后張法有粘結(jié)預應力地下車庫防水板設(shè)計及施工工法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種后張法有粘結(jié)預應力地下車庫防水板設(shè)計及施工工法，其特征在于：采用包括底板和頂板的無梁結(jié)構(gòu)，以及后張法有粘結(jié)預應力施工，施工工法主要包括布筋、澆筑、張拉、灌漿和切割封錨工序；施工前通過地下車庫側(cè)向約束分析確定配筋方案，并通過分階段張拉以及設(shè)置溫度收縮后澆帶避免后澆帶裂縫的出現(xiàn)；而將預應力筋張拉端設(shè)置在底板中心或后澆帶區(qū)域，有利于外圍及時覆土與防水施工，進而縮短工期。預應力筋在布置時貫穿底板柱墩的墩帽底部，無需在墩帽處加設(shè)加強鋼筋，降低成本。
【專利說明】后張法有粘結(jié)預應力地下車庫防水板設(shè)計及施工工法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種建筑施工工法，特別涉及一種后張法有粘結(jié)預應力地下車庫防水 板設(shè)計及施工工法。

【背景技術(shù)】
[0002] 預應力混凝土結(jié)構(gòu)按照預應力鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)情況，分為有粘結(jié)預應力 混凝土結(jié)構(gòu)和無粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)，其中，有粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)作為一種新的結(jié) 構(gòu)技術(shù)，與無粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有結(jié)構(gòu)安全度高、耐久性好、節(jié)省鋼材等優(yōu)點 而得到越來越廣泛的應用。
[0003] 雖然有粘結(jié)預應力比無粘結(jié)預應力相對可靠性更高，但有粘結(jié)預應力普遍使用在 梁結(jié)構(gòu)中，而在板結(jié)構(gòu)中，特別是地下車庫項目中，目前本領(lǐng)域技術(shù)人員仍然采用無粘結(jié)預 應力板結(jié)構(gòu)。其主要原因如下： (1)地下車庫結(jié)構(gòu)包含梁、板、柱等構(gòu)件，還有較長的地下室混凝土外墻，實際施工過程 中，常常梁、板、柱、墻一起澆筑混凝土，因此由于受柱以及剪力墻的抗側(cè)移剛度的影響，預 應力板中的有效預應力有較大地削減，此有效預應力的降低會對抗裂度產(chǎn)生較大的影響， 因此目前本領(lǐng)域技術(shù)人員認為采用無粘結(jié)預應力板結(jié)構(gòu)仍然是合理的。
[0004] (2)由于地下車庫的結(jié)構(gòu)特性，其受到地下水位的影響較大，當?shù)叵滤惠^高，水 浮力起控制作用時，施加預應力會平衡一部分水浮力，在上部結(jié)構(gòu)中有一種觀念，即預應力 用于平衡恒載會帶來較好的效果，不會有較大的反拱產(chǎn)生，所以在活載較大的場合，預應力 的應用受到限制，或者說效果不明顯。水浮力是活荷載，盡管常年靜水位的水浮力可以作為 準恒載來考慮，但是用預應力來抵抗的最大水浮力肯定是活載。因此，就產(chǎn)生了一個疑問， 在枯水期時，預應力的等效荷載會不會對底板產(chǎn)生不利影響，竟而產(chǎn)生較大的向下反拱，使 得底板反向開裂，從而影響底板的安全與可靠性。
[0005] (3)限制地下車庫預應力技術(shù)推廣的一個很重要的因素是工期、造價問題，在大多 數(shù)工程中，預應力張拉都在試塊強度達到90%-100%以后再張拉，張拉完畢以后才準許總包 單位拆模，總包單位因為周轉(zhuǎn)材料得不到及時運轉(zhuǎn)而成本增加，業(yè)主單位則擔心工期影響。 因此幾乎所有的預應力項目都在萬不得已的情形下才被運用，這已經(jīng)成為制約預應力技術(shù) 推廣的一個重要因素。
