CN101363260B - 大跨度预应力混凝土板“拟框架”结构及其施工方法 - Google Patents
大跨度预应力混凝土板“拟框架”结构及其施工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101363260B CN101363260B CN2007101928474A CN200710192847A CN101363260B CN 101363260 B CN101363260 B CN 101363260B CN 2007101928474 A CN2007101928474 A CN 2007101928474A CN 200710192847 A CN200710192847 A CN 200710192847A CN 101363260 B CN101363260 B CN 101363260B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plate
- frame
- vierendeel girder
- slab
- prestressed concrete
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Rod-Shaped Construction Members (AREA)
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
Abstract
“拟框架”的构件组成：待框架柱①(见摘要附图)和框架纵梁②(见摘要附图)安装后，在紧靠框架柱两侧安装一侧无翼缘的双T板(或称异型双T板)或SP板等形成梁侧模，沿侧模架设悬吊的梁底模，设置梁的钢筋(非预应力钢筋)，按规定浇捣混凝土即构成了拟框架横梁③(见摘要附图)。拟框架梁与大跨度预应力板、框架柱、纵梁等一起组成“拟框架结构”，这就根本解决了以前大跨度预应力混凝土板[大跨度预应力双T板、单T板、空心板(包括SP板)等]在建筑框架结构中无法使用的问题。
Description
技术领域
大跨度预应力混凝土板“拟框架”结构属建筑工程结构技术领域。
背景技术
大跨度预应力混凝土板[其中双T板、槽型板和单T板等(以下简称T型板)及空心板(以下简称SP板)]国外应用较早。特别是双T板和SP板应用最为广泛。如美国预制和预应力混凝土协会(PCI)早在1992年出版的预制和预应力混凝土手册[1]就已包括了这方面的内容，我国在对其引进、消化、吸收并结合我国国情进行试验研究的基础上，已于1999年先后编制出一些地方标准图和国家标准图[2～7]。以下主要针对双T板和SP板作为代表进行报告(包括附件)。
预应力双T板和SP板属于高强混凝土薄壁构件(尤指前者)，其最大的优势为：跨度大(双T板可达30m、SP板可达18m，我国预制板在8m以内)，可建造大柱距大跨度结构；矢高低(0.45～1.085m，约为屋架结构高度<屋架高加屋面板高>的1/3～1/4)，可显著降低建筑物高度，达到节材节能；稳定性好，不需附加横向支撑(双T板如板凳四角落地，而屋架两端支撑，其稳定性必须靠两侧的支撑***)；构件覆盖面大(双T板按板宽2.4m计，从9m到30m其单板覆盖面积达21.6m2～72m2)，安装效率高，板安装后则完成了整个楼屋盖的结构工程量，据工程测算，采用24m双T板屋盖比传统预应力混凝土屋架、大型屋面板的安装时间可减少3/4。目前大的双T板制造厂家兼有运输安装的专业队伍，形成了一条龙服务，更提高了安装效率)。正因此双T板、SP板一旦出现就获得了工程界的广泛关注和欢迎，并逐渐成为取代传统屋盖体系最具优势的楼屋盖结构形式之一。
另外双T板和SP板除自重比钢结构大，难以达到更大的跨度外，其耐久性、耐火性能和高荷载等级却是钢结构难以比拟的。
但是必须指出的是，目前的双T板和SP板绝大多数用于屋面板和非框架结构的楼面板结构构件，而对于量大面广的现代工业建筑、公共建筑、商业建筑中框架结构的应用受阻，从而在很大程度上限制了这种大跨度板材的大量推广应用。其在框架结构中应用受阻的原因主要有二：一是尚未发现与之相匹配的结构计算模型和相应的设计构造方法。据查在美国预制和预应力混凝土手册[1]和我国地方标通图[2～7]均未提及这方面的内容，而在我国的《混凝土结构设计规范》[8]和《建筑抗震设计规范》[9]也无此相关内容。但文献[9]有一项条文规定：在地震设防地区不允许采用铰接框架结构。二是如按传统框架结构的原则设计这种大跨度构件的框架结构横梁(这是唯一可按规范要求的设计规定来满足工程图纸审查所必须的一种选择)，然而其后果不仅框架横梁截面大、笨重，不但影响建筑美观、使用空间、用工用料大幅度增加，而且施工难度大。因为该横梁必须现场施工，这正与双T板、SP板的施工顺序难以合理匹配，从而拖长施工工期。这就从根本上抵消了这种大跨度构件安装高效的特点。已有的几个工程实例已经得到证明。正如此采用这种方法设计成框架结构者几乎没有，只是一种理论上的假设而已。
