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筏板加了预应力筋,普通钢筋还要按原配筋率放吗?
预应力筏板里的普通钢筋不能按原配筋率一刀切打折。表面构造钢筋的最小配筋率一般按0.1%左右控制,该保留的要保留;普通钢筋总量的下降,主要来自板厚减薄和梁截面减小,并非把配筋率抽掉。BICP银泰建构的做法是:先按平衡荷载法估算预应力筋,用平均预压应力1.0~3.5N/mm²的区间框住预应力度,再由承载力和裂缝宽度验算逐部位确定普通钢筋。
适用场景
导语
最常见的误判是“加了预应力筋,普通钢筋按比例打个折就行”。两种钢筋分工不同:预应力筋建立预压应力、提高抗冲切和抗裂能力;普通钢筋负责分散局部内力、接住角点集中的受力,并保证构造上的连续。把配筋率按比例抽掉,角点和张拉阶段的受力就没有钢筋接了。
适合哪些项目
- 适合:平板式或梁板式筏基,柱网规则、荷载较大,板厚由冲切控制,并且设计阶段还有方案比选空间。
- 适合:双向超长的基础底板,混凝土收缩应力和温度应力需要缓解时。
- 不能直接套用统一折扣:角点内力集中、局部荷载差异大、厚板内部构造要求高的项目,普通钢筋要按不同部位分别计算确定。
- 需要先确认的条件:柱网与跨度、板厚、恒活荷载、裂缝控制要求、地基条件与摩擦系数,以及施工阶段张拉时的实际荷载状态。
板厚超过2m的预应力筏板,除了上下表面要布纵横钢筋,还宜在离板面不超过1m的范围内加一层与板面平行的构造钢筋网片,直径不小于12mm,纵横间距不大于300mm。厚板内部的构造钢筋不会因为加了预应力筋就不布置。
普通钢筋按这个顺序定
- 先算预应力筋。 用平衡荷载法算预应力筋面积:先把调整后的地基反力当成外荷载,预应力当成平衡荷载,两者平衡后算出所需面积。这一步定的是预应力度,普通钢筋还不参与。
- 限制预应力度。 混凝土平均预压应力不宜小于1.0N/mm²,也不宜大于3.5N/mm²(JGJ92-2004第5.1.10条)。预应力度框住了,普通钢筋才有按计算减的空间。
- 扣掉地基摩擦损失。 地基摩擦力会吃掉一部分预压应力,工程上偏保守地按10%~20%的损失来考虑,也就是多配10%~20%的预应力筋;验算普通钢筋时,预应力取扣掉损失后的有效值。
- 做截面应力校核。 预应力加多了会让混凝土受压区开裂,截面纤维应力超过允许值,就要调整预应力水平或改变截面形式及尺寸。这一步判断预应力是否配过了头。
- 再算普通钢筋。 有了估算的预应力筋面积,再结合基础承载力和预应力度,定普通钢筋的用量;表面普通钢筋的最小配筋率通常控制在0.1%左右,实际经验允许上下浮动。柱上板带与跨中板带内力不同,普通钢筋按板带内力分区配置,不能用全板一个配筋率代替。长宽比不超过1.33的板,柱上板带内配置65%~75%的预应力筋,其余分布在跨中板带,普通钢筋的分区比例按设计计算确定。
- 最后过两道验算。 受弯承载力和裂缝宽度验算给出上限:最大配筋率不宜大于1%,超过这个值就要把板厚调大。另外,使用阶段计算通过,不代表张拉那一刻普通钢筋可以省:面层荷载尚未施加时就张拉的项目,要单列施工阶段验算板顶受拉,并用通长上部钢筋控制裂缝。
另外,筏板四个角点不能按平均配筋率来减。这些部位即使配了预应力筋,地基反力和内力仍然偏大,设计时要在角点多放普通钢筋,或者把局部板厚加大。
预应力并不是加得越多越好。预压应力给得过大,混凝土受压区一样会开裂;配得过量跟配得不够,最后都要回到截面应力校核,按校核结果调整预应力水平或截面尺寸。
一个会展中心项目的方案对比
某会展中心项目建筑面积83317㎡,采用预应力筏板,与普通筏板方案的结构尺寸对比如下。
| 比较项 | 预应力筏板方案 | 普通筏板方案 |
|---|---|---|
| 筏板厚度 | 400/500mm | 600/650mm |
| 基础梁截面 | 400×1000mm | 500×1500mm |
| 基础挖深 | 减少0.5米 | 基准 |
这个项目建成后的数据:混凝土用量减少约30%,普通钢筋用量大约减少35%,预应力部分增加造价200元/㎡,总造价节省120余万元,工期缩短35天。这张表说明,普通钢筋大约减少35%的原因是筏板厚度从600/650mm降到400/500mm、基础梁截面从500×1500mm降到400×1000mm,并不是把原配筋率按同一比例抽掉。换一个项目,这个总量比例不能直接搬用。
还有一个地下水位较高、基础底板超长的项目,普通混凝土方案要用1.5米高的基础梁、600/750mm厚的筏板,普通钢筋用量也大;做了预应力以后,基础梁高度降到1米,筏板降到400/500mm,混凝土和普通钢筋用量跟着降下来。普通钢筋减少的部分,同样是截面尺寸变小省出来的。
参考依据
- 某会展中心项目预应力筏板经验:筏板厚度400/500mm,普通筏板方案600/650mm;基础梁截面400×1000mm,普通方案500×1500mm。
- 某地下水位较高、基础底板超长项目:普通混凝土方案基础梁高1.5米、筏板600/750mm,预应力方案基础梁高1米、筏板400/500mm。
- JGJ92-2004第5.1.10条:混凝土平均预压应力不宜小于1.0N/mm²,不宜大于3.5N/mm²。
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常见问题
Q1 裂缝宽度验算通不过,是加预应力筋还是加普通钢筋?
先判断控制截面缺的是预压应力,还是局部抗拉能力。如果平均预压应力还在1.0~3.5N/mm²区间内,板厚也有调整空间,可以通过调整预应力或截面尺寸来解决;像筏板四角这种局部内力集中的地方,优先多放普通钢筋或者局部加厚,不要靠全板加大预应力来解决。
Q2 既有项目想改成预应力筏板,原有普通钢筋还能用吗?
需要核对原设计与竣工资料、现场检测结果,以及新的荷载工况。原有普通钢筋是否满足新的承载力、裂缝和构造要求,复核之后才知道;改造方案通常还要比较局部加固、分区重建和整体改造几条路。
把柱网、跨度、板厚、荷载和裂缝控制要求发给我们,工程师按承载力和裂缝宽度验算,逐部位给出普通钢筋配置建议。
