钢管桁架预应力混凝土叠合板的研究与应用

预应力混凝土钢管桁架叠合板是一种新型叠合板，具有质量轻、承载能力强、抗裂机能好和出产效力益处。以江苏省企业尺度设计图集《预应力混凝土钢管桁架叠合板》的编制为布景，介绍了该产物的计较、组织相关划定及出产、建造相关要求，分化了该产物的特点，并提出了下一步研究标的方针。

前言　　预制楼板作为装配式建筑的首要组成部门，是装配式建筑中操作最普遍的结构构件。江苏省（苏建科[2017]43号）要求在全省会市（县城）规模内新建建筑中奉行操作预制外墙板、预制楼梯板、预制楼板（统称“三板”），单体建筑中强迫操作的“三板”总比例不得低于60%。　　今朝，国内操作的预制叠合板首要为钢筋桁架叠合板、预应力叠合板、预应力空心板及预应力双T板等。钢筋桁架叠合板在吊装、运输和后浇混凝土的过程中，预制底板混凝土等闲开裂，挠渡过除夜。预应力叠合板采纳了预应力手艺，可有用解决板的开裂问题，但存在施加预应力酿成的板跨反拱难以节制等问题。预应力空心板和预应力双T板需要有较除夜的弃置长度，首要合用于除夜跨框架结构。? ? ? 本文以江苏省企业尺度设计图集《预应力混凝土钢管桁架叠合板》的编制为布景，介绍预应力混凝土钢管桁架叠合板的计较、组织相关划定，和出产、建造相关要求，分化其特点，并提出下一步的研究标的方针。1? ?研究布景　　预应力混凝土钢管桁架叠合板是在预制带肋底板混凝土叠合板根底上研发的一种新型叠合板，首要由预应力混凝土底板和灌浆钢管桁架组成，如图1~图3所示。其连络了钢筋桁架叠合板与预应力混凝土叠合板各自的特点，取长补短，预应力的施加解决了前者底板开裂问题，钢管桁架则解决了后者反拱问题。该叠合板桁架的上弦钢筋优化为灌浆钢管，有用提高了预制底板的刚度，减小了底板厚度，具有质量轻、承载力高、抗裂机能好和出产效力益处。2? ?研究内容2.1? ?材料划定　　预应力混凝土钢管桁架叠合板首要由混凝土、低废弛高强预应力钢丝、桁架腹弦钢筋和上弦灌浆钢管组成，所用材料可归为三类：钢材、混凝土、高强灌浆料。　　（1）钢材规格及机能　　钢材的规格及机能指标见表1。预应力混凝土钢管桁架叠合板采纳的钢材首要有底板预应力筋、底板组织钢筋、桁架上弦钢管及桁架腹弦钢筋。　　（2）混凝土　　预应力混凝土钢管桁架叠合板的预制底板混凝土强度等第，当板跨不除夜于5.4 m时为C40，当板跨除夜于5.4 m时为C50；叠合层后浇混凝土强度等第不低于C30。　　（3）灌浆料　　灌浆钢管作为预应力混凝土钢管桁架预制底板的上弦杆件，承受压力，对施工阶段的承载力和刚度影响较除夜，钢管内灌浆材料强度不宜较低，宜采纳抗压强度尺度值不低于50 MPa的微膨胀高强沙浆。2.2? ?计较划定　　预应力混凝土钢管桁架叠合板需遵循GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中的相关划定进行分阶段验算。　　（1）建造阶段　　预制底板在出产过程中的脱模、堆放、运输和吊装各个阶段进行短暂设计状况下的抗裂、挠度及承载力验算。脱模验算时，等效静力荷载尺度值取构件自重尺度值的1.2倍与脱模吸附力之和，且不小于构件自重尺度值的1.5倍，脱模吸附力取1.5 kN/m2；吊装、运输时的动力系数取1.5。　　（2）施工阶段　　在施工阶段，叠合层混凝土还未达到强度设计值，此阶段荷载首要由预制底板承担，荷载搜罗预制底板自重、后浇混凝土自重和施工荷载，本阶段施工荷载按1.5 kN/m2计较。　　（3）操作阶段　　在操作阶段，叠合层混凝土达到设妄图定强度值，此时叠合板按整体构件考虑，应分袂按承载能力极限状况和正常操作极限状况进行计较。2.3? ?建造及施工2.3.1? ?预制底板建造　　预应力混凝土钢管桁架叠合板预制底板采纳固定模台的长线台座建造工艺，模具及台座应具有足够的承载力、刚度及整体安靖性，以知足预应力筋张拉等各阶段功课荷载和建造工艺的要求。钢筋张拉前应清理台面，涂刷隔离剂并晾干，以避免污染钢筋。混凝土强度达到设计要求时放张，放张时首先取长线台座中心部门，由每组钢筋的中心位置向两侧对称交叉放张，每次剪筋不应超越每组钢筋根数的15%，要求7次完成。其它板与板之间的钢筋可由中心向两侧对称互订交叉剪断，放张可分3次完成。　　灌浆钢管桁架的建造和验收应合适设计要求，钢管内灌浆料的灌注应在专用支架上采纳机械编制进行，灌浆应密实，气象温度较低时应寄望养护，低于 5 ℃不得灌浆。