無梁樓蓋地下車庫中預應力結構的應用淺析

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摘要：隨著社會的不斷發展，城市交通壓力不斷增加，地下車庫的建筑數量及面積也隨之而增加。目前我國的地下車庫主要采用無梁樓蓋預應力結構設計，本文將會對此進行簡單的研究。

關鍵詞：無梁樓蓋；地下車庫；預應力結構

一、無梁樓蓋的受力分析

無梁樓蓋屬于板柱結構體系，主要有三個結構組成，分別是樓板、柱和柱帽。無梁樓蓋的受力情況主要是樓面的荷載通過板直接傳給柱及柱下基礎。柱上板帶的受力結構可以近似認為是超寬梁。部分樓面荷載通過柱上板帶直接傳遞給柱，其余部分荷載對柱上板帶產生扭矩進行傳遞，柱上板帶可以起到扭臂的作用，柱上板帶又將這些扭矩及彎矩傳遞給柱，由柱承受豎向荷載及彎矩，最終由柱傳遞給基礎。

二、在無梁樓蓋地下車庫中采用預應力結構的優點

傳統的普通梁板結構為了能夠確保地下室車庫有足夠的凈空，只會一味地把層高做大，而普通的梁板結構層高要做到約4米才能滿足地下車庫的使用凈高要求。而目前我國大部分的地下車庫都采用預應力結構，在保證地下車庫能夠高效使用凈空的基礎上，還可以最大程度地降低地下車庫的層高。這種設計方式不但能夠滿足地下車庫使用要求，還可以提高地下車庫的使用舒適度，節約施工成本。在無梁樓蓋地下車庫中采用預應力結構具有以下的優點：

（一）高效利用空間，延長建筑物的使用壽命

采用預應力結構的設計方能夠最大程度上，提高地下車庫的空間利用率，同時，混凝土的用量還會比傳統結構的用量少很多，這不僅能夠大大地節約建筑成本，還可以方便施工現場的施工材料的管理工作。此外，采用預應力結構進行施工，梁構件的尺寸會有所減少，在一定程度上能夠改善地下車庫空間的整體視覺效果。

另一方面，由于一般的地下車庫結構都屬于超長超寬類型，其混凝土結構施工的過程中，如果只設有后澆帶，而沒有預設伸縮縫的時候，當混凝土發生收縮、徐變，或者承受的荷載過大等情況，都會令地下車庫的混凝土結構出現開裂等情況，甚至會引起地下車庫滲水。實際上，這并不是在地下車庫的施工過程中才會出現的問題，而是普通混凝土結構一直無法解決的問題。而預應力結構恰恰能夠在地下車庫這種超長超寬的結構中，充分發揮預應力結構的優點和功能。在進行預應力結構施工的時候，對于混凝土的撓度和抗裂方面都需要進行嚴格的控制。經過大量的實踐經驗，當采用預應力結構的地下車庫，在使用階段其混凝土結構基本不會出現裂縫。而混凝土構件在施加預應力后，混凝土的撓度變小，原有的裂縫也有閉合現象，混凝土結構的抗裂性大大提高，相關構件變形的出現幾率變小，提高結構耐久性，延長地下車庫的使用壽命。

（二）減少施工成本

下表是某城市常用普通梁板結構和預應力無梁樓蓋（兩層擴大地下室）的經濟技術指標：

再以一個地下車庫的施工實例說明，假如采用普通結構，該地下車庫的負一層高度為4m，而采用預應力結構，樓層高度約為3.4m，節省土方開挖0.6/m3。按照鋼筋6.5元/kg，混凝土400元/m3，預應力鋼筋13元/kg，土方挖掘按照42元/m3的綜合單價進行計算可知，普通結構設計方式的地下車庫的造價需要1350.2元/㎡，而采用預應力結構的地下車庫工程施工造價只需要1316.45元/㎡。事實證明，地下車庫采用預應力結構設計方式比普通結構節約約35元/㎡，如果一個5萬平方米的地下室可節省直接費用約175萬元。

