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裝配式建筑“先進成熟適用新技術”介紹-鋼管桁架預應力混凝土疊合板

發布時間:2022-03-13人氣:38

鋼管桁架預應力混凝土疊合板

 

中國建筑學會建筑產業現代化發展委員會針對企業提交的新技術成果,經征詢專家意見,共推出21項先進成熟適用新技術,編輯并形成了《裝配式建筑“先進成熟適用新技術”匯編(第一批)》,供各會員單位和業界企業學習借鑒與推廣應用。


推薦單位:山東萬斯達科技股份有限公司


1. 技術內容

鋼管桁架預應力混凝土疊合板(簡稱PK3型疊合板)是指采用了“灌漿鋼管桁架”為加勁肋的先張預應力混凝土預制底板,在工地現場拼裝完成后,然后在預制底板上配筋,并現場后澆混凝土形成的疊合樓板。鋼管桁架預應力混凝土疊合梁技術(簡稱PKL型疊合梁)是PK3型板的應用延伸,可與PK3型板等多種產品“共線生產”。由PK3型疊合板技術和PKL型疊合梁技術共同組成的“新型裝配整體式先張預應力樓蓋體系”是裝配式建筑領域極具性價比的水平結構技術體系。

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圖1 PK3型板構造圖

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圖2 鋼管桁架剖面圖

PK3型板下部受拉區采用性價比最高的抗拉材料“高強預應力鋼筋”、中部采用傳力效率最高的機構“三角形空間桁架”、上部受壓區采用性價比最高的抗壓材料“灌漿鋼管”,從而達到了完美的受力性能。同時,PK3型板通過調整桁架高度、密度以及鋼管的直徑和壁厚,還能實現“剛度適中、無撐少撐、適用面廣、靈活選用”。

在設計階段,該技術遵循“等同現澆”的設計原則,真正實現了疊合類樓板與現澆樓板在性能與成本上的對接;由于PK3型板技術可實現“不出筋與并板縫”,從而實現了“設計標準化、模數化”,這是“降本增效”的關鍵。

在生產階段,該技術充分展現了“無預應力不經濟”的實踐共識,用鋼量與混凝土用量均減少約40%,全過程機械自動化操作、無模具攤銷,實現了多種產品的“共線生產”,提升效率、減少用工。

在施工階段,該技術實現了“免模無撐或少撐”,顯著提升質量、提高效率、降低措施費用。

2. 技術指標

鋼管桁架預應力混凝土疊合板技術的安全性與質量應滿足國家現行標準《混凝土結構通用規范》GB 55008、《混凝土結構設計規范》GB 50010、《裝配式混凝土結構技術規程》JGJ 1、《裝配式混凝土建筑技術標準》GB/T 51231、《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB 50204以及《鋼管桁架預應力混凝土疊合板技術規程》T/ CECS722、《預應力混凝土用鋼絲》GB/T 5223、《鋼結構設計標準》GB 50017和《鋼筋焊接網混凝土結構技術規程》JGJ 114、《預應力混凝土鋼管桁架疊合板》(圖集號L18ZG401)等的有關規定。

鋼管桁架預應力混凝土疊合板技術的關鍵技術指標如下:

1. 鋼管桁架預應力混凝土疊合板的材料宜采用高強預應力鋼絲與適宜的高強混凝土。鋼管桁架預應力混凝土預制底板混凝土強度等級不宜低于C40。疊合層的混凝土強度等級不應低于C30。鋼管內灌漿材料宜采用微膨脹高強砂漿,抗壓強度標準值不應低于40MPa。疊合層內受力鋼筋、構造鋼筋宜采用熱軋帶肋鋼筋,也可采用熱軋光圓鋼筋。

2. 鋼管桁架預應力混凝土疊合板可根據預制底板支座構造、長寬比按單向板或雙向板設計。對于長寬比不大于3的4邊支承鋼管桁架預應力混凝土疊合板,宜按雙向板設計。承受均布荷載的雙向疊合樓板,在正常使用極限狀態下的內力計算,宜選擇符合實際的方法,也可按正交異性板計算。均布荷載作用下的雙向疊合板承載力計算時,可忽略預制底板之間密拼式整體接縫的影響。

