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后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法--开来预应力专利介绍(十一)

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  • 发布时间:2016-05-27 14:28
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【概要描述】后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法  一、技术领域  本发明涉及一种建筑施工工法,特别涉及一种后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法。  二、背景技术  预应力混凝土结构按照预应力钢筋与混凝土之间的粘结情况,分为有粘结预应力混凝土结构和无粘结预应力混凝土结构,其中,有粘结预应力混凝土板结构作为一种新的结构技术,与无粘结预应力混凝土板结构相比,具有结构安全度高、耐久性好、节省钢材等优点而得到越来越广泛的应用。  虽然有粘结预应力比无粘结预应力相对可靠性更高,但有粘结预应力普遍使用在梁结构中,而在板结构中,特别是地下车库项目中,目前本领域技术人员仍然采用无粘结预应力板结构。其主要原因如下:  (1)地下车库结构包含梁、板、柱等构件,还有较长的地下室混凝土外墙,实际施工过程中,常常梁、板、柱、墙一起浇筑混凝土,因此由于受柱以及剪力墙的抗侧移刚度的影响,预应力板中的有效预应力有较大地削减,此有效预应力的降低会对抗裂度产生较大的影响,因此目前本领域技术人员认为采用无粘结预应力板结构仍然是合理的。  (2)由于地下车库的结构特性,其受到地下水位的影响较大,当地下水位较高,水浮力起控制作用时,施加预应力会平衡一部分水浮力,在上部结构中有一种观念,即预应力用于平衡恒载会带来较好的效果,不会有较大的反拱产生,所以在活载较大的场合,预应力的应用受到限制,或者说效果不明显。水浮力是活荷载,尽管常年静水位的水浮力可以作为准恒载来考虑,但是用预应力来抵抗的最大水浮力肯定是活载。因此,就产生了一个疑问,在枯水期时,预应力的等效荷载会不会对底板产生不利影响,竟而产生较大的向下反拱,使得底板反向开裂,从而影响底板的安全与可靠性。  (3)其实欧美等国在上世纪90年代就已经开始不在混凝土楼板中采用无粘结预应力技术,而是大量采用有粘结预应力混凝土板,其做法与普通的有粘结预应力梁基本一致,所不同的是,由于板类构件高度h较小,通常只有160—250mm,如果使用普通的圆形波纹管成孔,即使是最小的圆波纹管,其外径也有50mm,考虑保护层厚度以后,预应力钢筋在构件中的力臂已经很小,所发挥的作用很小。因此,在有粘结预应力板中,普遍采用扁波纹管,端部配套使用扁形锚具。但由于地下车库一直沿用的是无粘结预应力板应用技术,因此还未出现针对地下车库板结构的专用扁波纹管优化结构。  三、发明内容  本发明要解决的技术问题是提供一种建造成本低、工期短且防水效果好的后张法有粘结预应力地下车库防水设计及施工工法。  为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:一种后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法。  