大跨度预应力混凝土刚架索梁设计

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发布时间：2021-09-09

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大跨度预应力混凝土刚架索梁设计
远芳，王国兴
(哈尔滨工业大学建筑设计研究院。哈尔滨150090)
【摘要】预应力混凝土刚架索梁是由预应力技术、格构式混凝土梁结合而成的一种新型结构体系，它可以
满足现代建筑的大空间使用功能要求。本文针对实际结构工程，利用SAP2000V15进行了内力计算，并根据现行
规范进行了概念设计，提出了实用设计方法供类似工程参考。
【关键词】预应力混凝土刚架索梁；大跨度；实用设计方法
【中图分类号】TU378 【文献标识码】B 【文章编号】1001—6864【2014)06—0101—02
预应力混凝土刚架索梁是一种新型预应力混凝
土梁(以下简称索梁) (图1)，是预应力索梁和钢
筋混凝土空腹刚架两种结构形式的有机结合，该体系
受力合理、自重轻、节省材料，同时继承了钢筋混凝土
结构耐火性能好的优点。在较大跨度和中小跨度的
钢筋混凝土楼盖体系中采用预应力混凝土刚架索梁
可显著减少材料用量、减轻结构自重、降低结构层高、
符合绿色低碳建筑的基本要求。该梁呈格构式，主要
由顶梁、索梁、底梁以及多个梁问协调立柱相互连接
在一起形成，在顶梁和底梁之间自然形成多个大小不
等的孔洞。其中，顶梁和底梁水平设置，梁间协调立
柱竖直布置在顶梁和底梁之间，索梁呈抛物线形布置，
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二层：网球厅
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一层：多功能比赛厅 l
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图2某工程剖面示意图
2 设计方法
(1) 确定楼面荷载。索梁间距为4．50m，沿垂
直索梁跨度方向布置7根。考虑到该方向边跨跨度
(即索梁布置间距)为5．70m，因此最终受荷面宽度取
5．10m计算。索粱翼缘的计算宽度取700mm+900mm
X2=2500ram，楼面荷载主要包括以下几个部分：① 梁
体、框架柱自重：软件自行考虑，钢筋混凝土容重取
25．00kN／m ；② 板自重(除去梁体2．50m有效宽度范
围)：0．15×(5．10—2．50)X25=9．75kN／m；③ 板面恒
载：2kN／m X 5．1m=10．2kN／m；④ 板面活载：4kN／m
X5．1m=20．4kN／m。杆系方法计算内力时，软件可
索梁内设置有预应力钢筋束，属于预应力构件。
混凝土框架柱
图I预应力混凝土网Ⅱ架索梁示意图
1 工程概况
如图2所示，某工程一层为多功能厅，二层为网球
厅，结构跨度为36．OOm，如图3所示。本工程一层顶
采用预应力混凝土刚架索梁，共4根。
．预应阿4架謇粱．
．预应力刚架索粱
．预应力刚架塞爨．
．预应力刚架索梁
I 8 l ：
9000 i 9000 I 9000 l 9000
图3 预应力混凝土刚架索梁平面布置不惹图
以自动考虑杆件的自重，但是恒载、活载及梁体范围
外的楼板自重需要人工输入，缺一不可。
(2) 确定梁截面尺寸。首先预应力混凝土刚架
索梁高度可按跨度的1／16选取，本工程取2300ram，矢
高取1900ram，宽度可按能布置下两道预应力钢铰线
束确定，本工程取600ram，底梁及预应力索梁高度可
按构造分别取为400、300ram；其次按结构实际荷载情
况(其中梁体自重可近似取实体梁截面的I／2)及矢高
确定预应力钢铰线数量，根据《混凝土结构设计规范》
中式(6．2．11—3)近似计算出混凝士受压区高度，从
而确定顶梁截面为600ram×700mm(高X宽)，与框架