CN102051980A - 体内外同索预应力结构 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种新颖的预应力结构，属于土木建筑工程结构。它主要由同一根预应力束的体内部分(1)、体外部分(2)、锚垫板(3)、转向块(4)、现浇混凝土梁(5)、既有混凝土梁(6)、既有混凝土柱(7)、锚具(8)及既有混凝土楼板(9)组成。它将同一根预应力钢绞线一部分布置在新浇钢筋混凝土(5)体内，另一部分布置在既有结构(6)(7)(9)的体外。布置在新浇混凝土梁内的无粘结预应力筋从体内延伸出体外，绕过既有混凝土柱(7)边，锚固于既有梁(6)底部。优点：一是将新浇混凝土梁(5)设计成预应力结构，降低了梁高，满足了使用上的要求；二是新浇混凝土梁(5)采用预应力结构，减少了非预应力筋的数量，保证了植筋的位置和质量；三是新老混凝土界面存在预压力，提高了界面的抗裂性；四是布置在体内的无粘结预应力筋延伸出体外，或锚固于柱侧，或锚固于相邻梁梁底，满足新浇混凝土预应力设计的要求的同时对相邻既有混凝土梁达到加固的目的。五是采用交叉布线方式，克服了传统平行布线钢绞线张拉后离开梁体的趋势。本结构适用于多个土木工程建筑领域，如建筑物的截柱扩跨、悬挑走廊、阳台和增层改造等。
Description
一、技术领域
体内外同索预应力混凝土结构属于土木建筑工程领域，特别适用于建筑物加固与改造工程中托梁抽柱、大跨空间增层改造及既有结构悬挑大跨走廊或阳台工程。
二、背景技术(正文内容)
在建筑物加固与改造工程中，经常会遇到托梁抽柱、大跨空间增层改造和既有结构悬挑大跨走廊或阳台工程。
对于托梁抽柱工程，当将柱抽掉以后，梁的的跨度变成原来的两倍，抽柱的位置成了梁的跨中，原来的负弯矩区变成正弯矩区。同时，柱抽掉以后，原来柱的位置梁内钢筋存在截断，抽柱时混凝土又不同程度的受到扰动，弯矩最大却截面最薄弱，使抽柱的位置易出问题。通常的加固中，采用扩大截面法解决这种托梁换柱的问题，但会遇到梁高过大，影响结构使用功能的困扰。同时由于跨度的增加，梁端负弯矩区增大，引起相邻梁负弯矩也增大，在通常的加固中，这部分内力变化常常也得不到考虑。
对于大跨空间增层改造工程，新增梁一般跨度较大，如果使用普通钢筋混凝土梁，不仅会受到梁高过高影响使用功能的困扰，还会遇到采用普通钢筋混凝土梁需要布置很多的非预应力筋，会在原来的柱上钻很多的孔洞，削弱柱的承载能力，并且植筋的位置和质量难以保证的问题。而且，新增梁与既有结构是依靠新老混凝土界面连接，在使用的过程中易开裂，既便是将新浇梁设计成预应力混凝土梁，但也会碰到预应力筋锚固位置过于集中，锚固困难的问题。另外，新增梁跨度较大时，新增梁的梁端会产生较大的负弯矩，该负弯矩的存在将会在梁端引起内力重分布，使相邻梁负弯矩增大，这部分内力变化常常也得不到考虑。
既有结构悬挑走廊或阳台工程通常采用植筋技术，然后现浇混凝土挑梁和楼板，上述做法当悬挑的走廊或阳台跨度不大时是合适的，但如果悬挑的走廊或阳台跨度较大时，易发生挑梁根部开裂或锚栓粘结锚固不足的破坏。同时，跨度增大引起梁体普通钢筋的配筋量增加，导致植筋的数量增加，钢筋植筋的位置和质量难以保证。另外，悬挑梁跨度较大时，引起既有结构梁端负弯矩增大，这部分荷载通常在加固工程中得不到考虑，使结构的安全储备下降
三、发明内容(正文内容)
本发明提出了一种预应力结构，充分利用预应力加固技术，解决了既有结构托梁抽柱、大跨空间增层改造和既有结构悬挑走廊或阳台工程中所遇到的难题。