四、创新点在于:  (1)该地下车库的防水板采用包括底板的无梁结构,以及后张法有粘结预应力施工,施工工法主要包括布筋、浇筑、张拉、灌浆和切割封锚工序;  (2)布筋工序中,预应力筋贯穿地下车库底板柱墩的墩帽底部,且预应力筋中的通长束预应力不能同时穿过两片剪力墙,并使底板预应力筋的张拉端设置在底板的中心或后浇带区域;  (3)预应力筋的波纹管采用地下车库专用扁波纹管,该地下车库专用扁波纹管包括扁波纹管分段、扁波纹管接头和灌浆孔,所述扁波纹管分段至少有两段,相邻的扁波纹管分段依次通过扁波纹管接头连接组成一个预应力砼板用通长扁波纹管,扁波纹管接头的两端分别套装在扁波纹管分段外,并通过密封胶带连接密封;  (4)在预应力筋及相关组件铺设安装完毕且隐蔽工程验收合格后,进入混凝土浇筑工序;浇筑工序中,先进行常规浇筑,再进行后浇带的浇筑,后浇带在常规建筑完成的60天以后进行;张拉工序中,对于穿过后浇带区域的预应力筋采用两阶段分批张拉,  (5)张拉时,当有剪力墙部位的板中剪力墙数量超过两个侧边时,避免在两对应的侧边上施加预应力。  (6)所述地下车库与主楼相连时,设置沉降后浇带包围住主楼的剪力墙,使得主楼的剪力墙与地下车库的防水板完全脱开。  (7)所述地下车库底板柱墩的墩帽设置为倒置的正四棱台形,且墩帽的侧边与预应力筋束的X向筋或Y向筋垂直。  (8)所述后浇带不仅包括沉降后浇带,还包括温度收缩后浇带。  (9)所述地下车库防水板在施工前需要对地下车库侧向约束分析,首先利用有限元软件建立模型,预应力筋按照1-3Φs15.2@1000配置,在safe中布置成连续抛物线;建立结构模型后,得到X轴、Y轴综合轴力图以及内力云图;再将软件中的数据利用数据引擎编程导入到数据库中,再利用数据库的筛选功能依次得到各个横截面的数据,从而得到每片剪力墙中的轴力分布图;利用轴力分布图确定预应力筋和普通钢筋的配置。  五、发明的优点在于:  (1)在满足建筑使用空间、结构使用安全的情况下,地下车库采用预应力筋的无梁楼盖结构形式可明显降低结构的整体高度,能够有效地降低地下车库楼盖单位面积总造价。  (2)可加快施工速度:采用预应力无梁楼盖结构形式,可加快施工进度,其原因:无梁楼盖结构形式结构相对于有梁结构,模板安拆简单方便,且降低模板用量;采用预应力无梁楼盖结构,减少普通钢筋用量将减少,绑扎板钢筋快捷方便,预应力筋铺束与绑扎可与普通钢筋交叉进行,节约工期。当混凝土强度达到设计强度的75%即可进行预应力筋的张拉,张拉结束即可以拆除模板,并不影响工期。另外,本发明中,地下车库底板的预应力筋张拉端设置在底板中心或后浇带区域,有利于外围及时覆土与防水施工,进而缩短工期。预应力筋在布置时贯穿底板柱墩的墩帽底部,无需再墩帽处加设加强钢筋,降低成本。  (3)在地下车库楼盖设计、施工中,对其裂缝控制要求严格,采用预应力混凝土结构具有优越的抗裂性能。在该结构中,预应力筋以抛物线形式布置,预应力筋产生的荷载可平衡大部分板面恒载,且产生轴向压应力(约为1.5~2.5MPa),使平板挠度大大减少,地下车库抗裂性能将大大提高。此外,本发明中,充分考虑侧向约束对边跨板带的影响,将预应力筋按照有限元分析建立实际模型,并针对预应力引起的次轴力、次弯矩进行详细的截面设计,在传统的张拉力基础上增加4-6%的张拉力。另外,在张拉工序中,穿过后浇带区域的预应力筋中,部分预应力筋待后浇带浇筑完成后再进行张拉,进而避免后浇带开裂。还设置温度收缩后浇带,不仅起到减少温度收缩应力的作用,还可以减少侧向约束引起的影响。  (4)人材机市场价格的变动对采用预应力筋楼盖的优越性也会产生一定影响,从建筑材料的价格对相关楼盖的优越性影响进行单因素敏感分析,普通钢筋市场价格变动对其造价差值影响最大,其次是预应力钢筋,模板影响程度最小。在材料价格正常波动范围内,采用预应力筋无梁楼盖单位面积造价要比其他两种无梁楼盖形式节省。  (5)采用经过优化的扁波纹管设计,灌浆效果得到了有力的保证,不存在空洞现象,确保钢绞线的粘结力以及耐久性。  (6)施加了预应力的底板,抗裂度大大提高,根据防水技术规范要求,二级防水只需要两道防线,而预应力显然可以作为一道防线,结合底板混凝土为抗渗混凝土,所以取消造价较高、效果不佳的底板防水将成为可能。另外,根据我们多年的设计施工经验,底板的后浇带在使用了预应力技术以后,只要认真施工,就没有发生过后浇带处出现渗漏的现象。

