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在建项目 | 富爱科技发展有限公司预应力设计

一、工程概况

江苏省海安市某生产厂房由江苏富爱科技发展有限公司投资建设,受业主委托,由江苏开来预应力工程有限公司对生产厂房二层三层楼面以及屋面进行预应力结构方案选型,并与原设计院结构施工图进行主材用量对比。在现有技术基础上,用最经济的手段来获得预定条件下满足设计所预期的各种功能的要求,包括安全性、适用性、耐久性。

二、设计

2.1、设计依据

1)设计院提供的建筑、结构图及结构计算模型(PKPM);

2)《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012;

3)《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010;

4)《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010。

2.2、设计软件选择

普通方案设计采用的结构设计软件是PKPM。我司采用的是美国CSI公司开发研制的ETABS系列的SAFE软件,它将有限元分析理论完整的应用到结构分析设计过程中,分析结果经多次设计及施工实践证明其更接近实际受力情况,是一种分析和设计底板和楼板的强有力的工具。

2.3、设计方案的制定

生产厂房采用预应力方案后,原结构采用主次梁结构,Y向三道次梁,现改为预应力主次梁结构,Y向一道次梁,二层、三层及屋顶主梁由400mmx1200mm、300mmx1000mm变成400mmx900mm、300mmx900mm,次梁由300mmx1000mm变成300mmx800mm,净高多出300mm 。

预应力方案采用的是C40混凝土,并采用有粘结钢绞线(基本参数为As=140mm2;fptk=1860MPa;σcon=0.75fptk=1395Mpa);普通钢筋选用三级钢,fy=360MPa。

2.4、二层设计分析过程

1)建立有限元SAFE模型:楼板按壳体单元建模。

2.4.1 二层有限元结构平面模型

2)指定荷载

2.4.2.1 二层恒载布置图

2.4.2.2 二层活载布置图

3)变形图

2.4.3 二层变形图

4)内力图

2.4.4.1 二层内力图M11

2.4.4.2 二层内力图M22

5)板带划分

根据生成的内力云图,进行板带划分:

2.4.5.1 二层X向板带划分示意图

2.4.5.2 二层Y向板带划分示意图

6)设计内力

读取程序生成板带力,利用我公司开发的后处理软件估算出预应力的数量,并用前处理软件自动生成预应力筋,最终读取设计内力。

2.4.6.1 二层弯矩包络图

2.4.6.2 二层轴力包络图

三、配筋结果

3.1 生产车间普通方案及预应力方案配筋


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四、造价对比

依据南通市建筑工程消耗量平均标准,各材料综合费用取值如下:钢筋(≤12)含税综合单价6500元/吨,钢筋(14~25)含税综合单价6300元/吨,钢筋(>25)含税综合单价6200元/吨。

C30砼含税综合单价650元/m3。C40砼顶板梁含税综合单价680元/m3。模板含税综合单价95元/m2。预应力钢筋综合费用15000元/吨。此综合费用包括人、材、机、各项规费、管理费以及税金等等。

具体工程量对比如下表所示:

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表4.1.1 普通方案与预应力方案工程量对比表

具体造价对比如下表所示:

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表4.4.2 普通方案与预应力方案造价对比表

二层节省:601.11-450.36=150.75元/m2

三层节省:598.33-454.33=144元/m2

屋面节省:615.87-465.05=150.82元/m2

共节省:150.75*4000+144*4000+150.82*4000=1782280元=178.23万元

五、结论

1)采用有粘结预应力技术以后,二层可节省150.75元/m2、三层可节省144元/m2、屋面层可节省150.82元/m2,预应力总造价为,较原结构给业主直接节省造价178.23万元。

2)预应力混凝土结构相对于普通钢筋混凝土结构,具有良好的经济性、节约材料、良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能等优势,不仅不增加工期,在安排合理的情况下,反而可以节省工期。

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