22南建林-后张预应力混凝土结构构造图集的编制.doc

中国预应力技术五十年暨第九届后张预应力学术交流会论文 2006年 后张预应力混凝土结构构造图集的编制 南建林 王凯 吴周偲 王陈远 周建民 赵勇 （中国建筑科学研究院上海分院，上海200023） （同济大学，上海 200092） 摘 要 本文介绍国家标准建筑设计图集后张预应力混凝土结构构造的编制背景及主要内容，介绍了编制要点，分析了在设计和施工中实现表示方法及结构构造标准化的意义。 关键词 预应力混凝土结构 构造 标准图集 1 概述 1.1 编制背景 后张预应力在建筑结构中的应用是一项成熟的技术，国内大量兴建的机场、火车站、会展中心、商业中心等公共建筑，以及量大面广的住宅、地下车库、写字楼等建筑，很多都采用了后张预应力技术。从产品用量来讲，我国2004年国内预应力钢绞线的需求量约为75万吨；从预应力钢绞线的产能来讲，2004年的产能为100万吨，2005年产能可达160万吨，2006年的生产能力将达到200万吨左右；从规范规程来讲，与建筑结构的预应力相关的规范和规程在20本以上。所有这些都为设计人员更好地应用和推广预应力技术提供了很好的条件，但是对于每个技术人员而言，却往往面临很大的困惑，为顺利完成预应力设计，一方面需要熟悉和掌握大量的相关规范条文和技术手册，但另一方面国内仍没有成熟的预应力统一表达方法，缺乏完善的预应力混凝土结构构造图集，这些又在很大程度上制约了预应力技术的应用。在很多地区和设计单位，由于技术人员对预应力不熟悉，出现了明知道应该采用预应力的结构，实际仍按照普通混凝土硬做的奇怪现象。从施工图的表达方法看，对普通混凝土结构已经习惯了平面整体表示方法，而对预应力混凝土结构，则表达方法千差万别，不仅施工图设计工作量很大，而且不便于设计和施工的沟通。因此编制一本囊括预应力混凝土结构统一表达方法和构造两部分内容的图集成为一项非常迫切的任务。 由中国建筑标准设计研究院主管，由同济大学和中国建筑科学研究院主编的后张预应力混凝土结构构造即是针对这种需要编制的国家标准设计图集，目前该图集即将编制完成，必将为后张预应力技术的普及和推广起到很好的促进作用。 该图集是针对目前最为常用的后张预应力混凝土结构的节点和构造，而编制的一本不仅满足现行规范要求，而且满足常用产品技术要求，同时在一定程度上与国际接轨的标准图集，希望对预应力结构设计的标准化、推进预应力结构设计水平、提高预应力结构设计效率以及预应力技术的推广应用起到积极的作用。该图集主要面对建筑设计单位和预应力专业公司，为预应力的设计和专业施工提供参考。图集依据并且汇集了国内的预应力混凝土标准、规范和规程的相关技术条件，以及成熟的设计和施工做法，针对目前建筑工程中普遍采用的后张预应力混凝土结构，编制了预应力的标准表达方法和常用的构造做法。 标准的主编单位已经通过合作编制的形式，完成了总则、后张预应力混凝土表达方式、构造一般规定、典型节点构造详图、体外预应力构造、预应力相关产品标志等部分的编制工作。 1.2 主要编制依据 （1）建筑结构荷载规范 GB 50009-2001 （2）混凝土结构设计规范 GB 50010-2002 （3）建筑抗震设计规范 GB 50011-2001 （4）混凝土结构工程施工质量验收规范 GB 50204-2002 （5）无粘结预应力混凝土结构技术规程 JGJ 92-2004 J409－2005 （6）预应力混凝土结构抗震设计规程 JGJ 140-2004 （7）建筑工程预应力施工规程 CECS 1802005 （8）预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程 JGJ85-2002 （9）预应力混凝土用钢绞线 GB/T 5224 （10）钢绞线、钢丝束无粘结预应力筋 JG 3006-93 （11）无粘结预应力筋专用防腐润滑脂 JG 3007-93 （12）预应力用液压千斤顶 JG/T 5028-93 （13）预应力用电动油泵 JG/T 5029-93 （14）预应力用钢筋、钢丝液压镦头器 JG/T 5030-93 （15）预应力混凝土用金属螺旋管JG/T 3013-94 （16）预应力混凝土桥梁用塑料波纹管 JT/T 529-2004 （17）房屋建筑制图统一标准 GB/T 50001-2001 （18）建筑结构制图标准 GB/T 50105-2001 （19）混凝土结构加固技术规范CECS 2590 （20）高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3－2002 J186－2002 （21）现浇混凝土空心楼盖结构技术规程 CECS 1752004 （22）建筑物抗震构造详图 （03G329-1） （23）混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图 （03G101-1,04G101-4） 2 图集主要内容 图集共包括1）总说明；2）预应力混凝土结构制图规则；3）一般构造规定；4）现浇预应力混凝土结构构造详图；5）体外预应力混凝土结构构造；6）预应力相关产品技术参数。 