后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法--开来预应力专利介绍(十一)

【概要描述】后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法  一、技术领域  本发明涉及一种建筑施工工法,特别涉及一种后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法。  二、背景技术  预应力混凝土结构按照预应力钢筋与混凝土之间的粘结情况,分为有粘结预应力混凝土结构和无粘结预应力混凝土结构,其中,有粘结预应力混凝土板结构作为一种新的结构技术,与无粘结预应力混凝土板结构相比,具有结构安全度高、耐久性好、节省钢材等优点而得到越来越广泛的应用。  虽然有粘结预应力比无粘结预应力相对可靠性更高,但有粘结预应力普遍使用在梁结构中,而在板结构中,特别是地下车库项目中,目前本领域技术人员仍然采用无粘结预应力板结构。其主要原因如下:  (1)地下车库结构包含梁、板、柱等构件,还有较长的地下室混凝土外墙,实际施工过程中,常常梁、板、柱、墙一起浇筑混凝土,因此由于受柱以及剪力墙的抗侧移刚度的影响,预应力板中的有效预应力有较大地削减,此有效预应力的降低会对抗裂度产生较大的影响,因此目前本领域技术人员认为采用无粘结预应力板结构仍然是合理的。  (2)由于地下车库的结构特性,其受到地下水位的影响较大,当地下水位较高,水浮力起控制作用时,施加预应力会平衡一部分水浮力,在上部结构中有一种观念,即预应力用于平衡恒载会带来较好的效果,不会有较大的反拱产生,所以在活载较大的场合,预应力的应用受到限制,或者说效果不明显。水浮力是活荷载,尽管常年静水位的水浮力可以作为准恒载来考虑,但是用预应力来抵抗的最大水浮力肯定是活载。因此,就产生了一个疑问,在枯水期时,预应力的等效荷载会不会对底板产生不利影响,竟而产生较大的向下反拱,使得底板反向开裂,从而影响底板的安全与可靠性。  (3)其实欧美等国在上世纪90年代就已经开始不在混凝土楼板中采用无粘结预应力技术,而是大量采用有粘结预应力混凝土板,其做法与普通的有粘结预应力梁基本一致,所不同的是,由于板类构件高度h较小,通常只有160—250mm,如果使用普通的圆形波纹管成孔,即使是最小的圆波纹管,其外径也有50mm,考虑保护层厚度以后,预应力钢筋在构件中的力臂已经很小,所发挥的作用很小。因此,在有粘结预应力板中,普遍采用扁波纹管,端部配套使用扁形锚具。但由于地下车库一直沿用的是无粘结预应力板应用技术,因此还未出现针对地下车库板结构的专用扁波纹管优化结构。  三、发明内容  本发明要解决的技术问题是提供一种建造成本低、工期短且防水效果好的后张法有粘结预应力地下车库防水设计及施工工法。  为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:一种后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法。  四、创新点在于:  (1)该地下车库的防水板采用包括底板的无梁结构,以及后张法有粘结预应力施工,施工工法主要包括布筋、浇筑、张拉、灌浆和切割封锚工序;  (2)布筋工序中,预应力筋贯穿地下车库底板柱墩的墩帽底部,且预应力筋中的通长束预应力不能同时穿过两片剪力墙,并使底板预应力筋的张拉端设置在底板的中心或后浇带区域;  (3)预应力筋的波纹管采用地下车库专用扁波纹管,该地下车库专用扁波纹管包括扁波纹管分段、扁波纹管接头和灌浆孔,所述扁波纹管分段至少有两段,相邻的扁波纹管分段依次通过扁波纹管接头连接组成一个预应力砼板用通长扁波纹管,扁波纹管接头的两端分别套装在扁波纹管分段外,并通过密封胶带连接密封;  (4)在预应力筋及相关组件铺设安装完毕且隐蔽工程验收合格后,进入混凝土浇筑工序;浇筑工序中,先进行常规浇筑,再进行后浇带的浇筑,后浇带在常规建筑完成的60天以后进行;张拉工序中,对于穿过后浇带区域的预应力筋采用两阶段分批张拉,  (5)张拉时,当有剪力墙部位的板中剪力墙数量超过两个侧边时,避免在两对应的侧边上施加预应力。  (6)所述地下车库与主楼相连时,设置沉降后浇带包围住主楼的剪力墙,使得主楼的剪力墙与地下车库的防水板完全脱开。  (7)所述地下车库底板柱墩的墩帽设置为倒置的正四棱台形,且墩帽的侧边与预应力筋束的X向筋或Y向筋垂直。  (8)所述后浇带不仅包括沉降后浇带,还包括温度收缩后浇带。  (9)所述地下车库防水板在施工前需要对地下车库侧向约束分析,首先利用有限元软件建立模型,预应力筋按照1-3Φs15.2@1000配置,在safe中布置成连续抛物线;建立结构模型后,得到X轴、Y轴综合轴力图以及内力云图;再将软件中的数据利用数据引擎编程导入到数据库中,再利用数据库的筛选功能依次得到各个横截面的数据,从而得到每片剪力墙中的轴力分布图;利用轴力分布图确定预应力筋和普通钢筋的配置。  五、发明的优点在于:  (1)在满足建筑使用空间、结构使用安全的情况下,地下车库采用预应力筋的无梁楼盖结构形式可明显降低结构的整体高度,能够有效地降低地下车库楼盖单位面积总造价。  (2)可加快施工速度:采用预应力无梁楼盖结构形式,可加快施工进度,其原因:无梁楼盖结构形式结构相对于有梁结构,模板安拆简单方便,且降低模板用量;采用预应力无梁楼盖结构,减少普通钢筋用量将减少,绑扎板钢筋快捷方便,预应力筋铺束与绑扎可与普通钢筋交叉进行,节约工期。当混凝土强度达到设计强度的75%即可进行预应力筋的张拉,张拉结束即可以拆除模板,并不影响工期。另外,本发明中,地下车库底板的预应力筋张拉端设置在底板中心或后浇带区域,有利于外围及时覆土与防水施工,进而缩短工期。预应力筋在布置时贯穿底板柱墩的墩帽底部,无需再墩帽处加设加强钢筋,降低成本。  (3)在地下车库楼盖设计、施工中,对其裂缝控制要求严格,采用预应力混凝土结构具有优越的抗裂性能。在该结构中,预应力筋以抛物线形式布置,预应力筋产生的荷载可平衡大部分板面恒载,且产生轴向压应力(约为1.5~2.5MPa),使平板挠度大大减少,地下车库抗裂性能将大大提高。此外,本发明中,充分考虑侧向约束对边跨板带的影响,将预应力筋按照有限元分析建立实际模型,并针对预应力引起的次轴力、次弯矩进行详细的截面设计,在传统的张拉力基础上增加4-6%的张拉力。另外,在张拉工序中,穿过后浇带区域的预应力筋中,部分预应力筋待后浇带浇筑完成后再进行张拉,进而避免后浇带开裂。还设置温度收缩后浇带,不仅起到减少温度收缩应力的作用,还可以减少侧向约束引起的影响。  (4)人材机市场价格的变动对采用预应力筋楼盖的优越性也会产生一定影响,从建筑材料的价格对相关楼盖的优越性影响进行单因素敏感分析,普通钢筋市场价格变动对其造价差值影响最大,其次是预应力钢筋,模板影响程度最小。在材料价格正常波动范围内,采用预应力筋无梁楼盖单位面积造价要比其他两种无梁楼盖形式节省。  (5)采用经过优化的扁波纹管设计,灌浆效果得到了有力的保证,不存在空洞现象,确保钢绞线的粘结力以及耐久性。  (6)施加了预应力的底板,抗裂度大大提高,根据防水技术规范要求,二级防水只需要两道防线,而预应力显然可以作为一道防线,结合底板混凝土为抗渗混凝土,所以取消造价较高、效果不佳的底板防水将成为可能。另外,根据我们多年的设计施工经验,底板的后浇带在使用了预应力技术以后,只要认真施工,就没有发生过后浇带处出现渗漏的现象。

