現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力空心板的設(shè)計(jì)與施工

1、<p>　　現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力空心板的設(shè)計(jì)與施工</p><p>　　【摘 要】大跨度梁板結(jié)構(gòu)越來(lái)越多的被應(yīng)用于現(xiàn)代化建設(shè)中，具有良好的經(jīng)濟(jì)性能。本文以國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院建設(shè)工程辦公科研樓為例，介紹了預(yù)應(yīng)力空心板的設(shè)計(jì)及施工過程。對(duì)于預(yù)應(yīng)力空心板的設(shè)計(jì)和施工具有借鑒作用。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】大跨度；預(yù)應(yīng)力；空心板 </p><p>　　現(xiàn)代化建設(shè)中，

2、越來(lái)越多的大跨度結(jié)構(gòu)被應(yīng)用于商業(yè)及住宅建筑，大跨度結(jié)構(gòu)不僅造型美觀、空間開闊，在布局上也更為靈活，但是對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，這種結(jié)構(gòu)由于跨度較大，其自重及相應(yīng)產(chǎn)生的撓度也較大，為了控制構(gòu)件的抗彎剛度，往往會(huì)加大截面面積，由此產(chǎn)生了更大的自重荷載，在撓度和裂縫的控制上就更為不利，從而陷入了惡性循環(huán)。預(yù)應(yīng)力空心板能夠很好的解決上述問題，首先，提高板厚的同時(shí)在板內(nèi)設(shè)置空心塊能夠在增加截面抗彎模量的同時(shí)有效地控制構(gòu)件自重的增加，其次，肋梁內(nèi)設(shè)置的預(yù)

3、應(yīng)力筋產(chǎn)生的反力能夠大大降低構(gòu)件撓度，從而有效地解決了大跨度結(jié)構(gòu)的承載力、裂縫和撓度的控制問題。另外，由于內(nèi)部的空心設(shè)置，在減小構(gòu)件自重的同時(shí)，也減小了支撐及基礎(chǔ)的荷載，從而使整體結(jié)構(gòu)的混凝土及鋼筋用量減小，具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。 </p><p><b>　　一、工程概況 </b></p><p>　　國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院辦公科研樓屋頂及樓面部分樓板平面尺寸達(dá)到28.4

4、m×19.24m，跨度、荷載比較大，采用傳統(tǒng)方法難以滿足空間要求，故改用現(xiàn)澆大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土空心樓板體系，在有效增大截面的同時(shí)減輕結(jié)構(gòu)自重，以解決結(jié)構(gòu)受力，尤其是抗裂和變形問題。由于樓板為異形板，考慮安全儲(chǔ)備，按單向板進(jìn)行計(jì)算。其中主受力方向預(yù)應(yīng)力采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力，一端張拉，考慮樓板的整體穩(wěn)定性，在長(zhǎng)向每肋梁內(nèi)設(shè)置6根無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋。 </p><p><b>　　二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 <

5、/b></p><p>　　2.1結(jié)構(gòu)條件及基本技術(shù)選型 </p><p>　　由于周圍結(jié)構(gòu)的樓板厚度較之此部分樓板厚度較小，不能為其提供足夠的嵌固條件，所以設(shè)計(jì)計(jì)算中考慮兩端支撐條件為簡(jiǎn)支。 </p><p>　　本工程空心板計(jì)算受力長(zhǎng)度為19.24米?？紤]到跨度較大，需要最大限度的降低結(jié)構(gòu)自重，因此填充材料越輕越好，同時(shí)板比較厚，混凝土振搗時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，要

6、求填充材料的抗沖擊韌性較好，綜合考慮各種因素，采用輕質(zhì)空心塊為填充材料，要求容重不超過12kg每立方米。 </p><p>　　在板厚的選取上，單向預(yù)應(yīng)力空心板的經(jīng)濟(jì)跨高比30至35，本例中選取板厚600mm。在內(nèi)模的布置上，要求內(nèi)模之間的肋寬240mm，板頂板底混凝土厚度均為75 mm，孔隙率為42%。平面布置如圖1所示： </p><p>　　圖1 預(yù)應(yīng)力空心板平面布置圖 </p

