某礼堂大跨度弧形预应力梁设姚山1，张继文1，张鹤2，王莉莉1(1.东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室，南京210096;2.江苏省城市规划设计研究院，南京210096)［摘要］通过对某礼堂二层(楼座)结构方案选择和大跨度弧形预应力梁设计过程的介绍，提出大跨度弧形预应力梁的简化设计方法，确定梁柱节点处的计算模型，系统阐述预应力筋的计算方法，以供在类似工程中参考。［关键词］礼堂建筑;楼座;大跨度;弧形预应力梁;设计［中图分类号］TU242.1;TU378.2［文献标识码］ADesignandAnalysisofLarge-SpanArcPrestressedBeamsforanAuditoriumYAOShan1，ZHANGJi-wen1，ZHANGHe2，WANGLi-li1(1．KeyLaboratoryofConcreteandPrestressedConcreteStructureoftheMinistryofEducation，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China;2．JiangsuInstituteofUrbanPlanningandDesign，Nanjing210096，China)［Abstract］Thispaperputsforwardasimplifieddesignprocedureaboutlarge-spanarcprestressedbeams，anddeterminesacalculationmodelofbeam-columnjoint，andalsomakesappropriatesuggestionforrelaxingthecrackcontrolrequirementthroughthestructuralselectionandintroductionofprocessdesigninglarge-spanarcprestressedbeamsonthesecondfloorofanauditorium(abalcony)．Furthermore，thecalculationmethodofprestressedbarsisdiscussedsystematically，whichwillbehelpfultothedesignofsimilarengineering．［Keywords］auditoriumbuilding;balcony;large-span;arcprestressedbeams;design工程概况1某学院独立校区音乐教学实验楼为一综合性建筑，总建筑面积:13027.8m2，由北楼、南楼及礼堂组成。其中礼堂(图1)是一座以音乐教学为主，兼顾演出和会议使用功能的特大型甲等剧院，拥有观众席1378座，由主楼(礼堂)和配套建筑组成。主楼局部五层，建筑总高度20.3m(舞台区顶板标高)。礼堂结构内部空旷、跨度大、体形复杂且为弧形，采用现浇钢筋混凝上框架结构。建筑结构设计使用年限为50年，主楼(礼堂)结构的安全等级为一级，抗震设防类别为乙类，抗震设防烈度7度，抗震措施提高1度(按8度)考虑。楼板为现浇板，框架的抗震等级为二级图1礼堂三维结构视图2楼座结构方案的选择楼座(二层观众厅)的平均跨度为32m，为弧形大跨度结构(图2)，由于要考虑一层后排观众的视线要求，梁高受限，而提升层高对结构造价影响较大。采用轻钢结构可以有效增加净空，但礼堂防火要求较高，且钢结构和混凝土构件的连接较为复杂，因此考虑使用预应力混凝土梁。由于从前排到后排有高差存在，实际上形成一个空间曲面的形状，此处［收稿日期］2010-09-04［作者简介］姚山(1974-)，男，博士生，国家一级注册结构工程师［联系方式］yaoshan8@126.com90建筑科学第27卷成为设计的难点和重点。图3梁柱节点三维视图就是说，直线梁的弯曲内力与扭矩是相互独立、互不影响的。而弧梁却不同，存在弯扭耦合现象。弧形梁中施加预应力，预应力产生与荷载方向相反的等效荷载，减小弧形梁的弯矩值，也可以减小弧形梁扭矩，同时由于预应力在弧梁中产生压应力，同样可以改善弧形梁抗剪性能。但是弧形预应力梁的预应力筋并不等长，要使梁截面获得相同的压应力，预应力筋的布置应位于截面形心或者根据长度，对每个索施加不同的张拉力。图2楼座结构布置图2.1弧形预应力梁和直线预应力梁采用直线预应力梁，其设计和施工都比较成熟，但是为了与曲面连接，会使梁的两端截面向上增大很多，梁的轮廓线和台阶不一致，导致梁的顶标高必须降低。而且视觉效果不好，在整体为椭圆形的礼堂中，直线梁过于生硬。弧形预应力梁的轮廓线和台阶一致，梁顶可以和台阶平齐，增加一层观众席的净空。且和椭圆形的礼堂融为一体。但是，弧梁在垂直荷载作用下会产生的扭矩，预应力筋布置较直线预应力梁复杂。2.2铰接还是刚接本工程属于大型空旷结构，边柱截面采用800×1500，对下部柱已足够大，但与楼座处梁相比刚度则较小，楼座梁采用预应力，截面为600×1800，梁柱线刚度比为0.85，如果梁柱按常规设计成刚接节点，虽然可以大幅减小跨中弯矩但柱端弯矩很大，需...