[0006] (4)其實歐美等國在上世紀90年代就已經(jīng)開始不在混凝土樓板中采用無粘結(jié)預 應力技術(shù)，而是大量采用有粘結(jié)預應力混凝土板，其做法與普通的有粘結(jié)預應力梁基本一 致，所不同的是，由于板類構(gòu)件高度h較小，通常只有160-250_，如果使用普通的圓形波紋 管成孔，即使是最小的圓波紋管，其外徑也有50mm，考慮保護層厚度以后，預應力鋼筋在構(gòu) 件中的力臂已經(jīng)很小，所發(fā)揮的作用很小。因此，在有粘結(jié)預應力板中，普遍采用扁波紋管， 端部配套使用扁形錨具。但由于地下車庫一直沿用的是無粘結(jié)預應力板應用技術(shù)，因此還 未出現(xiàn)針對地下車庫板結(jié)構(gòu)的專用扁波紋管優(yōu)化結(jié)構(gòu)。
[0007] 經(jīng)檢索有關(guān)文獻，未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明技術(shù)方案相同的后張法有粘結(jié)預應力地下車庫 防水板施工工法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種建造成本低、工期短且防水效果好的后張法 有粘結(jié)預應力地下車庫防水板設(shè)計及施工工法。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種后張法有粘結(jié)預應力地下車庫 防水板設(shè)計及施工工法，其創(chuàng)新點在于：該地下車庫的防水板采用包括底板和頂板的無梁 結(jié)構(gòu)，以及后張法有粘結(jié)預應力施工，施工工法主要包括布筋、澆筑、張拉、灌漿和切割封錨 工序；布筋工序中，預應力筋貫穿地下車庫底板柱墩的墩帽底部，且預應力筋中的通長束預 應力筋不能同時穿過兩片剪力墻，并使底板預應力筋的張拉端設(shè)置在底板的中心或后澆帶 區(qū)域；預應力筋的波紋管采用地下車庫專用扁波紋管，該地下車庫專用扁波紋管包括扁波 紋管分段、扁波紋管接頭和灌漿孔，所述扁波紋管分段至少有兩段，相鄰的扁波紋管分段依 次通過扁波紋管接頭連接組成一個預應力砼板用通長扁波紋管，扁波紋管接頭的兩端分別 套裝在扁波紋管分段外，并通過密封膠帶連接密封；所述扁波紋管中三孔扁錨用扁波紋管 分段的寬高比為3. 45~3. 55,扁波紋管中四孔扁錨用扁波紋管分段的寬高比為3. 85~3. 95 ; 所述灌漿孔設(shè)置在扁波紋管的上表面，所述灌漿孔包括常規(guī)灌漿孔以及后澆帶灌漿孔中的 任意一種；在預應力筋及相關(guān)組件鋪設(shè)安裝完畢且隱蔽工程驗收合格后，進入混凝土澆筑 工序；澆筑工序中，先進行常規(guī)澆筑，再進行后澆帶的澆筑，后澆帶在常規(guī)澆筑完成的60天 以后進行；張拉工序中，對于穿過后澆帶區(qū)域的預應力筋采用兩階段分批張拉，第一階段， 在常規(guī)澆筑完成并達到張拉規(guī)范要求后，先對50-75%數(shù)量的預應力筋進行張拉；第二階 段，在后澆帶澆筑完成的10天后進行剩余預應力筋的張拉；另外，邊跨區(qū)域的板帶較其他 區(qū)域板帶的張拉力增加4-6%。
[0010] 優(yōu)選的，張拉時，當有剪力墻部位的板中剪力墻數(shù)量超過兩個側(cè)邊時，避免在兩對 應的側(cè)邊上施加預應力。
[0011] 優(yōu)選的，所述張拉工序中完成第一階段的預應力筋張拉后，可拆除部分板底模，底 模拆除后地下車庫活荷載不可超出lkN/m2,且在其頂板下部位做相應的支撐，其中跨中每 2-3米設(shè)一支撐。
[0012] 優(yōu)選的，所述地下車庫與主樓相連時，設(shè)置沉降后澆帶包圍住主樓的剪力墻，使得 主樓的剪力墻與地下車庫的防水板完全脫開。
[0013] 優(yōu)選的，所述地下車庫底板柱墩的墩帽設(shè)置為倒置的正四棱臺形，且墩帽的側(cè)邊 與預應力筋束的X向筋或Y向筋垂直。
[0014] 優(yōu)選的，所述后澆帶不僅包括沉降后澆帶，還包括溫度收縮后澆帶。
