CECS 52-1993 整体预应力装配式板柱建筑技术规程.pdf

1、中国工程建设标准化协会标准整体预应力装配式板柱建筑技术规程条文说明目次总则基本规定结构设计计算构造规定施工及验收参考资料工程算例例一采用整板的工程算例例二采用拼板的工程算例备注总则本条规定是对规程适用范围的限制不是对建筑体系适用范围的限制比如建筑高度本规程的建筑体系完全可以超过特别在非地震区更是如此但由于编写组对以上建筑物缺乏经验只能将规程适用范围限制在以下的整体预应力装配式板柱建筑物上另外本建筑体系也能用于梯形柱网菱形柱网及六角柱网整体预应力装配式板柱建筑起源于南斯拉夫体系它无梁无柱帽以预制的板和柱为基本构件在两构件之间的接触面为平面在接触面之间的立缝中浇筑砂浆或细石混凝土形成平接接头然后对

2、整个楼盖施加预应力亦称整体预应力即双向后张有粘结的预应力筋贯穿柱孔和相邻楼盖构件之间的明槽并将这些预制构件挤压成整体楼板依靠预应力及其产生的静摩擦力支承固定在柱上板柱之间形成预应力摩擦节点这种明槽式整体预应力和板与柱之间的预应力摩擦节点是本建筑体系的两大特征在大柱网中由于起吊和运输的限制每个柱网单元的楼板要分割成拼板我国创造了垫块式拼板方法分别采用二三四五六九及十二拼板形式形成了我国特有的拼板技术该结构具有良好抗震性能经过两次天然度地震考验证明它的节点具有良好延性南斯拉夫和美国均对其抗震性能进行了试验中国建筑科学研究院四川省建筑科学研究院北京市建筑设计研究院中国建筑一局科学研究所以及清华大学等

3、单位也进行了试验结论是一致的即其抗震性能不低于整浇结构因此这一结构特别适用于地震区推广应用该结构无梁无柱帽建筑布置灵活特别适于各种公用建筑各种大开间大柱网建筑如商场办公楼底层设商店的办公楼宾馆食堂等也特别适于支撑体模式建筑物它的灵活隔断给建筑师及用户极大方便现在能够居住将来能够发展为发展中国家住宅建筑提供了较好结构形式其中效果较好的是天津市房地产发展集团建筑设计研究院在天津友谊路商品住宅中采用的自由空间支撑体设计模式目前本建筑体系已成功地应用到办公楼科研楼展览馆商店食堂图书馆厂房以及住宅等不同用途的多层高层和大跨度建筑约万工程中取得良好的社会效益和技术经济效果该体系的结构原理图如图把板与柱之间

4、的摩擦节点应用于梁与柱之间即为整体预应力装配式梁柱建筑其特点是用预制梁代替预制楼板用预应力将梁柱组成整体再在梁上铺设楼板也可梁板同时吊装就位而后对梁柱施加预应力这是本建筑体系的一个分支采用整板的透视图(b) 板往节点选槐图(c）极锥节点平丽图5 图结构原理图柱板边梁明槽预应力束伸出筋接缝砂浆垫块基本规定采用整板的常用柱网有采用拼板的常用柱网有单向两拼板单向两拼板单向三拼板单向三拼板双向九拼板单向五拼板预应力荷载的主要作用是轴压力和上抬力都是对结构有利的为计算简单所有预应力荷载分项系数取对结构计算偏于安全由于目前对不设剪力墙等抗侧力构件的纯板柱结构的使用范围和抗震等级看法不统一故未列入该项内容本

5、体系板柱节点在大震时较柔一般在地震区宜另设剪力墙等抗侧力构件对于不另设剪力墙等抗侧力构件的纯板柱结构应严格控制使用范围建议其范围为度时层高不超过且不超过层度时层高不超过且不超过层且限于规则结构并应严格控制侧向变形特别是在罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形值具体算法有待进一步研究符合上述要求的纯板柱结构的抗震等级可采用三级在度时使用范围宜与度相同但抗震等级可采用四级在板柱剪力墙结构中当剪力墙部分承受的地震倾覆力矩小于结构总地震倾覆力矩的时其板柱部分的抗震等级可不变但应符合纯板柱结构层高及层数的限制由于板柱节点处柱四周均受楼板约束双向又施加了预应力在节点低周反复荷载试验中并未出现过节点核芯区剪切破坏情

