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宗樓建筑有限公司
Zonglou Construction Co., Ltd.
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導(dǎo)讀 本文發(fā)表于2005年9月《新型建筑材料》期刊。作者簡(jiǎn)介如下：
劉麗萍，西安建筑科技大學(xué)
王德偉，陜西現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)研究院
郭華，西安建筑科技大學(xué) 引言
預(yù)應(yīng)力混凝土空心板是我國(guó)工業(yè)與民用建筑中使用最為廣泛的承重構(gòu)件，每年使用而積以億平方米計(jì)。受鋼材品種的限制，我國(guó)建筑業(yè)數(shù)十年來(lái)一直只能采用強(qiáng)度較低的冷拔低碳鋼絲或冷軋帶肋鋼筋作為空心板的預(yù)應(yīng)力筋，與其相對(duì)應(yīng)的混凝土強(qiáng)度也較低，一般為C20級(jí)，因而空心板的跨度和承載能力都受到限制，使用范圍小，難以適應(yīng)現(xiàn)代建筑向大開間發(fā)展的需要。
我國(guó)從20世紀(jì)80年代后期開始供應(yīng)較高強(qiáng)度的預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線。1995年后開始生產(chǎn)強(qiáng)度為1860MPa相當(dāng)于美國(guó)270級(jí))的鋼絞線，為生產(chǎn)高效預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件創(chuàng)造了條件。20世紀(jì)90年代初期全套引進(jìn)美國(guó)SPANCRETE公司生產(chǎn)SP預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，以下簡(jiǎn)稱SP空心板)的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備以后，我國(guó)開始批量生產(chǎn)最大跨度達(dá)18m的空心板，并開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及檢驗(yàn)研究。SP空心板性能優(yōu)越，具有跨度大、承載能力高、抗震、防火、隔聲性能好，且板長(zhǎng)在3.0~18.0m內(nèi)可根據(jù)使用要求任意切割，滿足各種工業(yè)與民用建筑的使用要求，已被建設(shè)部科學(xué)技術(shù)司列為重大科學(xué)技術(shù)推廣項(xiàng)目，成為我國(guó)傳統(tǒng)樓板的換代產(chǎn)品，具有廣闊的應(yīng)用前景。 1、SP空心板的生產(chǎn)
1.1 原材料
SP空心板采用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40~C50的零塌落度細(xì)石混凝土，即干硬性混凝土其優(yōu)點(diǎn)是比一般塌落度較大的混凝土的收縮和徐變值小。SP空心板主要采用低松馳預(yù)應(yīng)力鋼絞線，1x7標(biāo)準(zhǔn)型，強(qiáng)度級(jí)別為1860MPa，直徑有Ø9.5，Ø11.1，Ø12.7mm3種;也可采用松馳預(yù)應(yīng)力鋼絞線，1x3標(biāo)準(zhǔn)型，強(qiáng)度級(jí)別為1570MPa，直徑為Ø8.6mm。板縫是用強(qiáng)度不小于C20的細(xì)石混凝土或相應(yīng)強(qiáng)度的水泥砂漿實(shí)，確保其整體剛度。
1.2 工藝流程
SP空心板生產(chǎn)線采用干硬式混凝土沖搗和擠壓成型工藝，可連續(xù)大批量疊加生產(chǎn)，不需設(shè)置模板，不需蒸汽養(yǎng)護(hù)，一次成型。SP空心板是在長(zhǎng)線臺(tái)座上生產(chǎn)的，首先是將預(yù)應(yīng)力鋼絞線布放在臺(tái)座上，按規(guī)定進(jìn)行張拉。鋼絞線張拉完畢后，將擠壓成型機(jī)放到臺(tái)座上，該成型機(jī)一次完成以下幾個(gè)工序:澆注底板、板肋和而板混凝土;搗實(shí)混凝土;孔芯和板邊嵌鎖式鍵槽的成型及抹平后，擠壓成型機(jī)退出作業(yè)。底板、板肋和而板混凝土各有不同的配合比，由機(jī)械按設(shè)定的配合比自動(dòng)控制，以保持穩(wěn)定均勻的質(zhì)量。擠壓成型機(jī)由升降式運(yùn)料機(jī)或單軌運(yùn)料斗補(bǔ)充混凝土，成型時(shí)保持穩(wěn)定的速度。澆筑好后的空心板，在生產(chǎn)臺(tái)座上保持濕潤(rùn)情況下養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間，當(dāng)達(dá)到一定強(qiáng)度后，可進(jìn)行疊層生產(chǎn)，或進(jìn)行切割，并將空心板移出生產(chǎn)臺(tái)座，然后移到露天堆放場(chǎng)地養(yǎng)護(hù)和干燥。