[0015] 優(yōu)選的，所述地下車庫防水板在施工前需要對地下車庫側(cè)向約束分析，首先利用 有限元軟件safe建立模型，預應力筋按照1-30 s15. 201000配置，在safe中布置成連續(xù)拋 物線；建立結(jié)構(gòu)模型后，得到X軸、Y軸綜合軸力圖以及內(nèi)力云圖；再將軟件中的數(shù)據(jù)利用 sapfire引擎編程導入到Acess數(shù)據(jù)庫中，再利用數(shù)據(jù)庫的篩選功能依次得到各個橫截面的 數(shù)據(jù)，從而得到每片剪力墻中的軸力分布圖；利用軸力分布圖確定預應力筋和普通鋼筋的 配置。
[0016] 本發(fā)明的優(yōu)點在于： (1)在滿足建筑使用空間、結(jié)構(gòu)使用安全的情況下，地下車庫采用預應力筋的無梁樓蓋 結(jié)構(gòu)形式可明顯降低結(jié)構(gòu)的整體高度，能夠有效地降低地下車庫樓蓋單位面積總造價。
[0017] (2)可加快施工速度：采用預應力無梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式，可加快施工進度，其原因： 無梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)相對于有梁結(jié)構(gòu)，模板安拆簡單方便，且降低模板用量；采用預應力 無梁樓蓋結(jié)構(gòu)，減少普通鋼筋用量將減少，綁扎板鋼筋快捷方便，預應力筋鋪束與綁扎可與 普通鋼筋交叉進行，節(jié)約工期。當混凝土強度達到設(shè)計強度的75%即可進行預應力筋的張 拉，張拉結(jié)束即可以拆除模板，并不影響工期。另外，本發(fā)明中，地下車庫底板的預應力筋張 拉端設(shè)置在底板中心或后澆帶區(qū)域，有利于外圍及時覆土與防水施工，進而縮短工期。預應 力筋在布置時貫穿底板柱墩的墩帽底部，無需在墩帽處加設(shè)加強鋼筋，降低成本。
[0018] (3)在地下車庫樓蓋設(shè)計、施工中，對其裂縫控制要求嚴格，采用預應力混凝土結(jié) 構(gòu)具有優(yōu)越的抗裂性能。在該結(jié)構(gòu)中，預應力筋以拋物線形式布置，預應力筋產(chǎn)生的荷載可 平衡大部分板面恒載，且產(chǎn)生軸向壓應力（約為1. 5~ 2. 5MPa)，使平板撓度大大減少，地下 車庫抗裂性能將大大提高。此外，本發(fā)明中，充分考慮側(cè)向約束對邊跨板帶的影響，將預應 力筋按照有限元分析建立實際模型，并針對預應力引起的次軸力、次彎矩進行詳細的截面 設(shè)計，在傳統(tǒng)的張拉力基礎(chǔ)上增加4-6%的張拉力。另外，在張拉工序中，穿過后澆帶區(qū)域的 預應力筋中，部分預應力筋待后澆帶澆筑完成后再進行張拉，進而避免后澆帶開裂。還設(shè)置 溫度收縮后澆帶，不僅起到減少溫度收縮應力的作用，還可以減少側(cè)向約束引起的影響。
[0019] (4)人材機市場價格的變動對采用預應力筋樓蓋的優(yōu)越性也會產(chǎn)生一定影響，從 建筑材料的價格對相關(guān)樓蓋的優(yōu)越性影響進行單因素敏感分析，普通鋼筋市場價格變動對 其造價差值影響最大，其次是預應力鋼筋，模板影響程度最小。在材料價格正常波動范圍 內(nèi)，采用預應力筋無梁樓蓋單位面積造價要比其他兩種無梁樓蓋形式節(jié)省。
[0020] (5)采用經(jīng)過優(yōu)化的扁波紋管設(shè)計，灌漿效果得到了有力的保證，不存在空洞現(xiàn) 象，確保鋼絞線的粘結(jié)力以及耐久性。
[0021] (6)施加了預應力的底板，抗裂度大大提高，根據(jù)防水技術(shù)規(guī)范要求，二級防水只 需要兩道防線，而預應力顯然可以作為一道防線，結(jié)合底板混凝土為抗?jié)B混凝土，所以取消 造價較高、效果不佳的底板防水將成為可能。另外，根據(jù)我們多年的設(shè)計施工經(jīng)驗，底板的 后澆帶在使用了預應力技術(shù)以后，就沒有發(fā)生過后澆帶處出現(xiàn)滲漏的現(xiàn)象。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明中利用有限元軟件建立的模型一示意圖。