3. 鋼管桁架預應力混凝土預制底板的厚度不宜小于35mm;跨度不小于6.6m時,預制底板厚度不應小于40mm。鋼管桁架預應力混凝土疊合板后澆混凝土疊合層厚度不宜小于75mm,且不應小于60mm和1.5倍底板厚度的較大值。疊合層中垂直于預應力鋼筋方向的板底鋼筋,應緊貼預制底板上表面放置;按雙向板設計時,受力鋼筋面積應按計算確定;按單向板設計時,應配置分布鋼筋。

4. 鋼管桁架預應力混凝土預制底板的擱置長度應符合下列規定:與混凝土梁或混凝土剪力墻同時澆筑時,伸入梁或墻內不應小于10mm;擱置在鋼梁或預制混凝土梁上時不應小于40mm;擱置在承重砌體墻時不應小于80mm;當在承重砌體墻上設混凝土圈梁,利用胡子筋拉結時,擱置長度不應小于40mm。

5. 當胡子筋影響鋼管桁架預應力混凝土預制底板安裝施工時,可僅在一端預留胡子筋,并在不預留胡子筋一端的預制底板上方設置端部連接鋼筋,端部連接鋼筋應沿板端交錯布置。

6. 鋼管桁架預應力混凝土預制底板側邊的密拼式接縫宜為緊密接縫,構造形式可采用斜平邊、部分斜平邊等形式。鋼管桁架預應力混凝土預制底板側邊的接縫應采用無機材料嵌填,嵌縫無機材料宜采用微膨脹高強水泥砂漿。

3. 技術優勢

1. 下部受拉區采用預應力技術:在底板中放置預應力鋼筋,有效地降低了預制板的厚度,同時避免了開裂。

2. 上部受壓區采用鋼管桁架:與普通桁架筋的上弦鋼筋對比,極大地提高上部受壓區的抗壓能力。

3. 底板最小厚度35mm,容重僅為每平米85kg:是目前世界上最薄的預應力混凝土預制底板,極大減輕預制底板的自重,全面提升生產、運輸與安裝效率。

4. 疊合后最小厚度110mm:可以采用“35mm+75mm=110mm”的構造形式,比傳統“60mm+70mm=130mm”或“60mm+80mm=140mm”的構造形式更薄,從而減輕主題結構自重,節能節材,減碳環保。

5. 最大板幅可達4.2m寬,12m長:目前,PK3的最大單板板幅已經達到50.4m2,隨之更寬模臺產線設備的研發應用,這一世界紀錄還將會被持續刷新。

6. 無支撐或少支撐:由于采用預應力技術,PK3型板剛度大,可實現大胯或超大跨的場景應用。同時,PK3型板通過調整桁架高度、密度以及鋼管的直徑和壁厚,還能實現“剛度適中、無撐少撐、適用面廣、靈活選用”。

7. 密拼后無需后澆帶:預應力薄板可實現“并板縫、密拼”,板面后穿的貫通鋼筋的位置有效降低到“底部受拉區”,真正實現預應力筋與非預應力筋同在底部受拉區,進而形成雙向板的受力狀態。

8. 不出筋或一面出筋,提高施工效率:一面出筋時,“胡子筋”可在支座處交替出現,沒有胡子筋的可以在板端后置“假胡子筋”;不出筋時,板的兩端均采用“假胡子筋”的構造做法。

9. 可實現多層流水作業:由于PK3的剛度大、免模少撐或無撐,從而能實現多層流水作業。

10. 生產成本降低40%:PK3型板能減少約40%的鋼筋和混凝土用量。

4. 適用范圍

鋼管桁架預應力混凝土疊合板可以與裝配式混凝土框架結構、鋼框架結構、裝配式剪力墻結構組合形成一系列裝配整體式結構體系,也可以取代現澆結構體系中的現澆樓蓋,可廣泛應用于公共建筑、居住建筑以及工業建筑。

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