本发明克服上述工程遇到的难题是通过以下措施实现的：体内外同索预应力混凝土结构，其结构的组成主要由同一根预应力束的体内部分(1)和体外部分(2)、锚垫板(3)、转向块(4)、新浇钢筋混凝土梁(5)、既有钢筋混凝土梁(6)、既有钢筋混凝土柱(7)、锚具(8)和既有钢筋混凝土楼板(9)组成。其主要特征一是将同一根无粘结预应力钢绞线一部分布置在新浇钢筋混凝土梁(5)的体内，成为体内部分(1)；另一部分布置在既有钢筋混凝土结构(6)(7)(9)的体外，成为体外部分(2)。这些从体内延伸出体外的无粘结预应力筋，绕过既有钢筋混凝土柱(7)边，一部分锚固于柱侧，另一部分锚固于既有钢筋混凝土梁(6)梁底。这样做的根本目的在于解决了无粘结预应力筋在柱侧锚固过于集中的同时，考虑了加固改造引起结构体系的改变对既有结构相邻梁的不利影响，对既有结构相邻梁进行了加固。二是将新浇钢筋混凝土梁(5)设计成无粘结预应力结构，将预应力束布置在梁体内。新浇钢筋混凝土梁由于采用预应力结构，梁高可以做的较低，非预应力筋的数量可以大大的减少，满足了业主对净空使用上要求的同时，减少了植筋的数量，保证了植筋的质量。由于新浇钢筋混凝土梁(5)中存在预应力，因此新浇钢筋混凝土梁(5)与既有钢筋混凝土柱(7)新老混凝土结合面的抗裂性也得到提高。三是布置在新浇钢筋混凝土梁体内的无粘结预应力筋采用曲线布筋，布置既有结构体外部分的无粘结预应力筋采用折线布筋。四是这些无粘结预应力筋无论是布置在体内还是布置在体外，均采用交叉布线方式。采用这样的布线方式克服了传统平行布线方式张拉后，钢绞线有离开梁体的趋势。
本发明的主要优点：由于采用预应力技术，新增梁(5)的梁高可以做的较低，满足了结构功能使用要求，还可以大大的减少普通钢筋的数量，解决了在既有结构上植筋位置和质量难以保证的困难；同时，新浇钢筋混凝土梁(5)与既有钢筋混凝土柱(7)新老混凝土结合面由于存在预压力，提高了新老混凝土结合界面的抗裂性。另外，这种预应力技术将部分布置在体内的无粘结预应力筋延伸出体外，在相邻梁l/3处下弯锚固于既有钢筋混凝土梁底部，解决了预应力束在柱侧锚固集中的问题，并对相邻梁负弯矩区起到了加固作用。最后，采用交叉布线的布线方式，克服了传统平行布线方式钢绞线张拉后，有离开梁体的趋势。
附图说明(正文内容)
图1是利用体内外同索预应力结构进行大跨度挑梁设计立面图
图2是利用体内外同索预应力结构进行大跨度挑梁设计俯视图
具体实施方式
实例1
南京某广场根据业主的功能使用要求，需要在三层至六层沿着
轴悬挑4.5m跨的挑梁建造走廊。经过多种方案的比选，最终确定采用体内外同索预应力技术解决在既有建筑物上悬挑4.5m挑梁修建走廊问题。
首先，将4.5m挑梁设计成新浇无粘结预应力混凝土结构(5)，将无粘结预应力筋采用交叉布线的方式布置在混凝土体内(1)；其次，在挑梁根部与既有混凝土柱(7)交界面处将体内束延伸出体外，绕过柱边，布置在既有钢筋混凝土梁(6)体外，成为体外部分(2)。当钢绞线延伸到钢筋混凝土梁跨度的l/3处时，通过转向块下弯，采用锚垫板(3)和锚具(8)将无粘结预应力筋锚固于既有混凝土梁(6)梁底。该工程的预应力布置和布线方式及其设计计算过程可参见发表于2009年第1期《特种结构》上的《体内外同索预应力技术进行大跨挑梁设计》一文。
Claims (4)
1.体内外同索预应力混凝土结构，其结构的组成主要有同一根预应力束的体内部分(1)和体外部分(2)、锚垫板(3)、转向块(4)、新浇混凝土梁(5)、既有钢筋混凝土梁(6)、既有钢筋混凝土柱(7)、锚具(8)及既有混凝土楼板(9)，其主要特征是将同一根预应力钢绞线一部分布置在新浇混凝土梁(5)的体内，另一部分布置在既有钢筋混凝土梁(6)、既有钢筋混凝土柱(7)及既有混凝土楼板(9)的体外。
2.根据权利1的要求，无论是体内预应力筋还是体外预应力筋，均采用无粘结预应力钢绞线。
3.根据权利1的要求，无粘结预应力钢绞线无论是布置在新浇混凝土(5)体内、还是布置在既有结构体外，均采用一次交叉布线的方式。
4.根据权利1的要求，布置在体内的无粘结预应力筋(1)延伸布置在体外(2)，绕过柱边，或锚固于柱侧，或延伸至既有钢筋混凝土梁l/3处时，通过转向块下弯后(4)，锚固于既有钢筋混凝土梁(6)底部。
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