1工程概况

　　衡阳市某机关单位综合办公楼工程,共四层，为会议和办公设施，总建筑面积为13000m2，其中会议室兼作小礼堂用，位于大楼四层左侧;建筑面积475m2，平面长25m，宽19m，能容纳250～300余人；综合楼与相邻建筑单体之间设置伸缩缝，采用大跨度混凝土框架结构；其它跨度为19m，沿会议室方向与柱网正交。

　　2建筑结构方案的选择

　　上述尺度的天面楼盖结构，可以采用多种楼盖结构方案，如型钢混凝土组合结构、钢筋混凝土桁架结构、预应力钢筋混凝土结构、排架结构（采用钢筋混凝土柱和钢屋架），普通钢筋混凝土密肋梁板结构等等。

　　在进行天面楼盖结构方案比选时，首先考虑的是要满足业主对使用功能的要求。该综合楼与周边办公楼单体用伸缩缝分开，天面与周边楼层的走廊相连，业主要求综合楼的天面可作为职工休息时间的活动场所。因此，不能采用较大的坡度的屋面形式，而且对受力主梁的挠度变形要求比较高。在这种情况下，就不能选用钢筋混凝土桁架结构。

　　若采用普通钢筋混凝土密肋梁板结构，密肋次梁要沿会议室的方向密布，跨度为19m，为满足挠度及裂缝宽度限值的要求，估算梁截面的高度达到1300mm，截面这么大的梁如此密布，不能满足会议室内部上空的美观要求。同时，密肋次梁支承在两端框架边梁上，产生较大的扭矩和剪力，框架边梁的抗剪扭能力很难满足规范的要求。

　　如果采用型钢混凝土组合结构，屋面楼盖采用压型钢板混凝土组合楼板，那么在结构原理上，是比较合理的。但与采用预应力钢筋混凝土结构相比，钢材的使用量比较大，建筑成本较高。

　　综合以上的分析，框架主梁采用后张法有粘结预应力结构，框架主梁的截面为400mm×1200mm，具体的结构布置见图1，采用钢筋混凝土肋形梁板结构，楼板厚度为100mm，梁、板的混凝土强度等级采用C40，柱子采用普通钢筋混凝土结构，截面650mm×700mm，柱的混凝土强度等级采用C30，在梁、柱节点处，混凝土强度等级按框架主梁采用C40。

　　3有粘结预应力框架主梁的设计

　　3.1荷载

　　作用于梁上的恒荷载包括梁板自重、面层及吊顶自重，活荷载按人群有可能密集的情况采用3.5kN/m2。梁上线荷载标准值共计69.4 kN/m线荷载设计值共计94.8 kN/m。由于该会议室周边的均布置多层的办公楼，对风起了遮挡的作用，在结构计算中可不考虑风荷载。

　　3.2设计基本参数

　　本建筑的设计使用年限为50年，建筑结构的安全等级为二级，抗震设防烈度为Ⅶ度，设计地震分组为第一组，抗震等级为三级，设计基本地震加速度为0.10g，场地类别为Ⅲ类。

　　3.3结构受力计算

　　取一榀钢架作为计算单元。在柱边支座处，梁截面按矩形考虑，计算截面见图2a；在跨中，考虑楼板作为翼缘参与受力，梁截面按T形考虑，计算截面见图2b。

　　3.4材料的选用

　　框架主梁预应力筋按双束设置，按照抛物线线型设置，分为三段，反弯点设在离支座0.16Lo(Lo为梁计算跨度)处。预应力筋采用低松弛高强度钢绞线，每束采用6φj15.24，强度标准值fptk=1860N/mm2，设计值fpy=1320N/mm2，张拉控制应力为0.75，fptk=1395N/mm2。每束预应力筋的张拉力P=6×139×1395=1163kN。锚具采用OVM锚具系列，一端张拉，张拉端分别设在梁的两端。支座及跨中非预应力筋均采HRB335级，直径为25mm，通长设置。

　　3.5预应力梁的验算

　　按照上述的配置进行验算，得梁端的配筋强度比λ=0.681，小于规范要求的0.75；考虑受压钢筋的梁端相对受压区高度为0.26，满足规范不大于0.35的要求；底面和顶面纵向非预应力钢筋截面面积的比值为1.0，纵向受压非预应力钢筋的配筋率为0.72%>0.2%，纵向受拉钢筋按非预应力钢筋抗拉强度设计值折算的配筋率为2.4%<2.5%，以上几项均满足规范的要求。

　　3.6预应力损失的计算

　　张拉端锚具变形和锚具内缩引起的预应力损失σ11=254.5N/mm2，预应力钢筋磨擦引起的预应力损失σ12=382.1N/mm2，预应力钢筋应力松弛引起的预应力损失σ14=48.8N/mm2，混凝土的收缩和徐变引起支座的预应力损失σ15（支）=104.6N/mm2、跨在的预应力损失σ15（中）=89.5N/mm2，两束预应力钢筋采用一端张拉，并在两端同时张拉，得：

　　支座第一批预应力损失：σLI(支)=1/2（σ11+σ12）=318.3N/mm2；

　　跨中第一批预应力损失: σLI(中)=1/2σLI(支)=191.1N/mm2；

　　支座第二批预应力损失：σLII(支)=σ14+σ15（支）=153.4N/mm2；

　　跨中第二批预应力损失: σLII(中)=σ14+σ15（中）=138.4N/mm2；

　　支座总预应力损失：σL(支)=σLI（支）+σLII（支）=471.7N/mm2；

　　跨中总预应力损失：σL(中)= σLI（中）+σLII（中）=329.4N/mm2；

　　支座有效预应力：Pe(支)=6×139×（1395-471.7）=779kN。

　　3.7内力组合

　　后张法预应力混凝土超静定结构，在进行正截面受弯承载力计算及抗裂验算时，在弯矩设计值中次弯矩应参与组合；在进行斜截面受剪承载力计算及抗裂验算时，在剪力设计值中次剪力应参与组合。在对截面进行受弯及受剪的抗裂验算时，当参与组合的次弯矩、次剪力对结构不利时，预应力分项系数取1.2，有利时取1.0。次弯矩按下列公式计算：

　　M2=Mr-M1

　　M1=NP·epn

　　次剪力则根据构件各截面次弯矩的分布按结构力学方法计算，次弯矩的计算结果见图3a，和次剪力的计算结果见图3b。

　　3.8预应力框架主梁极限强度验算

　　跨中截面抗弯承载力设计值除以承载力抗震。调整系数后为4617.7kN/m，大于跨中截面弯矩设计值2757.8kN/m；支座截面抗弯承载力设计值除以承载力抗震调整系数后为4321.2kN/m，大于支座截面弯矩设计值1419.4kN/m；支座截面抗剪承载力设计值除以承载力抗震调整系数后为1798.2kN，大于支座截面剪力设计值836kN。

3.9预应力框架主梁在使用阶段的抗裂验算及挠度控制

　　当进行正截面抗裂验算时，支座截面的裂缝控制等级按二级（即一般要求不出现裂缝的构件）考虑。