7、><p><b>　　2.2計(jì)算模型 </b></p><p>　　根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，考慮預(yù)應(yīng)力板裂縫控制等級(jí)為三級(jí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C40，非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用HRB400，預(yù)應(yīng)力筋采用1860級(jí)無(wú)粘結(jié)低松弛鋼絞線，其中強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 =1860MPa， =1860MPa，單束面積 =139 ，摩擦系數(shù) =0.004， =0.09，錨具張拉端采用單孔夾片錨，錨固段采用擠壓錨，

8、張拉控制應(yīng)力為0.7。結(jié)構(gòu)上部恒載為2 k N/m2（不含板自重），活載為5 k N/m2。 </p><p>　　肋梁是空心板的基本設(shè)計(jì)單元，空心板在實(shí)際設(shè)計(jì)中可以簡(jiǎn)化為板中的肋梁設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，可將板的內(nèi)力按照承力單元轉(zhuǎn)化為肋梁的內(nèi)力，同時(shí)，將板的配筋轉(zhuǎn)化為工字型截面的肋梁的配筋計(jì)算。在設(shè)計(jì)配筋時(shí)，需要特別注意的是，肋梁應(yīng)采用封閉箍筋以提高板的整體抗剪性能，預(yù)應(yīng)力筋鋪放在帶有封閉箍筋的肋梁中。 </

9、p><p>　　在本例中，結(jié)構(gòu)計(jì)算單元如圖2所示： </p><p>　　圖2 結(jié)構(gòu)計(jì)算單元 </p><p>　　經(jīng)過等效轉(zhuǎn)化后，每計(jì)算單元的恒載彎矩為394.8KN*M，活載載彎矩為210KN*M。 </p><p>　　預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力為0.7 ，即1302 MPa，預(yù)應(yīng)力曲線主跨采取4段拋物線布置，反彎點(diǎn)設(shè)置在0.1倍計(jì)算跨度處，如圖

10、3所示，矢高為左右兩最高點(diǎn)與跨中最低點(diǎn)的垂直距離平均值。 </p><p>　　圖3：預(yù)應(yīng)力筋矢高圖 </p><p>　　預(yù)應(yīng)力平衡荷載為： （1） </p><p>　　式中， 為有效預(yù)應(yīng)力； 為預(yù)應(yīng)力矢高； 為預(yù)應(yīng)力梁計(jì)算跨度。 </p><p>　　本例中考慮板四邊支撐條件為簡(jiǎn)支，受力方向預(yù)應(yīng)力筋左右最高點(diǎn)距板頂300mm，同時(shí)考慮普

11、通鋼筋的布置與預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效矢高的控制，跨中預(yù)應(yīng)力筋最低點(diǎn)距板底60mm，預(yù)應(yīng)力筋矢高為240mm。 </p><p>　　根據(jù)截面尺寸及荷載條件，每個(gè)肋中布置6根預(yù)應(yīng)力筋，扣除各項(xiàng)損失后，單束預(yù)應(yīng)力筋有效應(yīng)力為1043N/mm2，預(yù)應(yīng)力平衡荷載為4.2 k N/m2。 </p><p>　　在普通鋼筋的配置上，應(yīng)與預(yù)應(yīng)力鋼筋綜合考慮，共同承擔(dān)荷載及滿足抗裂、撓度要求。 </p&g

12、t;<p>　　2.3計(jì)算結(jié)果分析 </p><p>　　空心樓板中每肋配置6根預(yù)應(yīng)力筋并參與樓板極限強(qiáng)度計(jì)算，同時(shí)起到控制裂縫及撓度作用。上鐵配8根直徑20mm三級(jí)鋼，下鐵8根直徑22mm三級(jí)鋼。 </p><p>　　根據(jù)《無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ92-2004）以及《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）中相關(guān)要求計(jì)算出結(jié)構(gòu)最大裂縫為0.14m

13、m，相對(duì)撓度1/337，安全系數(shù)1.32，滿足規(guī)范各項(xiàng)要求。 </p><p><b>　　三、施工控制 </b></p><p>　　3.1 預(yù)應(yīng)力空心板的施工流程 </p><p>　　無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力空心板的施工流程如圖4所示： </p><p>　　圖4：無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力空心板的施工工藝 </p><