2.3.2? ?叠合板施工　　预制底板就位前应设置好由竖撑和横梁组成的姑且撑持，两头距离支座500 mm处必需各设置一道，如图4所示，跨中撑持安插要求见表2。撑持裁撤时，与后浇混凝土同前提养护的混凝土立方体抗压强度应达到混凝土设计强度等第的100%。3? ?产物特点3.1? ?高承载能力　　预应力混凝土钢管桁架底板的受力钢筋采纳1570级、直径5 mm的低废弛螺旋肋钢丝，它是由优良碳素钢盘冷拔而成，抗拉强度较高，设计值fpy =1 110 MPa，是通俗热轧带肋钢筋HRB400的3倍。同时，桁架的上弦钢筋为了不受压愚蠢破损而优化为灌浆钢管，有用提高了其抗弯刚度。在不异板厚的气象下，较传统钢筋桁架叠合板具有更高的抗弯承载力。3.2? ?高抗裂机能　　预制底板经由过程张拉螺旋肋钢丝使全截面遭到预压应力，张拉节制力σcon=0.5fpyk。以35 mm厚、混凝土强度等第为C40（ftk =2.39 MPa）预制底板为例，n根预应力钢丝在混凝土底板受拉边缘成立的预压应力σpc见表3。预应力底板以（σpc+ftk）/ftk的比值来表述混凝土底板的抗裂能力。由表3可知，预应力混凝土钢管桁架底板的抗裂能力是通俗混凝土底板的两倍以上。　　遵循GB 50010—2010中的第7.2.3条划定，预应力混凝土钢管桁架短时辰刚度Bpc按不闪现裂痕的预应力混凝土受弯构件计较，通俗混凝土底板在荷载浸染下经常会闪现裂痕，其短时辰刚度Bc按通俗钢筋混凝土受弯构件计较。计较功能如表4所示。　　由表4可知，在底板混凝土强度不异的气象下，当然预应力混凝土底板厚度小于通俗混凝土底板，但其抗弯刚度是通俗混凝土底板的两倍以上，充实揭露了预应力混凝土钢管桁架底板优良的抗裂机能及较除夜的抗弯刚度。3.3? ?经济性好　　今朝，装配式建筑所用叠合板的预制混凝土底板厚度均除夜于60 mm。预应力混凝土钢管桁架底板借助预应力筋供给的预压应力及钢管桁架供给的较除夜刚度，在知足裂痕及挠度节制要求的气象下，底板最小厚度可以做到35 mm，质量削减了约40%，有益于构件运输及塔吊吊装。高强预应力钢丝作为受力筋，在抗拉强度知足设计要求的气象下也削减了用钢量。出产工艺上因采纳长线台座张拉建造，模具摊销少；蒸汽养护及各类自动化机具的操作均有用提高了出产效力，具有精采的经济效益。3.4? ?其他特点　　预应力混凝土钢管桁架底板厚度为35~40 mm，全数叠合板厚度在4~5 m跨度规模内可节制在120 mm，与全现浇混凝土板同厚，且不影响叠合层内的管线安插。如前文所述，预制底板具有轻质高强的特点，可有用增除夜施工现场的姑且撑持间距，削减撑持数目，下降施工成本；且底板两侧不出筋，撑持的两头也仅一端留有胡子筋，便当了工场化出产及现场的安装施工。4? ?工程操作　　今朝，预应力钢管桁架叠合板在山东省已有除夜量操作，堆集了丰硕的出产、安装、施工经验，江苏省也已有了试点工程，并编制了相关的企业尺度设计图集，为该产物在江苏省的奉行操作做好了预备。　　江苏省采纳该产物的试点工程为姑苏某宾馆扩建项目，地下一层，地上六层，总建筑面积2.5万m2。楼板采纳预应力混凝土钢管桁架叠合板，板厚35 mm，混凝土强度等第C40，板最除夜出产宽度2 100 mm，总供货量4 000 m2。上部叠合层浇筑后，楼板总厚度h=130 mm。预应力混凝土钢管桁架叠合板因为自重轻，现场吊装便当，撑持数目少，且一端出胡子筋，采纳密拼板缝施工，提高了施工效力，遭到了业主及施工单元的好评。5? ?成长方针　　与钢筋桁架叠合板对比，预应力混凝土钢管桁架叠合板在承载能力极限状况和正常操作极限状况具有必定的优势。但今朝其刚度计较仍采纳等效编制，将钢管及灌浆料等效成混凝土面积代入计较，并未考虑组合结构机能，是以在施工过程中超越2.4 m板跨时，理论上仍需安插撑持来知足计较挠度功能，与现实检测功能显示的除夜跨板高承载力及高抗裂性不符。下一步工作可以连络尝试对比，进一步改良计较编制，分化无撑持预应力混凝土钢管桁架叠合板的受力状况，论证其可行性。　　跟着我国经济的高速成长，除夜规模的公共项目如商业广场、商务写字楼、室内泊车场、地铁站厅、黉舍、病院等建筑项目鳞次栉比，除夜跨度叠合楼板需求逐年递增。现阶段，对除夜跨度叠合板的尝试及理论研究相对较少。是以，除夜跨度预应力钢管桁架叠合板的研究与操作将会是下一阶段方针，也是敦促建筑工业化的首要一环