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同一个项目里梁用有粘结、墙柱用无粘结,为什么不一样?
同一个工程里梁配曲线有粘结筋、墙柱配直线无粘结筋,是构件受力分工的结果。梁以弯曲为主,用有粘结曲线束承担弯矩、控制裂缝并保持延性;墙柱承受大跨梁端偏心压力,用竖向无粘结直线束施加预压力、控制柱顶开裂。BICP银泰建构在这类双向大跨项目里先定构件受力方式,再定预应力形式;前提是梁的跨度、荷载和抗震要求确实需要布预应力,墙柱也有偏心弯矩要控制。
适用场景
导语
同一个工程里梁配曲线有粘结筋、墙柱配直线无粘结筋,是构件受力分工的结果,跟两种筋谁更先进没有关系。梁以弯曲为主,用有粘结曲线束承担弯矩、控制裂缝分布并保持延性;墙柱承受大跨梁端传来的偏心压力,用竖向无粘结直线束施加预压力、控制柱顶开裂。BICP银泰建构在这类双向大跨项目里先定构件靠什么受力,再定预应力形式;这些做法成立的前提,是梁的跨度、荷载和抗震要求到了需要布预应力的程度,墙柱也真的有偏心弯矩要控制。
常见误判是把它当成省钱或提高要求:以为墙柱用无粘结图省事,梁用有粘结标准更高。真按这个思路把墙柱预应力省掉,柱顶裂缝往往控制不住。
适合哪些项目
- 适合:框架梁跨度大、荷载重、抗震要求高,梁端对柱顶产生明显偏心弯矩的双向大跨或超长结构。
- 不适合:墙柱没有偏心弯矩控制需求;梁的跨度不大,普通钢筋混凝土就够;张拉端没有操作空间,或施工顺序保证不了先竖向、后水平张拉。
- 需要先确认:跨度、柱网、层高和净空、抗震设防、施工顺序和工期、张拉端位置。方案阶段把普通钢筋混凝土、预应力混凝土、钢结构放在一起比,预应力只是其中一条路线。
梁为什么用有粘结
框架梁以承受弯矩为主,跨中下缘和支座上缘受拉,预应力筋沿跨长做成正反抛物线,预压力才能在各截面抵消一部分外荷载弯矩。曲线束用有粘结,张拉后压力灌浆,预应力筋和混凝土粘在一起,截面应变协调,荷载加上去以后筋的应力能跟着增长。
抗震上也靠这一点:有粘结筋超载时在控制截面形成应力突变,构件仍有塑性变形能力;无粘结筋沿全长应力几乎一样,大变形时容易集中成几条宽裂缝,延性差。规范对框架梁的用词是“宜采用有粘结预应力筋”;承重结构的受拉杆件不能用无粘结筋。
墙柱为什么反过来用无粘结
墙柱接的是大跨梁端部传来的偏心压力,不靠弯曲受力。跨度一大,梁端弯矩传到柱顶就是不小的偏心弯矩,外侧墙柱顶部容易开裂。墙柱内布竖向无粘结筋,直线布置,从基础或下层通到柱顶,张拉后柱身得到预压力,抵消一部分偏心受压拉应力。
这里不选有粘结,是受力上不需要:竖向预应力要的是柱身稳定的预压力,直线束就能满足控制柱顶裂缝的需要,也不必做成曲线孔道,构造和防腐封闭相对简单。竖向无粘结筋和水平有粘结筋在梁柱节点交汇,构成一个立体的空间预应力体系。
张拉顺序不能反过来
两种筋的张拉会相互影响,顺序不能由施工队自己安排。我们按先竖向、后水平施工:墙柱无粘结筋先张拉,梁内有粘结筋随后分阶段张拉,位移和应力监测同步做。梁张拉后要起反拱,梁端在柱顶的约束状态跟着变,所以竖向张拉放在前面;反过来先张拉梁,我们没有在项目上做过,不把它当结论。
北京建筑工程学院新校区综合服务中心是单层双向大跨结构,双向净跨43.5m,按墙柱中心线计算跨度46.8m,层高9.8m,梁截面500×2800mm。中间六道交叉梁彼此相交;每道梁配6束7孔有粘结预应力筋,三排布置,正反抛物线;外侧墙柱配14根无粘结预应力筋,直线布置。施工前我们用有限元程序按张拉方案定义施工阶段再整体运算,定出分级顺序。项目共分10级张拉,先张拉到控制应力的50%,再张拉到103%。监测看梁跨中反拱、墙柱顶端位移,以及梁跨中和梁端的应力变化。柱网、跨度一变,张拉级数和次序都要重算。
节点比材料强度更关键
这类项目的技术难点不在材料强度,而在梁端节点。梁端跟墙柱相接处,普通钢筋和预应力筋都密,锚具、喇叭口和梁柱钢筋容易撞位置,铺放不下去或混凝土浇不密实,后面张拉做得再规范也补不回来。我们的做法是施工前用三维软件模拟梁端节点,再在现场做1:1实体放样,先把钢筋位置排开,再定张拉方案。
代价是节点模拟、实体放样、张拉分级和过程监测,工序比常规预应力梁多;换来的,是承载力、裂缝和柱顶开裂这几项可控。合肥南站综合交通枢纽配套南广场总建筑面积约8.9万㎡,整体结构212m×189m超长不设缝,温度裂缝用无粘结预应力控制,局部14m连续梁用有粘结体系,是按温度和承载分工。
参考依据
- 《混凝土结构设计标准》GB/T 50010-2010(2024年版)
- 《预应力混凝土结构设计规范》JGJ 369-2016
- 《无粘结预应力混凝土结构技术规程》JGJ 92-2016
- 北京建筑工程学院新校区综合服务中心:单层双向大跨结构,中间六道交叉梁有粘结、外侧墙柱无粘结,分级张拉与过程监测
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常见问题
Q1 梁里能不能也用无粘结筋,省掉灌浆工序?
梁里改用无粘结,要看这个构件的非预应力筋怎么配、锚具怎么防松、审图能不能过,延性和裂缝分布上也要接受代价,大变形时容易只出现几条宽裂缝。
Q2 张拉端位置不够,会影响方案吗?
会影响,而且往往在方案阶段就要判断。张拉端没有操作空间时,梁柱预应力形式、分段方式和节点做法都要跟着调整,拖到施工阶段再改代价大。
梁柱预应力形式定下来之前,把结构跨度、柱网、抗震条件和梁端节点做法摆到一张图上,让设计院和预应力专业一起确认张拉顺序,比施工阶段再改要省事。BICP银泰建构做这类项目,先把构件受力分工和节点可行性判断清楚,再定预应力形式。
