現(xiàn)澆預應力空心板的設(shè)計與施工

1、<p>　　現(xiàn)澆預應力空心板的設(shè)計與施工</p><p>　　【摘 要】大跨度梁板結(jié)構(gòu)越來越多的被應用于現(xiàn)代化建設(shè)中，具有良好的經(jīng)濟性能。本文以國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院建設(shè)工程辦公科研樓為例，介紹了預應力空心板的設(shè)計及施工過程。對于預應力空心板的設(shè)計和施工具有借鑒作用。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】大跨度；預應力；空心板 </p><p>　　現(xiàn)代化建設(shè)中，

2、越來越多的大跨度結(jié)構(gòu)被應用于商業(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，但是對于結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，這種結(jié)構(gòu)由于跨度較大，其自重及相應產(chǎn)生的撓度也較大，為了控制構(gòu)件的抗彎剛度，往往會加大截面面積，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)。預應力空心板能夠很好的解決上述問題，首先，提高板厚的同時在板內(nèi)設(shè)置空心塊能夠在增加截面抗彎模量的同時有效地控制構(gòu)件自重的增加，其次，肋梁內(nèi)設(shè)置的預

3、應力筋產(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，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)濟效果。 </p><p><b>　　一、工程概況 </b></p><p>　　國網(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)澆大跨度預應力混凝土空心樓板體系，在有效增大截面的同時減輕結(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，考慮安全儲備，按單向板進行計算。其中主受力方向預應力采用無粘結(jié)預應力，一端張拉，考慮樓板的整體穩(wěn)定性，在長向每肋梁內(nèi)設(shè)置6根無粘結(jié)預應力筋。 </p><p><b>　　二、結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 <

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)計計算中考慮兩端支撐條件為簡支。 </p><p>　　本工程空心板計算受力長度為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，同時板比較厚，混凝土振搗時間相對較長，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，單向預應力空心板的經(jīng)濟跨高比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 預應力空心板平面布置圖 </p

7、><p><b>　　2.2計算模型 </b></p><p>　　根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，考慮預應力板裂縫控制等級為三級，混凝土強度等級為 C40，非預應力鋼筋采用HRB400，預應力筋采用1860級無粘結(jié)低松弛鋼絞線，其中強度標準值 =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)計單元，空心板在實際設(shè)計中可以簡化為板中的肋梁設(shè)計。在設(shè)計過程中，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，將板的配筋轉(zhuǎn)化為工字型截面的肋梁的配筋計算。在設(shè)計配筋時，需要特別注意的是，肋梁應采用封閉箍筋以提高板的整體抗剪性能，預應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)計算單元如圖2所示： </p><p>　　圖2 結(jié)構(gòu)計算單元 </p><p>　　經(jīng)過等效轉(zhuǎn)化后，每計算單元的恒載彎矩為394.8KN*M，活載載彎矩為210KN*M。 </p><p>　　預應力筋張拉控制應力為0.7 ，即1302 MPa，預應力曲線主跨采取4段拋物線布置，反彎點設(shè)置在0.1倍計算跨度處，如圖

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

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

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

13、m，相對撓度1/337，安全系數(shù)1.32，滿足規(guī)范各項要求。 </p><p><b>　　三、施工控制 </b></p><p>　　3.1 預應力空心板的施工流程 </p><p>　　無粘結(jié)預應力空心板的施工流程如圖4所示： </p><p>　　圖4：無粘結(jié)預應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>　　在預應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密度小，且高度較高，在對空心板澆注混凝土時單位面積能對聚苯填充體產(chǎn)生很大的浮力 ，甚至能夠牽動整個樓板鋼筋骨架上浮，造成板面標高上抬。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，根據(jù)計算結(jié)果按照梅花型或者矩形在肋梁處設(shè)置n個控

15、制點， 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)點處理 </p><p>　　根據(jù)本工程中預應力筋張拉端的位置情況，空芯板預應力筋張拉端部分設(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 預應力張拉端、固定端節(jié)點做法示意 </p><p>　　3.4預應力筋的張拉 </p><p>　　預應力混凝土構(gòu)件中的預應力筋應等混凝土強度達到設(shè)計強度后（即100%的設(shè)計強度）方允許張拉，且張拉前不得拆除板下支撐。為保證張拉時的混凝土質(zhì)量能夠達到設(shè)計要求，建議在每個部位澆筑混凝土時多留出一組混凝土試塊，進行同條

18、件養(yǎng)護，根據(jù)天氣情況和經(jīng)驗，待這組試塊達到強度要求后，盡快出混凝土強度報告，施工方應及時配合進行預應力筋的張拉工作，盡量減少等待時間，加快模板和支撐體系的周轉(zhuǎn)，即加快施工進度。在預應力筋張拉前，其下部的受力支撐需要一直保留。 </p><p><b>　　四、結(jié)語 </b></p><p>　　預應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，又能利用預應

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)計及施工中應注意以下幾點： </p><p>　　1、設(shè)計中配筋應采用混合配筋，預應力筋主要起到減小撓度和裂縫的作用，普通筋和預應力筋共同抵抗彎矩作用。 </p><p>　　2.適當提高空心率可有效降低構(gòu)件自重，空心塊應采用輕質(zhì)材料。 </p&g

20、t;<p>　　3.預應力空心板施工難度大，質(zhì)量要求高，應精心制定施工方案，嚴格照圖施工、按步驟施工。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010- 2010） 北京：中國建筑工業(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