6、况故本条规定不验算节点核芯区抗剪强度预应力束设置在明槽中是本建筑体系一大特点若采用先拉后折工艺对多跨连续折线配筋来说不会由于折角多而产生连续积累的预应力损失只要压折顺序合理各跨应力都能大致均匀增长宜优先采用这种先拉后折工艺从理论计算与分析到施工工艺均有成套技术在接缝材料及现浇垫块材料具有微膨胀性能施工质量合格的条件下可不考虑填缝等的预压变形所引起的预应力损失因此可认为本条的五项损失为全部预应力损失现行的混凝土结构设计规范规定由于后批张拉钢筋会使先批张拉钢筋应力减少应将先批张拉钢筋的张拉应力值增加而在本建筑体系中由于预应力束数量很多为施工方便宜采用同一张拉应力在计算上将此弹性压缩的影响作为预应力

7、损失压折钢筋时压折跨将产生应力增量相邻各跨也产生少量应力增量应力增量的影响范围及各跨之间的比例与相邻各跨是否已压折有关如已压折存在折角则影响范围缩小如未压折则影响范围大为使最终预应力值比较均匀使各跨应力增量接近压折顺序应采取对称间隔的原则当张拉单元较长时压缩变形较大在接缝浇灌前将柱子外推对减少外推柱次内力是很有效的但当外推值太大时柱子可能产生裂缝所以综合考虑此二因素来确定外推位移量结构设计计算楼板除四角简支外中间加临时支撑是指过长楼板在运输吊装时吊钩或垫木不在四角而向中间移动了一定距离这时承载力抗裂及变形符合规定但当四角搁置在柱侧的夹柱支托上时承载力抗裂及变形不再符合规定中间要加临时支撑才能符

8、合规定预应力拼缝梁上预应力荷载作用的内容比预应力框架梁少只考虑预应力压折上抬力一项其余均不考虑主要原因如下拼缝梁在水平预应力作用下也有轴向压缩变形但离柱较远产生的综合弯矩很小拼缝端的锚具一般都设置在梁截面形心附近端偏心弯矩很小外推柱作用对拼缝梁影响很小一般情况可按以下方法考虑临时支撑的作用在直线张拉时临时支撑不卸荷全部支反力在拆除支撑时发生作用在折线张拉时临时支撑全部卸荷以后不再拆除临时支撑作用力不带剪力墙的纯板柱结构在计算自振周期及侧移时其等代框架梁取全板宽比较符合测试结果而对带剪力墙的板柱结构等代框架的框架梁各种截面取法对计算结果影响甚小从减少计算量的角度侧向计算和竖向计算宜取同一截面值当

9、然在承载力计算时一般只取窄的截面根据计算预应力次弯矩在整个外弯矩中所占比重有时较大尤其在边跨板柱节点处是如此故在承载力计算中不应忽略另外预应力束只布置在明槽之中两边肋之间内肋是靠普通钢筋来承载的在跨中内肋虽未配置预应力筋但却获得了一部分预应力从而提高了抗裂度和承载力反之边肋所获预应力却小于边肋之间预应力筋的预应力值此边肋的承载力将比获得全部预应力值的边肋承载力降低所以应考虑预应力轴力分散对预应力梁承载力降低的影响本公式是根据预应力混凝土结构的力学分析中的精确公式简化而得在一般情况下对整板而言边肋跨中预应力筋位于截面下方可近似取也就是说如果轴力在边肋中损失则预应力钢筋设计强度需折减即要多配预应力

