和螺旋筋，端头垫板应与波纹管垂直，矢高应符合设计要求。螺旋筋应套在锚垫板上并焊牢。网片筋的焊接应垂直于波纹管。波纹管应平滑、顺直。三是预应力筋张拉顺序应遵从设计要求，同时应遵从使构件受力均匀、同步，不产生扭转、侧弯，不使混凝土产生超应力，不使其它构件产生过大的附加内力及变形的原则，在同一截面内采用对称张拉。四是张拉工作结束后，采用手提式砂轮切割机将其锚具后外露剩余预应力筋割除，但锚具后应保留预应力筋长度不小于30mm。五是孔道灌浆。灌浆过程中应保持连续一致，以免造成灌浆不密实。在灌浆时采用一端灌浆一端排气的方法，待各个出浆口均冒出与所灌浆体同稠度的水泥浆时，封闭出浆口，压力控制在0.5～0.7MPa，然后关闭灌浆口处的阀门，取下灌浆管，继续下一次的灌浆。灌浆过程中应取水泥净浆做试 块，其强度 M35。六是封锚。由于张拉端锚具在梁外侧外露，故待灌浆结束后，采用C45 细石混凝土封锚。
混凝土梁的可靠性随预应力筋配置量的增多而增大，且增幅明显，因此在抗震和非抗震两种组合情形下若仅以普通混凝土梁对应的可靠指标来代表预应力混凝土梁的可靠性，均会低估其与设计目标的偏差。本文分析了预应力型钢混凝土梁结构设计内容，为合理设计预应力混凝土结构的抗裂可靠性提供有益参考。
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论文作者:姜传忠
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/13
标签：预应力论文; 混凝土论文; 型钢论文; 钢筋论文; 梁柱论文; 构件论文; 波纹管论文; 《基层建设》2017年第18期论文;