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后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法

  一、技术领域

  本发明涉及一种建筑施工工法,特别涉及一种后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法。

  二、背景技术

  预应力混凝土结构按照预应力钢筋与混凝土之间的粘结情况,分为有粘结预应力混凝土结构和无粘结预应力混凝土结构,其中,有粘结预应力混凝土板结构作为一种新的结构技术,与无粘结预应力混凝土板结构相比,具有结构安全度高、耐久性好、节省钢材等优点而得到越来越广泛的应用。

  虽然有粘结预应力比无粘结预应力相对可靠性更高,但有粘结预应力普遍使用在梁结构中,而在板结构中,特别是地下车库项目中,目前本领域技术人员仍然采用无粘结预应力板结构。其主要原因如下:

  (1)地下车库结构包含梁、板、柱等构件,还有较长的地下室混凝土外墙,实际施工过程中,常常梁、板、柱、墙一起浇筑混凝土,因此由于受柱以及剪力墙的抗侧移刚度的影响,预应力板中的有效预应力有较大地削减,此有效预应力的降低会对抗裂度产生较大的影响,因此目前本领域技术人员认为采用无粘结预应力板结构仍然是合理的。

  (2)由于地下车库的结构特性,其受到地下水位的影响较大,当地下水位较高,水浮力起控制作用时,施加预应力会平衡一部分水浮力,在上部结构中有一种观念,即预应力用于平衡恒载会带来较好的效果,不会有较大的反拱产生,所以在活载较大的场合,预应力的应用受到限制,或者说效果不明显。水浮力是活荷载,尽管常年静水位的水浮力可以作为准恒载来考虑,但是用预应力来抵抗的最大水浮力肯定是活载。因此,就产生了一个疑问,在枯水期时,预应力的等效荷载会不会对底板产生不利影响,竟而产生较大的向下反拱,使得底板反向开裂,从而影响底板的安全与可靠性。

  (3)其实欧美等国在上世纪90年代就已经开始不在混凝土楼板中采用无粘结预应力技术,而是大量采用有粘结预应力混凝土板,其做法与普通的有粘结预应力梁基本一致,所不同的是,由于板类构件高度h较小,通常只有160—250mm,如果使用普通的圆形波纹管成孔,即使是最小的圆波纹管,其外径也有50mm,考虑保护层厚度以后,预应力钢筋在构件中的力臂已经很小,所发挥的作用很小。因此,在有粘结预应力板中,普遍采用扁波纹管,端部配套使用扁形锚具。但由于地下车库一直沿用的是无粘结预应力板应用技术,因此还未出现针对地下车库板结构的专用扁波纹管优化结构。

  三、发明内容

  本发明要解决的技术问题是提供一种建造成本低、工期短且防水效果好的后张法有粘结预应力地下车库防水设计及施工工法。

  为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:一种后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法。

  四、创新点在于:

  (1)该地下车库的防水板采用包括底板的无梁结构,以及后张法有粘结预应力施工,施工工法主要包括布筋、浇筑、张拉、灌浆和切割封锚工序;

  (2)布筋工序中,预应力筋贯穿地下车库底板柱墩的墩帽底部,且预应力筋中的通长束预应力不能同时穿过两片剪力墙,并使底板预应力筋的张拉端设置在底板的中心或后浇带区域;

  (3)预应力筋的波纹管采用地下车库专用扁波纹管,该地下车库专用扁波纹管包括扁波纹管分段、扁波纹管接头和灌浆孔,所述扁波纹管分段至少有两段,相邻的扁波纹管分段依次通过扁波纹管接头连接组成一个预应力砼板用通长扁波纹管,扁波纹管接头的两端分别套装在扁波纹管分段外,并通过密封胶带连接密封;

  (4)在预应力筋及相关组件铺设安装完毕且隐蔽工程验收合格后,进入混凝土浇筑工序;浇筑工序中,先进行常规浇筑,再进行后浇带的浇筑,后浇带在常规建筑完成的60天以后进行;张拉工序中,对于穿过后浇带区域的预应力筋采用两阶段分批张拉,