1.3 規(guī)格
SP空心板的標(biāo)準(zhǔn)寬度為1200mm,也可生產(chǎn)2400mm寬的板,在1200 mm范圍內(nèi)可以生產(chǎn)多種寬度板。板的標(biāo)準(zhǔn)厚度分別為100,120,150,180,200,250,300和380mm,也可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。板的長(zhǎng)度可以根據(jù)設(shè)計(jì)任意切割,最長(zhǎng)可達(dá)18m左右。 2、SP空心板的優(yōu)點(diǎn)
(1)生產(chǎn)工藝先進(jìn)，無(wú)需模板和蒸汽養(yǎng)護(hù)，可以疊層生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高。
(2)與頂而后澆混凝土共同組成疊合結(jié)構(gòu)，可增強(qiáng)樓板剛度，加大房屋結(jié)構(gòu)整體性，擴(kuò)大其適用范圍和經(jīng)濟(jì)性。
(3)尺寸誤差小(僅在1.5mm內(nèi))，外觀質(zhì)量好。既可省去抹灰工序，又可避免頂板抹灰經(jīng)常出現(xiàn)的不規(guī)則裂縫。
(4)樓板組合靈活，開洞方便，可滿足各種建筑平而的需要。特別是在大跨度建筑中，SP空心板可以簡(jiǎn)化建筑結(jié)構(gòu)，減少承重墻體和梁柱，降低建筑造價(jià)。
(5)樓板的孔洞可用作布置電線和水暖管道。
(6)國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)證明，SP空心板的耐火極限最大可以達(dá)到4h。
(7)抗震性能好:在美國(guó)，有許多建筑商使用SP空心板在加利福尼亞州的地震帶上建造房屋。經(jīng)過1989年美國(guó)舊金山地震和1992年洛杉磯地震，均無(wú)破壞裂縫。美國(guó)已在9度地震烈度區(qū)的拉芙端將SP空心板用于23層的建筑。日本神戶地區(qū)將其用于40層的建筑。在1995年1月的神戶大地震中，凡使用SP空心板的建筑物，基本上完好無(wú)損。以上資料充分證明，只要設(shè)計(jì)合理，構(gòu)造得當(dāng)，采用SP空心板可以做出抗震性能十分優(yōu)越的建筑物。
(8)SP空心板吊裝速度快，吊上一塊板后，板本身即可成為工人操作平臺(tái)，施工方便，可全天候施工。SP空心板吊裝就位后，板縫間用水泥砂漿灌縫，板邊有一條縱向嵌鎖式鍵槽，一旦板縫間的鍵槽灌滿砂漿，并達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，SP空心板即可起整體樓板作用，可以將樓板上的集中荷載分配到相鄰的板上。
(9)SP空心板既可作為樓板，也可作為屋而板、墻板使用。 3、SP空心板設(shè)計(jì)要點(diǎn)
SP空心板的初步選擇，一般是根據(jù)板的跨度、荷載和耐火時(shí)間，按板的允許荷載表選用。實(shí)際選用時(shí)，主要考慮以下一些因素：
3.1 跨厚比
美國(guó)預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)(PCI)空心板設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦跨度/板厚”比宜小于下列數(shù)值:屋而板50，樓板40。實(shí)際設(shè)計(jì)中，當(dāng)防火、開洞或荷載不控制時(shí)，一般可用45。但在最后確定板型以前，還須考慮以下一些影響板厚的因素:樓而荷載的大小，例如質(zhì)量大的隔墻或較大活荷載，一般需要較小的跨厚比;多而大的開洞需要提高板的承載能力;為了提高結(jié)構(gòu)耐火時(shí)間，要加厚鋼絞線的混凝土保護(hù)層，往往也需要較小的跨厚比。一般SP空心板的經(jīng)濟(jì)適用跨度為6~12.6m。
3.2 泄水孔
樓板長(zhǎng)時(shí)間暴露在寒冷天氣條件下，SP空心板可能由于孔芯內(nèi)的積水而受到損害。孔芯內(nèi)的積水主要是在施工過程中從板端對(duì)接縫中進(jìn)入，解決這個(gè)問題的一個(gè)辦法是在板端的空芯下部留繼水孔，是否留泄水孔，需由施工單位確定。
3.3 起拱
布置板時(shí)必須對(duì)板的起拱、撓度及其發(fā)展進(jìn)行綜合考慮，特別是:不同跨度和不同方向的板引起的起拱差異;板而后澆混凝土對(duì)起拱的影響;起拱對(duì)門的影響等。
3.4 荷載選用
對(duì)SP空心板和SPD板(疊合SP空心板)，當(dāng)板而為均布荷載時(shí)，可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖集中的板允許荷載表選用。選用時(shí)，板而荷載需同時(shí)滿足荷載表中的3種允許均布荷載值。
3.5 疊合層的選用