10、钢筋如果轴力在边肋中损失则预应力钢筋设计强度需折减即要多配预应力钢筋以此类推如果边肋跨中预应力筋合力点不是位于截面下方而是位于截面形心则可取此时如果轴力在边肋中损失则预应力钢筋设计强度需折减即要多配预应力钢筋如果轴力在边肋中损失则预应力钢筋设计强度需折减即要多配预应力钢筋以此类推这与上一种情况是有明显区别的设计时应十分注意板柱接触面上的竖向抗剪承载力是整个结构的关键所在此条公式未考虑预应力荷载风荷载及地震作用产生的竖向剪力未考虑弯矩引起截面受压边压力增量也未考虑预应力束的横向抗剪作用采用此式计算时可取一根柱为计算单元将柱四面相加则为柱所承担竖向荷载的区域面积乘以单位面积上总竖向荷载设计值一般可

11、只验算中柱根据设计经验如预制板板角缺口处斜筋配置过少当施加预应力时缺口阴角处常出现裂缝故斜筋数量必须适当本条公式是根据楔端弹性理论按楔端角度楔端在集中力作用下所得的水平拉力决定的公式及右端出现接缝截面受拉力最低压主尖力值是因为节点接缝截面处不计接缝砂浆的粘结作用因此给一定压应力以代替此作用摩擦扭矩的计算公式是根据现行的混凝土结构设计规范中公式简化而得混凝土结构设计规范中公式为由于在本规程中简化可得然后计算扭矩即得本规程式类推可得其他各式因为预应力提高了斜截面抗裂能力在模型试验及实际工程中均未出现过斜截面在正常使用极限状态下开裂的情况故本规程规定不验算斜截面抗裂构造规定此条内容是对预应力挤压面预

12、应力度的要求也是对板柱节点板垫块节点各种尺寸的综合要求涉及到柱截面尺寸垫块截面尺寸板角尺寸板角缺口尺寸梁端尺寸接缝宽度及明槽宽度板高超过一般采用拼板接缝增多缝宽调节余地加大因此不必要按板高比例加宽板缝此条构造措施是为了减少施加预应力而在柱内产生的次内力施工及验收外推柱或称强迫外推柱有时是设计人员为了减少柱内次弯矩而要求的有时是施工人员为了纠正柱内倾而要求的都应互相商定不宜单方面决定安装楼盖构件一般采用各种吊车但也可以采用升板法施工切割锚具外多余预应力筋应采用气割法采用电焊或者断线钳都容易发生事故柱子因为有内倾和外推垂直度偏差比现行的混凝土结构工程施工及验收规范所规定的值放宽参考资料工程算例例一

13、采用整板的工程算例一工程概况本算例为两层不另设剪力墙等抗侧力构件的纯板柱结构办公楼建筑不考虑风荷载及地震作用只计算竖向荷载及预应力荷载剖面预制柱预制边梁预制整板浇筑明槽前下皮向上下皮浇筑明槽后下皮向上下皮柱孔位置每孔一束共计钢丝束二预应力计算本工程采用直线张拉无上抬力项由于纵横两向预应力束合力中心在板高中线附近不考虑端偏心弯矩项又由于结构张拉单元长度及宽度均不大柱内倾产生的预应力弯矩也可不予计先计算预应力损失张拉端锚具变形和钢筋内缩采用锥型锚具预应力钢筋的摩擦弹性压缩注为传递值系数见后面计算预应力钢筋的应力松驰混凝土的收缩和徐变其中其中为面积第一批损失传递值系数损失总损失有效值系数损失合格有效

14、值再计算预应束偏心弯矩以梁下皮受拉力为正纵向横向预应力综合弯矩预应力次弯矩纵向横向预应力综合轴力查规程附录表顶层板柱节点中轴线跨中边轴线跨中楼层板柱节点中轴线跨中边轴线跨中其中为半边肋面积为边梁截面积为双边肋面积三竖向荷载内力计算竖向荷载的计算表单位网格板各等代梁弯矩板柱节点边肋中内一肋中内二肋中运输吊装阶段四角简支楼板自重使用阶段四角固支楼层恒使荷楼层活荷顶层恒使荷顶层活荷调幅系数调幅后楼层恒使荷楼层活荷楼层恒使荷楼层活荷楼层总设计荷载顶层总设计荷载四预制楼板各肋配筋计算由于顶层不控制设计以下只对楼层进行计算顶层楼板套用预制楼板边肋配筋完全由运输吊装阶段控制查上表边肋跨中弯矩计算值可有以下两