14、p>　　3.2施工過程中的抗浮控制 </p><p>　　在預(yù)應(yīng)力空心板的施工過程中，特別需要注意的是：由于聚苯填充體相對(duì)密度小，且高度較高，在對(duì)空心板澆注混凝土?xí)r單位面積能對(duì)聚苯填充體產(chǎn)生很大的浮力 ，甚至能夠牽動(dòng)整個(gè)樓板鋼筋骨架上浮，造成板面標(biāo)高上抬。因此需要采取一定的施工措施。主要如下： </p><p>　　1、布置抗浮控制點(diǎn)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果按照梅花型或者矩形在肋梁處設(shè)置n個(gè)控

15、制點(diǎn)， 在肋梁部位的底模上打8mm圓孔，并用鉛絲從模板下穿出兜住限位筋，鉛絲的破斷力要大于F浮/n。將鉛絲從原孔穿回與木方或腳手架綁牢；當(dāng)安放好聚苯填充體、綁扎限位筋后，就可將鉛絲在抗浮控制點(diǎn)處擰緊。由于肋梁上鐵及分布筋與輕質(zhì)填充體仍有一定的空間，所以通過設(shè)置墊塊來(lái)固定聚苯填充體的垂直位置。 </p><p>　　2、肋梁內(nèi)的箍筋與肋梁內(nèi)板上、下層受力鋼筋組成一種具有水平及垂直剛度的骨架限制聚苯填充體的水平位移。

16、 </p><p><b>　　3、板分層澆筑。 </b></p><p>　　3.3 張拉端與固定端的節(jié)點(diǎn)處理 </p><p>　　根據(jù)本工程中預(yù)應(yīng)力筋張拉端的位置情況，空芯板預(yù)應(yīng)力筋張拉端部分設(shè)置在邊梁或框架梁上，部分出板面張拉，均采用穴模式做法。張拉端、固定端的節(jié)點(diǎn)做法示意見圖5。固定端由擠壓錨具、承壓板、螺旋筋組成，張拉端由張拉錨具、

17、承壓板、螺旋筋等組成。 </p><p>　　圖5 預(yù)應(yīng)力張拉端、固定端節(jié)點(diǎn)做法示意 </p><p>　　3.4預(yù)應(yīng)力筋的張拉 </p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)等混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后（即100%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度）方允許張拉，且張拉前不得拆除板下支撐。為保證張拉時(shí)的混凝土質(zhì)量能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，建議在每個(gè)部位澆筑混凝土?xí)r多留出一組混凝土試塊，進(jìn)行同條

18、件養(yǎng)護(hù)，根據(jù)天氣情況和經(jīng)驗(yàn)，待這組試塊達(dá)到強(qiáng)度要求后，盡快出混凝土強(qiáng)度報(bào)告，施工方應(yīng)及時(shí)配合進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉工作，盡量減少等待時(shí)間，加快模板和支撐體系的周轉(zhuǎn)，即加快施工進(jìn)度。在預(yù)應(yīng)力筋張拉前，其下部的受力支撐需要一直保留。 </p><p><b>　　四、結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　預(yù)應(yīng)力空心樓蓋體系能夠充分發(fā)揮空心樓板的作用從而減小結(jié)構(gòu)自重，又能利用預(yù)應(yīng)

19、力的作用有效降低撓度，減少裂縫，起到降低施工成本的目的，使結(jié)構(gòu)更適合于大跨度、大荷載、大空間的需要，在大跨度結(jié)構(gòu)中具有廣闊的發(fā)展前景。在設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： </p><p>　　1、設(shè)計(jì)中配筋應(yīng)采用混合配筋，預(yù)應(yīng)力筋主要起到減小撓度和裂縫的作用，普通筋和預(yù)應(yīng)力筋共同抵抗彎矩作用。 </p><p>　　2.適當(dāng)提高空心率可有效降低構(gòu)件自重，空心塊應(yīng)采用輕質(zhì)材料。 </p&g

20、t;<p>　　3.預(yù)應(yīng)力空心板施工難度大，質(zhì)量要求高，應(yīng)精心制定施工方案，嚴(yán)格照?qǐng)D施工、按步驟施工。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010- 2010） 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011 </p><p>　　[2]《現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程