當(dāng)板頂現(xiàn)澆混凝土層作為組合結(jié)構(gòu)考慮時(shí)，現(xiàn)澆混凝土層的最小厚度為50~60mm?，F(xiàn)澆而層增加了剛度，并易于在不規(guī)則和有大孔洞的平而中布置連續(xù)性連接節(jié)點(diǎn)，但是，在地震區(qū)，現(xiàn)澆混凝土層也增大了設(shè)計(jì)地震力。因此，對(duì)強(qiáng)地震區(qū)的不規(guī)則物大跨高比的隔板，考慮加現(xiàn)澆混凝土層，其余視工程現(xiàn)況作出合理選擇。有學(xué)者根據(jù)SP空心板與以往預(yù)制空心板接縫構(gòu)造的不同，認(rèn)為應(yīng)盡量減薄或取消疊合層。 4、工程設(shè)計(jì)實(shí)例
SP空心板在我國(guó)應(yīng)用時(shí)間不長(zhǎng)，尚處于技術(shù)推廣階段，在西北地區(qū)工程應(yīng)用實(shí)例較少。為了充分發(fā)揮新技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益，本文作者在西北農(nóng)林科技大學(xué)中心圖書館設(shè)計(jì)中嘗試采用SP空心板。
4.1 工程概況
西北農(nóng)林科技大學(xué)中心圖書館位于陜西省楊凌農(nóng)業(yè)示范區(qū)(7度抗震設(shè)防)，是一個(gè)大型的藏閱結(jié)合的建筑物，為4層框架結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)146.96m，寬36m，建筑物總高度18.6m，總而積達(dá)1.6萬(wàn)㎡，功能齊全，設(shè)施先進(jìn)。內(nèi)部平而布置上有許多大跨開放式閱覽區(qū)。該建筑物平而布局中軸線尺寸雖然很規(guī)整，但由于框架梁與框架柱并不能保證中心重合，許多處存在梁柱外平、軸跨尺寸零亂的情況，跨度有7.6 , 7.7 , 7.8,7.9 m及3.6~4.2m多種，適合SP空心板的應(yīng)用范圍。初步布置預(yù)制大板，板寬有1.2,1.1,0.95,0.8 m等不同規(guī)格，除1.2 m為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格外，其它板寬利用SP空心板在一定范圍內(nèi)可隨意切割的優(yōu)點(diǎn)而裁出。
4.2 SPD板設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介
由于圖書館內(nèi)部有5個(gè)大的采光中廳，為了增強(qiáng)建筑物的整體剛度，協(xié)同工作性能，也為了提高抗震性能，選擇了有疊合層的SPD板，通過荷載計(jì)算選擇的板型為SPD18A8410,SPD18A7810,SPD10D12，所需非標(biāo)準(zhǔn)板型均由這3種板型切割到所需寬度及跨度。
在設(shè)計(jì)中，采用傳統(tǒng)全現(xiàn)澆的方案與局部現(xiàn)澆局部預(yù)制板加疊合層的方案，在計(jì)算模型的適用上是一致的，主要還是控制最大層間位移及薄弱層驗(yàn)算應(yīng)符合規(guī)范的要求。
計(jì)算結(jié)果表明，SP空心板是適用的，計(jì)算結(jié)果完全符合規(guī)范的要求。但在施工圖中對(duì)于SP空心板板端連接仍采取一定的加強(qiáng)措施，如板縫加筋等，使之與主體框架連成一體共同作用。
4.3 構(gòu)造措施
SPD板與梁的連接示意見圖1。
表1 SPD板與梁的連接示意
為了保證SP空心板與主體框架的整體協(xié)調(diào)工作能力，板面在設(shè)置了整澆層后，仍需在板端設(shè)置板縫加筋，拉錨鋼筋直徑8mm，間距1.2m，一般設(shè)在板縫處，伸入板縫內(nèi)1m長(zhǎng)，需要時(shí)也可設(shè)在孔芯內(nèi)，但需預(yù)先開槽。另采用后澆層方案時(shí)，板頂應(yīng)處理成粗糙而;后澆混凝土?xí)r，應(yīng)保證板頂而清潔和濕潤(rùn)狀態(tài)?；炷翍?yīng)振搗密實(shí)，并注意養(yǎng)護(hù)。
4.4 經(jīng)濟(jì)與技術(shù)特點(diǎn)
使用SP空心板后，樓層可大量減少次梁的設(shè)置，使混凝土澆注量及模板支護(hù)工作量大大減少，對(duì)于跨度較大處，施工中僅需按標(biāo)準(zhǔn)圖要求在板的適當(dāng)位置設(shè)置臨時(shí)支撐。與采用傳統(tǒng)整體現(xiàn)澆方案相比，即使在增加整澆層后，總體每平方米造價(jià)仍要低10%左右，但其技術(shù)先進(jìn)性及環(huán)保節(jié)能方而都要優(yōu)于傳統(tǒng)方法。 5、結(jié)語(yǔ)
本工程現(xiàn)已交付業(yè)主使用。過設(shè)計(jì)及施工過程中與業(yè)主、監(jiān)理、施工單位、生產(chǎn)廠家的多次溝通，SP空心板的優(yōu)點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性最終得到了各方認(rèn)同。
SP空心板的應(yīng)用前景非常廣闊，有著明顯的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。隨著設(shè)計(jì)人員及業(yè)主對(duì)SP空心板的逐步了解，其應(yīng)用前景將更廣闊。