15、种内力组合分项系数再乘动力系数分项系数再加活荷载为分项系数比较后以第一结果为大设计弯矩试配验算合格预制楼板内肋配筋可有以下两种内力组合内一肋中内二肋中运输吊装阶段设计弯矩使用阶段设计弯矩比较后第二组合大取配筋都可试配验算合格五预应力梁承载力计算预应力梁为组合梁在施加预应力前运输吊装阶段边肋中弯矩由普通钢筋承担为简化边肋中弯矩连同其配筋均不参加与以后预应力梁使用阶段承载力计算由于控制截面在楼层中轴线以下仅计算该处板柱节点跨中分项系数荷载弯矩恒使荷活荷次弯矩纵向横向总弯矩纵向横向承载力公式纵向板柱节点合格纵向跨中合格横向板柱节点合格横向跨中合格六预应力梁抗裂验算由于控制截面在楼层中轴线所以以下仅算

16、该处此外纵向和横向结果相同板柱节点查表其中为左右各半加倍为分项系数为准永久值系数抗裂验算公式合格合格跨中抗裂验算公式代入数值刚刚合格七预应力梁斜截面抗剪计算不考虑预应力对斜截面抗剪的有利作用其计算同于常规例二采用拼板的工程算例一工程概况本实例为天津市友谊路七层板柱剪力墙结构的住宅建筑由天津市房地产发展集团建筑设计研究院设计每个柱网单元采用四拼板抗震设防烈度度类场地土不考虑风荷载总平面尺寸柱网总高首层层高其余为简化未考虑阳台板及楼梯楼板厚度无叠合层边肋宽内肋宽轴线明槽宽其余所有预制垫块尺寸柱截面剪力墙一边有柱一边为纯墙体纯墙体尺寸横向纵向预应力束布置横向柱轴线拼缝轴线纵向柱轴线拼缝轴线所有楼板柱

17、剪力墙的混凝土强度等级为楼面荷载楼板自重活荷载抹灰找平层重内轻墙重楼层四周外墙线荷载编陶平面回g回4001枝，2-m块，3剪为精25 4反往结点、极垫块节点：120 400 14 0 120 _ 11 20 t 4 00 120 b。且1420叫时山川日川NPOee AV =mu 2tp 以，确，也嗣以6m，、AVEAU、，hv9衡，“咀aa哩。6liz卢A叫WA吨a., Z60mm, 为简化，明槽宽一律取140mm计算边肋戴西区段的裁面g工1J1:m, 1000 310 120 120 310 来烧筑明楠，A1= 97200mm2,W1 6123000mm3, 已浇筑明栩，A2-132200

18、mm霉，W27582000mm3, 26 柱垫块剪力墙二预应力计算本工程纵向预应力采用两端张拉超张拉先微折后张拉再压折的工艺横向预应力采用一端张拉超张拉先折后拉一次到位的工艺由于纵向较长而柱孔偏离板高中心不大而横向较短而柱孔偏离板高中心较大则在计算综合弯矩时只考虑纵向柱内倾及横向端偏心弯矩不考虑横向柱内倾及纵向端偏心弯矩的作用预应力束布置纵向柱轴线轴轴纵向拼缝轴线轴横向柱轴线轴轴横向拼缝轴线轴轴先计算预应力损失张拉端锚具变形和钢筋内缩采用锥型锚具横向纵向预应力钢筋的摩擦纵向两端张拉孔道壁为混凝土中柱轴线边柱轴线及拼缝轴线损失值相同超张拉之后可减少剩下即得横向一端张拉孔道预埋波纹管边柱轴线轴中柱