  (5)张拉时,当有剪力墙部位的板中剪力墙数量超过两个侧边时,避免在两对应的侧边上施加预应力。

  (6)所述地下车库与主楼相连时,设置沉降后浇带包围住主楼的剪力墙,使得主楼的剪力墙与地下车库的防水板完全脱开。

  (7)所述地下车库底板柱墩的墩帽设置为倒置的正四棱台形,且墩帽的侧边与预应力筋束的X向筋或Y向筋垂直。

  (8)所述后浇带不仅包括沉降后浇带,还包括温度收缩后浇带。

  (9)所述地下车库防水板在施工前需要对地下车库侧向约束分析,首先利用有限元软件建立模型,预应力筋按照1-3Φs15.2@1000配置,在safe中布置成连续抛物线;建立结构模型后,得到X轴、Y轴综合轴力图以及内力云图;再将软件中的数据利用数据引擎编程导入到数据库中,再利用数据库的筛选功能依次得到各个横截面的数据,从而得到每片剪力墙中的轴力分布图;利用轴力分布图确定预应力筋和普通钢筋的配置。

  五、发明的优点在于:

  (1)在满足建筑使用空间、结构使用安全的情况下,地下车库采用预应力筋的无梁楼盖结构形式可明显降低结构的整体高度,能够有效地降低地下车库楼盖单位面积总造价。

  (2)可加快施工速度:采用预应力无梁楼盖结构形式,可加快施工进度,其原因:无梁楼盖结构形式结构相对于有梁结构,模板安拆简单方便,且降低模板用量;采用预应力无梁楼盖结构,减少普通钢筋用量将减少,绑扎板钢筋快捷方便,预应力筋铺束与绑扎可与普通钢筋交叉进行,节约工期。当混凝土强度达到设计强度的75%即可进行预应力筋的张拉,张拉结束即可以拆除模板,并不影响工期。另外,本发明中,地下车库底板的预应力筋张拉端设置在底板中心或后浇带区域,有利于外围及时覆土与防水施工,进而缩短工期。预应力筋在布置时贯穿底板柱墩的墩帽底部,无需再墩帽处加设加强钢筋,降低成本。

  (3)在地下车库楼盖设计、施工中,对其裂缝控制要求严格,采用预应力混凝土结构具有优越的抗裂性能。在该结构中,预应力筋以抛物线形式布置,预应力筋产生的荷载可平衡大部分板面恒载,且产生轴向压应力(约为1.5~2.5MPa),使平板挠度大大减少,地下车库抗裂性能将大大提高。此外,本发明中,充分考虑侧向约束对边跨板带的影响,将预应力筋按照有限元分析建立实际模型,并针对预应力引起的次轴力、次弯矩进行详细的截面设计,在传统的张拉力基础上增加4-6%的张拉力。另外,在张拉工序中,穿过后浇带区域的预应力筋中,部分预应力筋待后浇带浇筑完成后再进行张拉,进而避免后浇带开裂。还设置温度收缩后浇带,不仅起到减少温度收缩应力的作用,还可以减少侧向约束引起的影响。

  (4)人材机市场价格的变动对采用预应力筋楼盖的优越性也会产生一定影响,从建筑材料的价格对相关楼盖的优越性影响进行单因素敏感分析,普通钢筋市场价格变动对其造价差值影响最大,其次是预应力钢筋,模板影响程度最小。在材料价格正常波动范围内,采用预应力筋无梁楼盖单位面积造价要比其他两种无梁楼盖形式节省。

  (5)采用经过优化的扁波纹管设计,灌浆效果得到了有力的保证,不存在空洞现象,确保钢绞线的粘结力以及耐久性。

  (6)施加了预应力的底板,抗裂度大大提高,根据防水技术规范要求,二级防水只需要两道防线,而预应力显然可以作为一道防线,结合底板混凝土为抗渗混凝土,所以取消造价较高、效果不佳的底板防水将成为可能。另外,根据我们多年的设计施工经验,底板的后浇带在使用了预应力技术以后,只要认真施工,就没有发生过后浇带处出现渗漏的现象。

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