关于高层建筑预应力楼板的设计方法探究

【摘 要】我国普遍采用无粘结预应力楼板，无粘结预应力楼板对于设计质量与水平的要求极高。尤其是新规范的出现，对于无粘结预应力楼板设计提出新的要求。本文旨在研究预应力楼板设计，为我国预应力楼板设计提供参考与借鉴。

【关键词】高层建筑；无粘结预应力；楼板设计

无粘结预应力混凝土采用高强材料、先进的预应力工艺和先进的设计方法，节材效果大，结构功能好，最适合建造大柱网、大开间、大空间的建筑楼板。不仅可以减少结构在水平荷载作用下的反应，而且能降低房屋的运行费用，能产生显著的经济效果。本文主要研究高层建筑无粘结预应力楼板设计原理以及步骤，探讨高层建筑无粘结预应力楼板设计注意事项，为有关单位在高层建筑无粘结预应力楼板设计方面的进一步开展提供借鉴。

1 无粘结预应力楼板设计计算原理

关于无粘结预应力楼板设计计算，我国行业内采用最多的是荷载平衡法，这种荷载平衡法设计计算方法与其他类型的楼板设计计算方法相比，不仅仅概较为清晰，而且计算方法也是较为简单，计算出来的数据也具有较强的精度，尤其是对于结构的挠度，计算精度是最高的。荷载平衡法主要是利用钢筋张拉预应力平衡构件上的荷载，包括构件的全部活荷载以及静荷载，这样可以使得建筑构件可以在受到弯力的作用下避免出现挠度的产生。对于等效荷载来讲，等效荷载仅仅可以对于一部分的活荷载进行平衡，其根本原因在于在部分的建筑结构的构件中，活荷载的出现频率是比较低的。荷载平衡法所需要解决的荷载往往是全部的静荷载与百分之四十左右的活荷载的总量。无粘结预应力楼板设计计算时，设计人员需要对于外荷载进行平衡。关于外荷载的平衡，不仅仅需要预加力，而且还需要预加力筋合力作用曲线，预加力所产生的荷载与外荷载是相等的，因此在受到外力的作用下，受弯构件一直处于均匀压力状态，受弯构件不容易出现弯曲。

2 无粘结预应力楼板基本设计步骤

关于无粘结预应力楼板的基本设计计算，需要严格按照国家有关部门的政策规定以及其他一些基本的步骤来操作的。一般来讲，无粘结预应力楼板基本设计步骤主要是体现在以下几个方面：第一，设计人员在进行设计计算时，需要确定好混凝土的强度等级，同时还需要对于楼板的厚度进行测量，确定这些必需的基本数据。对于混凝土的拉应力允许值，设计人员也要进行科学的测量与确定，尤其是对于不同阶段的混凝土拉应力值，需要根据实际情况进行测量与确定。第二，设计人员需要对于建筑构件的外荷载进行确定，尤其是等效荷载平衡掉的外荷载力，也需要进行严格的测量。根据测量得出的外荷载力数值以及得到的预加力，进一步确定预应力筋的数量，提高预应力筋数量与质量需求的准确度。第三，确定各种应力设计值，尤其是等荷作用与使用符合作用下的应力值，需要进行严格的对比与比较。检测抗裂验算中，分析板面应力设计值与混凝土拉力允许值之间的关系，如果混凝土拉力允许值大于板面应力设计值，则符合国家规定，如果小于的话，则需要根据检测结果增加预应力筋数量，这样才可以提高结构的抗震性以及延性。

3 无粘结预应力楼板设计参数选择

关于无粘结预应力楼板设计参数的选择，主要是从楼板厚度、荷载标准值以及材料力学指标等多个方面进行考虑。首先，关于楼板厚度。预应力混凝土板的挠度需要尽可能的高一下，主要是由于预应力混凝土板的挠度与钢筋混凝土板的挠度存在着较大的差距，混凝土板挠度加高，可以使得建筑结构更加的美观、轻巧、经济。关于楼板厚度，根据以往设计经验，单向连续板范围在40―50，而单向简支板则需要范围在35―40内。周边支撑连续双向连续板范围在40―50之间。其次，关于荷载标准值。楼面的荷载标准值主要是包括隔墙、楼板自重等，这部分属于恒荷。而活荷载需要根据行业内GB5009标准进行，上人屋面需要取值在每平米2KN左右，而不同的是，不上人屋面需要取值在每平米0，5KN左右。再次，材料力学指标。一般情况下，混凝土的强度等级需要在C30以上，这是最基本的要求，选用最多的是C40。关于混凝土以及钢绞线的性能，国家有着严格的规定，其性能需要严格按照《预应力混凝土用钢绞线》T5224政策执行。

4 内力分析极其有关问题

竖向构件不均匀变形对预应力楼板内力产生重要影响。由于竖向构件间存在不均匀的轴向变形，对楼板内力产生影响，并且这种影响随建筑物高度的增加而增加，尤其对于框筒结构，由于外框架柱的轴压比要比内筒大得多，因此两者变形差可能较大，这时，在预应力楼板设计应充分考虑到竖向构件间的沉降差对楼板内力的影响。另一方面，预应力楼板对边缘起到扭转作用。传统小开问楼板，对边梁的扭转可以忽略不计，但大跨度的预应力楼板对边梁的扭转的影响却十分显著，因此在预应力楼板设计时应同时考虑边梁的设计问题，边梁设计时应按弯剪扭复合受力构件进行计算。

5 设计中应注意的问题研究

预应力技术是一项极为综合与系统的技术，作为高新技术，它不仅仅包括科研、设计，还包括施工与测量。因此，在对于无粘结预应力楼板进行设计时，需要做好全盘的考虑，从材料选择、施工方案再到测试要求等方面进行综合性的考虑。现代建筑平面不断增大，伸缩缝问题日益突出，从理论上说只要预应力筋是连续的就可不设缝，但要注意大吨位张拉可能带来的一系列问题及预应力损失过大等。综合考虑长度在150m内的预应力混凝土楼板不设缝还是可行的。但这时要重点考虑混凝土开裂问题，具体可采取以下措施：优化混凝土配合比；适量掺人混凝土膨胀剂；合理设置后浇带、膨胀带及伸缩缝；配置适量温度筋，加强混凝土养护，尤其需要蓄水养护。

6 总结

综上所述，无粘结预应力混凝土是我国近年来研究开发的新技术，在高层建筑楼、屋盖结构中采用无粘结预应力技术，其综合效益十分显著，具有广泛的应用前景。为此，深入研究现阶段我国高层建筑无粘结预应力楼板设计存在问题，创新高层建筑无粘结预应力楼板设计策略，是今后有关单位在高层建筑无粘结预应力楼板设计方面的重大目标。

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