19、轴线轴拼缝轴线轴超张拉之后可减少剩下为边柱轴线中柱轴线拼缝边柱轴线中柱轴线拼缝弹性压缩其中为平均传递值系数预应力钢筋的应力松驰混凝土的收缩和徐变其中其中系初取面积则有现将结果汇总如下第一批损失总损失传递值系数有效值总损失率轴轴轴轴轴注总损失率均小于合格预应力有效值上抬力轴轴轴轴轴轴预应力束孔道中心离预制板上皮距离注圆圈内数值为差值即折线张拉高度及最终压折高度上始力汇总（kN), 3 -11. 7 c 6.3 -7.1 B s. 柱-13.8 拉-13.8 A 1 2 3 上抬力合力（kN),c主-22.s 位-t怠-19.3 -26 . -23.2 -”. B -21. 7 往-21. 7 往

20、A 2 3 4 32 预应力束偏心弯矩的计算简称束偏弯轴号点号预应力梁综合轴力的计算顶层楼层轴轴轴轴轴轴轴注顶层楼层三竖向荷载及上抬力的计算竖向荷载及上抬力计算采用中国建筑科学研究院平面交叉梁系程序取单元进行其中在板自重上抬力计算时明槽未浇筑也无剪力墙而在恒使荷及活荷计算时明槽已浇筑且有剪力墙馆饭的面M(k阳止3JT叫“比十一UHuhu斗都id守AUJ气。甲扫JJL毛川if川hML抖孔，也ha勘aFSZ34 调面后M(k抽咱幢s瞌-7 ” . 。”?” ！怜u .a S.J石J11.1协-rl二二手Z- - ! I 2 _,_. - s.s f . $ I。- 11.1 - 10. 1 1”-

21、 z 3 -H，。u.o- IZ.% - 11., -U. T u . z -zz. 四。a岛e如扫而阳,-3s a队也2a . ,., . , . - It如4哇ees。Mmu仲一EE1”一一”“wd旦俨BPP”l？”M川MM凹EutOL一斗飞3JJ吁吁川A芷teHAEEEEEEEEEEEE，EEEEEEEBEea也. A 。. 队a：一立丘1tt一飞44一。IR38协44L立taiiaJEe,7- HJtt立一-It-na- J川性叫Ft咱；Z“T4二。pwa- 一80eJ一一位一。uuJ吨JAjaOBi川U创u协UOOUEUE。l，1s 35 c lZ. I -10.s 。5.1 II

22、A 四预制楼板各肋配筋计算预制楼板各肋配筋计算完全同于整板结构只计算板自重恒使荷及活荷作用计算板自重时四角简支计算恒使荷及活荷时四角固支从略五纵向柱内侧弯矩的计算其余按比例求得系参考规程附录粗估而得由于柱内倾产生的固端弯矩杆端弯矩以顺时针为正其中立柱线刚度为折减系数依次序从外向里得到首层二至七层最后根据一二三层框架的各节点分配系数传递系数全是采用弯矩分配法求得纵向柱内倾产生的综合弯矩一层弯矩二层曾短g，- - ,. 可”. -3Z. l -zz. z 一13.3 - 5. l 分配后-so. a - 47.6 -33.8 -zo. z -1.1 10. 3 . 3 7. 6. 6 s.o .

23、3 z. 7 2. 0 40. 31. 0 zz. 1 13. z 20.3 7民5.5 11. 0 6.1 z. z -, v 巧”38 三层弯矩。.49 1 o. 46 I o. 46 I o. 46 I o.“ 。.01 I o. 01 o. 011 o. 01 o. 01 I o. 01 o. 011 o. 01 o. oe Io.。I0.40 I o.o I o.。.435 93 。, a, e3 .,. A AV a -A AV - -A a, AUV - N4 - 9.6 - 31.9 -zz. 1 - 13. 5 - s. 1 -so. 7 -48-4 - 34 0 -20.