其中第二部分规定了目前大多数人比较接受的梁板柱预应力筋表达方式，而且能够较好地与普通混凝土的平面制图规则统一起来。 第三部分包括抗震预应力房屋适用的最大高度、预应力混凝土结构的抗震等级、现浇预应力混凝土梁板结构的跨高比选用、抗震预应力框架柱的轴压比限制、裂缝控制等级、非预应力钢筋的最小配筋率、裂缝控制等级及最大裂缝宽度限制等。 第四部分是针对设计人员可能对预应力节点不熟悉的情况，编制了后张混凝土框架、剪力墙、框架－剪力墙、框架－核心筒、板柱、板柱－框架以及板柱－剪力墙等结构中的抗震和非抗震预应力结构构造详图，包括梁、板、柱、外墙共四种预应力混凝土构件的相关的节点，如无粘结预应力单向板、非抗震梁非预应力筋的构造要求；抗震和非抗震预应力混凝土梁板结构的构造要求；预应力框架梁的加腋构造详图；预应力门架结构构造；预应力宽扁梁节点配筋构造；增强板柱结构抗冲切配件详图；张拉端和固定端构造详图；预应力混凝土结构开洞构造详图；预应力筋的搭接；后浇带预应力筋处理以及预应力封锚等。 第五部分为建筑结构中体外预应力混凝土的节点构造。 第六部分为预应力相关产品技术参数，供设计人员对照选用。 3 图集编制要点 3.1预应力混凝土结构的制图规则 该部分内容吸收了普通混凝土结构平面整体表达方法的优点，并综合了目前各设计单位的不同表达方法。该部分首先对预应力筋的常用线形进行了定义，作为描述梁、板、柱和墙内预应力筋线形的基础。通过对直线、折线及曲线的定义，可以通过左右端和折线转折点及曲线衔接点的矢高、沿跨度方向的相对位置系数等几个简单的控制参数，确定唯一的预应力筋线形。 梁板的预应力配筋制图规则与平面整体表示衔接，即在平面注写方式中增加了预应力筋的配筋量和孔道数量、各个孔道内预应力筋的根数以及锚具形式和预应力筋线形。为图纸表达的直观，在平面图上用双点划线和箭头描述预应力筋的布置信息。 墙的预应力配筋表达采用平面图结合剖面图的方式，即在平面图中注写预应力筋的张拉端和固定端布置信息，补充剖面图反映预应力筋的竖向和水平向间距。 柱的预应力配筋主要通过侧视图表达其线形、配筋量、以及张拉端和固定端的布置信息，同时通过剖面图反映与普通钢筋的相互关系。 3.2预应力混凝土结构构造 预应力混凝土结构构造是该图集最核心的部分，包括一般规定和构造详图两部分。其中一般规定主要汇集了规范和规程的有关技术规定，为便于设计人员直接使用，将部分规范的规定经过计算直接列成了直观的表格。其中构造详图部分由于建筑结构中预应力布置形式非常多，各单位的习惯构造做法又千差万别，该部分构造图主要参考了大量的实际工程图纸，提取了其中比较标准和有代表性的做法，分类汇集了以下内容1）预应力梁加腋、悬臂梁配筋、预应力宽扁梁构造、边柱内及外侧张拉端构造、角柱内及外侧张拉端构造等张拉端处理构造图；2）板柱结构、框架结构预应力和非预应力配筋构造；3）梁开孔、楼板开洞、锚固区加强等构造；4）预应力筋搭接构造；5）后浇带预应力筋及非预应力钢筋构造；5）预应力张拉洞（槽）的留设；6）各类锚具体系构造；7）预应力锚固区封锚构造。 3.3 体外预应力混凝土结构构造 体外预应力技术在市政工程中应用较为普遍，尤其是新设计的箱形预应力混凝土梁以及混凝土梁的加固中。而在建筑结构中则主要应用于现有结构的改造和加固。与市政桥梁相比，房屋结构中构件布置较为复杂，体外束方案受结构布置的影响较大，体外束锚固区、转向装置、体外束的做法差异较大。标准图的构造做法反映了这些部位通常的节点构造措施供设计人员选用，并对体外索的设计施工提供了设计参考依据。具体包括1）体外束布置的一般规定；2）体外束体系构成；3）体外束锚固区及转角区构造要求；4）转向块构造做法；5）体外束的防腐构造。 3.4 预应力相关产品技术参数 预应力产品的技术参数是结构构造的重要组成部分，该部分内容汇集了国家标准以及国内主要预应力材料生产厂的材料设计参数，设计人员在进行设计时可以非常方便地通过标准图查阅到材料的技术参数，并选用与结构构造相符合的材料种类。具体包括 1）国标中和国内预应力主要生产厂生产的常用预应力钢筋、钢丝和钢绞线的主要力学指标； 2）国内主要预应力生产单位供应的金属和塑料波纹管的形式和技术参数； 3）QM、OVM等国内主要锚固体系的产品型式和主要技术参数，包括锚具、连接器等； 4）QM、OVM等国内主要预应力设备供应单位的变角张拉装置、千斤顶、油泵等设备的技术参数。