[0023] 圖2為本發(fā)明中利用有限元軟件建立的模型二示意圖。
[0024] 圖3為本發(fā)明中第一結(jié)構(gòu)模型的X向綜合軸力圖。
[0025] 圖4為本發(fā)明中第一結(jié)構(gòu)模型的X向內(nèi)力云圖。
[0026] 圖5為本發(fā)明中第二結(jié)構(gòu)模型的X向綜合軸力圖。
[0027] 圖6為本發(fā)明中第二結(jié)構(gòu)模型的X向內(nèi)力云圖。
[0028] 圖7為本發(fā)明中第二結(jié)構(gòu)模型的Y向綜合軸力圖。
[0029] 圖8為本發(fā)明中第二結(jié)構(gòu)模型的Y向內(nèi)力云圖。
[0030] 圖9為本發(fā)明中第三結(jié)構(gòu)模型的X向綜合軸力圖。
[0031] 圖10為本發(fā)明中第三結(jié)構(gòu)模型板中總綜合軸力分布圖。
[0032] 圖11為本發(fā)明中第三結(jié)構(gòu)模型板中各片剪力墻總軸力圖。
[0033] 圖12為本發(fā)明中第三結(jié)構(gòu)模型的X向內(nèi)力云圖。
[0034] 圖13為本發(fā)明中第三結(jié)構(gòu)模型的Y向綜合軸力圖。
[0035] 圖14為本發(fā)明中第三結(jié)構(gòu)模型的Y向內(nèi)力云圖。
[0036] 圖15為本發(fā)明中第四結(jié)構(gòu)模型的X向綜合軸力圖。
[0037] 圖16為本發(fā)明中第四結(jié)構(gòu)模型的X向內(nèi)力云圖。
[0038] 圖17為本發(fā)明中第四結(jié)構(gòu)模型的Y向綜合軸力圖。
[0039] 圖18為本發(fā)明中第四結(jié)構(gòu)模型的Y向內(nèi)力云圖。
[0040] 圖19為本發(fā)明中第五結(jié)構(gòu)模型的X向綜合軸力圖。
[0041] 圖20為本發(fā)明中第五結(jié)構(gòu)模型的X向內(nèi)力云圖。
[0042] 圖21為本發(fā)明中實施例的未覆土情況下地下車庫的Safe模型。
[0043] 圖22為本發(fā)明中實施例的地下車庫自重及施工荷載作用下?lián)隙葓D。
[0044] 圖23為本發(fā)明中實施例的地下車庫自重及施工荷載作用下扁梁彎矩圖。
[0045] 圖24為本發(fā)明中實施例的地下車庫自重及施工荷載作用下X向彎矩圖。
[0046] 圖25為本發(fā)明中實施例的地下車庫自重及施工荷載作用下Y向彎矩圖。
[0047] 圖26為本發(fā)明中采用單孔錨的局部受壓面積。
[0048] 圖27為本發(fā)明中地下車庫防水板底板在預應力等效荷載作用向下變形時的狀態(tài) 圖。
[0049] 圖28、29為本發(fā)明中地下車庫防水板底板在X向和Y向的應力圖。
[0050] 圖30為2米跨度下各樓蓋單位面積總造價統(tǒng)計圖表。
[0051] 圖31為8. 4m跨度下各樓蓋單位面積總造價統(tǒng)計圖表。

【具體實施方式】
[0052] -種后張法有粘結(jié)預應力地下車庫防水板設(shè)計及施工工法，該地下車庫的防水板 采用包括底板和頂板的無梁結(jié)構(gòu)，以及后張法有粘結(jié)預應力施工，施工工法主要包括布筋、 澆筑、張拉、灌漿和切割封錨工序，具體如下： 布筋工序中，預應力筋貫穿地下車庫底板柱墩的墩帽底部，且預應力筋中的通長束預 應力筋不能同時穿過兩片剪力墻，并使底板預應力筋的張拉端設(shè)置在底板的中心或后澆帶 區(qū)域。
[0053] 本發(fā)明中，以江蘇如皋的豐澤怡園工程為例： 該工程所用預應力鋼絞線截面尺寸及力學性能應滿足《預應力混凝土用鋼絞線》GB/T 5224-2003標準的要求：

【權(quán)利要求】