24、3 -1.1 9. . 6 ?. 3 6- 7 4. 9 J. z. 7 1. 6 1. 0 I 31. 3 22. 3 13- 7 . 12. l 10. 7 1.1 3 1. 4 -2. 4 -z. 1 -1.6 -1. 3 -1.0 -o. -o. s -o. 4 -0.2 I -1.1 -.6 - Z.8 -o. -4. 8 - 3.6 -z.3 - 1. 4 -0. 4 电叮7 分配后o. 8 39 将一层二层三层结果相加杆端弯矩以顺时针为正六横向端偏心弯矩的计算两者相近以下仅取大者计算以下采用弯矩分配法一次向下分配即求得一二三层横向对称框架由于端偏心弯矩产生的综合弯矩D o.16s

25、 6. 6 3. 3 。哈分配”33. 4 一层I M（分配前M （结果）Cl.Nm) 16.7 至3旦旦6.6 3. 3 o.835 33. 4 0.455 -1.s -o.s 0.09 二层- 7. 6 。.455 -3.8 E卫已6. 6 3. 3 o. 835 33. 4 9.1 0. 455 甲1.5 - o.s o. 09 -7.6 o. 4 55 0. 455 0.09 o. 3 o. 2 0. 455 . 7 0.9 5400 5400 41 将一层二层三层结果相加杆端等矩以顺时针为正七地震作用的计算只有边柱或边墙有轴力地震产生不是墙和柱自重产生的轴力左端为拉力右端为压力中柱及

26、中墙无轴力当地震作用反向时则全部弯矩剪力轴力反向地震作用以表示杆端弯矩以顺时针为正纵向地震！川N O O Ulm F 一一., . 。- ii. g，。. . 2 Il v . . oc ,_ I i):0 v., . , 自I 国45 八预应力梁截面计算以下仅计算有代表性的三种预应力梁包括其正截面受弯承载力计算及正截面抗裂验算斜截面承载力等计算从略第一种第四层横向轴线框架梁系数抗震承载力非抗震承载力短期效应抗裂长期效应抗裂板自重上抬力恒使荷活荷地震横偏弯束偏弯注表中弯矩正负号已按竖向荷载计算结果正负号为准统一为分项系数为组合值系数为准永久值系数为承载力抗震调整系数结构重要性系数以下以点为例说

27、明计算过程点承载力的计算见本规程条其中抗震承载力非抗震承载力两者中取大者并反号在条中即有合格点抗裂验算二级抗裂见规程条其中已反号已反号已反号已反号则有合格合格第二种第四层纵向轴线框架梁系数抗震承载力非抗震承载力短期效应抗裂长期效应抗裂板自重上抬力恒使荷活荷地震纵内倾束偏弯点承载力计算抗震承载力非抗震承载力取大者取正号在条中即有合格刚刚合格点抗裂验算二级抗裂见规程条则有合格合格从全部计算结果看点是控制点第三种第四层横向轴线拼缝梁系数抗震承载力非抗震承载力短期效应抗裂长期效应抗裂板自重上抬力恒使荷活荷地震横偏弯束偏弯九柱截面计算以下仅计算有代表性的柱只须计算抗震时正截面偏压承载力其余计算从略其中柱

28、顶指顶层柱上端柱底指底层柱下端在柱顶处轴压比在柱底处轴压比相应地承载力抗震调整系数由变为柱顶横向地震轴压比系数板自重上抬力恒使荷活荷横向地震纵内倾横偏弯柱自重注重力荷载分项系数在验算轴压比时按上表取在验算正截面抗震强度时如果重力荷载对构件有利可取柱底纵向地震轴压比系数板自重上抬力恒使荷活荷纵向地震纵内倾横偏弯柱自重十剪力墙截面计算预应力对剪力墙内力组合及截面计算基本没有影响剪力墙的设计可同于常规从略备注参加本规程编写工作的还有杜荣军储自萤田景贵黄绍成出席本规程审查会的有陈健殷芝霖沙志国胡世德蔡绍怀李平安胡庆昌戴国萤陈幼王番王绍豪杨宗放王娴明沈在康邓景纹屈永清高鸿升舒增富袁智勋何明对本规程提出书面审查意见的有李明顺杜拱辰石学海陶学康程懋方方土白文炳林志科傅祖成郑玉伦李凯梁石根本规程中采用拼板的工程算例由天津市房地产发展集团建筑设计研究院提供