其次，地下車庫采用預應力的板柱結構，能夠高效減小梁斷面的情況，令地下車庫內部的層高和凈空都加大，不僅令地下車庫的視覺空間變得更加更加寬敞，還可以令地下車庫所在的建筑物的整體使用功能都得到了極大的提升。此外，在確保地下車庫層高凈空不變的情況下，還可以減低向下開挖的深度，節省施工企業在進行地下車庫施工過程中的開挖、支護、地下室防水及地下室抗浮等費用。同時，和傳統的普通梁板結構相比，預應力無梁樓蓋結構更有利于于設備管道安裝工作的開展，還可以減少管道的容量，從而減少管道的安裝費用，同時又減少模板的用量，更有利于模板施工工作的開展，節約施工成本。

（三）施工進度大大加快

預應力結構的施工工序主要分為兩大類，一種是無粘結預應力結構，另一種是有粘結預應力。前者的施工流程主要是首先安裝梁、板底的模板，然后對梁、板底筋的鋼筋進行綁扎，之后就是安裝預應力支承筋，并進行穿束預應力筋的工作。接著就是綁扎板面筋，澆筑混凝土。混凝土的澆筑工作完成后，需要嚴格對混凝土進行養護工作，并適當張拉預應力筋，然后切去多余的外伸鋼絞線。

而有粘結預應力結構施工流程和無粘結預應力結構的施工流程相差不大，主要有兩個工作環節，一個是安裝完預應力支承筋之后，需要安裝波紋管和墊板，另一個就是完成預應力筋的張拉工作之后，需要對孔道進行灌漿，灌漿工作完成后才切去外伸多余鋼絞線。在進行地下車庫的實際施工時，應該根據預應力筋工程量的大小，以及施工難度，把預應力的施工區域適當延長工期1-2天。并在確定在混凝土強度達到設計要求后，才可以繼續進行預應力筋張拉及灌漿工作，但是這一道工序上衣和上部的主體施工工作同時進行，但是在進行鋼筋張拉和灌漿工作之前，不能拆除預應力混凝土結構的下部支撐和模板，否則會對模板的周轉運行產生一定影響。預應力筋臨邊預埋及張拉，需要一定的操作空間，所以在進行這一項工作之前，需要確保施工現場有安全的操作面及防護高度，才能開展工作。在進行預應力的施工環節的時候，要和其他的工作項目和內容進行密切的配合，相互穿插，才能夠確保地下車庫工程的工期及質量。相比較普通梁板結構復雜的施工工序，大大縮短了施工工期，加快了施工進度。

三、在無梁樓蓋地下車庫中采用預應力結構的難點及注意事項

（一）在無梁樓蓋地下車庫中采用預應力結構的難點

在進行無梁樓蓋結構的地下車庫的施工工作的時候，一般都會需要比較厚的平板，所以在設計的時候還需要充分考慮到平板厚度的設計，還需要考慮到如何充分利用平板的支撐能力。此外，設計者還需要考慮到無梁板延伸性差這一缺點，確保地下車庫的設計中所使用到的平板能夠承受柱帽和柱頂的沖擊。

（二）在無梁樓蓋地下車庫中采用預應力結構的注意事項

在進行無梁樓蓋地下車庫預應力結構設計的過程中，框支剪力墻結構的設計是需要十分注意的，一般都會采用有限元法進行計算，不僅能夠借助電子計算機進行合理的計算，還可以提高計算結果的可靠性和安全性。另外，還要考慮到框架結構和剪力墻結構的變性規律的不同，在進行設計的時候萬萬不可忽略這一差異。對于地震高發區，地下車庫的地震作用組合的剪力墻需要根據地下車庫的設計規定進行計算，務求算出最準確的正截面抗震承載力，而地下車庫的彎矩設計值主要是針對一級抗震等級的剪力墻所在的底部的加強部位和其上一層進行設置的，其他的相關部位則應當使用彎矩設計值乘以其相應增大的系數進行計算。

四、結言

總的來說，在無梁樓蓋地下車庫中采用預應力結構，不僅其施工成本比傳統的梁板式結構節約很多，而且設計計算的方法較多，具有良好的可靠性，可以在非特殊的情況下采用。但是在實際的施工過程中，不論是什么形式的樓蓋，都會有各自的優缺點，應該根據設計方案和實際的施工現場選擇合理、經濟的樓蓋形式，并選擇合理的計算方式，確保結構的安全性和可靠性。

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