1. 一種后張法有粘結(jié)預應力地下車庫防水板設(shè)計及施工工法，其特征在于：該地下車 庫的防水板采用包括底板和頂板的無梁結(jié)構(gòu)，以及后張法有粘結(jié)預應力施工，施工工法主 要包括布筋、澆筑、張拉、灌漿和切割封錨工序； 布筋工序中，預應力筋貫穿地下車庫底板柱墩的墩帽底部，且預應力筋中的通長束預 應力筋不能同時穿過兩片剪力墻，并使底板預應力筋的張拉端設(shè)置在底板的中心或后澆帶 區(qū)域；預應力筋的波紋管采用地下車庫專用扁波紋管，該地下車庫專用扁波紋管包括扁波 紋管分段、扁波紋管接頭和灌漿孔，所述扁波紋管分段至少有兩段，相鄰的扁波紋管分段依 次通過扁波紋管接頭連接組成一個預應力砼板用通長扁波紋管，扁波紋管接頭的兩端分別 套裝在扁波紋管分段外，并通過密封膠帶連接密封；所述扁波紋管中三孔扁錨用扁波紋管 分段的寬高比為3. 45~3. 55,扁波紋管中四孔扁錨用扁波紋管分段的寬高比為3. 85~3. 95 ; 所述灌漿孔設(shè)置在扁波紋管的上表面，所述灌漿孔包括常規(guī)灌漿孔以及后澆帶灌漿孔中的 任意一種； 在預應力筋及相關(guān)組件鋪設(shè)安裝完畢且隱蔽工程驗收合格后，進入混凝土澆筑工序； 澆筑工序中，先進行常規(guī)澆筑，再進行后澆帶的澆筑，后澆帶在常規(guī)澆筑完成的60天以后 進行； 張拉工序中，對于穿過后澆帶區(qū)域的預應力筋采用兩階段分批張拉，第一階段，在常規(guī) 澆筑完成并達到張拉規(guī)范要求后，先對50-75%數(shù)量的預應力筋進行張拉；第二階段，在后 澆帶澆筑完成的10天后進行剩余預應力筋的張拉；另外，邊跨區(qū)域的板帶較其他區(qū)域板帶 的張拉力增加4-6%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的后張法有粘結(jié)預應力地下車庫防水板設(shè)計及施工工法，其特 征在于：張拉時，當有剪力墻部位的板中剪力墻數(shù)量超過兩個側(cè)邊時，避免在兩對應的側(cè)邊 上施加預應力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的后張法有粘結(jié)預應力地下車庫防水板設(shè)計及施工工法，其特 征在于：所述張拉工序中完成第一階段的預應力筋張拉后，可拆除部分板底模，底模拆除后 地下車庫活荷載不可超出lkN/m2,且在其頂板下部位做相應的支撐，其中跨中每2-3米設(shè) 一支撐。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的后張法有粘結(jié)預應力地下車庫防水板設(shè)計及施工工 法，其特征在于：所述地下車庫與主樓相連時，設(shè)置沉降后澆帶包圍住主樓的剪力墻，使得 主樓的剪力墻與地下車庫的防水板完全脫開。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的后張法有粘結(jié)預應力地下車庫防水板設(shè)計及施工工法，其特 征在于：所述地下車庫底板柱墩的墩帽設(shè)置為倒置的正四棱臺形，且墩帽的側(cè)邊與預應力 筋束的X向筋或Y向筋垂直。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的后張法有粘結(jié)預應力地下車庫防水板設(shè)計及施工工法，其特 征在于：所述后澆帶不僅包括沉降后澆帶，還包括溫度收縮后澆帶。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的后張法有粘結(jié)預應力地下車庫防水板設(shè)計及施工工法，其特 征在于：所述地下車庫防水板在施工前需要對地下車庫側(cè)向約束分析，首先利用有限元軟 件safe建立模型，預應力筋按照1-30 s15. 201000配置，在safe中布置成連續(xù)拋物線；建 立結(jié)構(gòu)模型后，得到X軸、Y軸綜合軸力圖以及內(nèi)力云圖；再將軟件中的數(shù)據(jù)利用sapfire引 擎編程導入到Acess數(shù)據(jù)庫中，再利用數(shù)據(jù)庫的篩選功能依次得到各個橫截面的數(shù)據(jù)，從 而得到每片剪力墻中的軸力分布圖；利用軸力分布圖確定預應力筋和普通鋼筋的配置。
【文檔編號】E02D29/045GK104314103SQ201410222506
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】韓春斌 申請人:江蘇開來預應力工程有限公司