作为国内最早参与这类大跨度板材应用推广研究、研编单位主创专家们，深知这项课题的难度和价值所在，但又必须找到更好的解决该难题的方案。因此在编研地方标准、行业标准、乃至国家标准的过程中就一直在思考着这个课题，始终未能提出了解决这种新体系的专门应用技术。
发明内容
此项专利申请所要解决的技术问题如下：
针对大跨度预应力混凝土双T板及SP板用于框架结构缺少与其相匹配或相适应的结构设计构造方法，和假定按传统框架结构设计存在的技术和经济可行性很差的弊端。
此项专利申请的技术方案如下：
1、“拟框架”的构件组成及安装
待框架柱①和框架纵梁②安装后，在紧靠框架柱两侧安装一侧无翼缘的双T板(或称异型双T板)或SP板形成梁侧模，沿侧模架设悬吊的梁底模，设置梁的钢筋(非预应力钢筋)，按规定浇捣混凝土即构成了拟框架横梁③。异型双T板或SP板等在施工过程中起到拟框架梁的模板、悬吊底模板的支承和施工操作平台的作用。拟框架梁与大跨度预应力板、框架柱、纵梁等一起组成“拟框架结构”。
2、传力及连接构造
由于拟框架梁为非预应力构件，其变形比其两侧的预应力双T板或SP板等大得多，因此拟框架梁的全部重力荷载已通过其间混凝土的粘结(双T板)或榫键粘结(SP板)作用传递到其两侧的板上。同时在构造设计上还特别考虑了最可靠的传力保证措施：即使拟框架梁与双T板或SP板间的混凝土出现裂缝，即混凝土的粘结强度完全失效时(尽管这种机率非常小)，则由与梁内板顶设置的横向构造钢筋有可靠连接的箍筋(见插图)，可将该梁的荷载传到板上。而且该箍筋所提供的拉力至少为拟框架梁全部荷载的7倍以上。因此该拟框架梁在重力荷载作用下已成为无荷载或零荷载杆件；在水平荷载或地震作用下，它又与其两侧的板构成强化的框架横梁，和框架柱共同抵抗结构的横向作用或变形。
综上所述，拟框架结构的实质及核心技术是：拟框架梁在重力荷载作用下为无荷载杆件，在水平荷载或地震作用下为主要承受拉或压力的刚性杆件。因此拟框架(梁)已超出了传统框架结构的受力模式，而成为主要承受拉压力的杆件，从结构力学角度上讲，这是结构最理想的受力状态，这也是称为“拟框架”的原因所在。因此拟框架梁连接构造独特、简单，可按最低限度的构造要求配筋(规范规定的最小配筋率μ＝0.2％)设计，但结构的安全度或可靠度却比传统框架梁高得多。
此项专利申请与以往技术相比的有益效果如下：
拟框架梁与传统框架梁相比，其性能价格比优势突出，主要反映在两个方面：一是施工简便，施工效率比传统框架梁提高3倍以上，而且拟框架梁可实现装配整体式施工；二是材料(混凝土和钢筋)用量可大幅度减少。根据对拟框架和传统框架(按规范规定设计)对比计算表明(计算分析见附件)，以双T板为例，当板跨度为12m、15m、18m、21m和24m时，以拟框架梁为100％，传统框架梁混凝土用量分别为：148％、155％、194％、219％和253％，平均为194％；钢筋用量(按一侧受力钢筋计)分别为：125％、164％、248％、328％和433％，平均为260％；考虑梁的全部钢筋(包括箍筋、腰筋、架立筋等)用量为别为146％、178％、220％、334％和361％，平均为248％。可见材料用量随跨度增大，传统框架梁增势更明显，尤其在板跨大于18m时其增幅更大，突显其技术经济指标的不可行性。根据框架梁对柱的影响分析，传统框架梁截面比拟框架梁大，其引起的对框架柱的材料用量也随之增加，如柱砼用量至少增大20％，钢筋用量也会增加，但未计入该增量。并且截面太大很不美观，也是无法实现的主要原因之一。
由此可见采用拟框架结构不仅解决了这类板材的设计构造方法课题，而且比传统框架施工效率提高3倍以上，材料用量至少减少一半，并且美观，这就是该专利的价值所在。
附图说明
图1a-图1c为传统框架双T板、SP板平面布置图；图1b是图1a中C处的截面图，图1c是图1a中D处的截面图。其中①为柱，②为纵梁，③双T板或SP板，④为框架横梁。
图2a-图2c为拟框架双T板平面布置图；图2b是图2a的A-A向视图，图2c是图2a的B-B向视图。其中⑦为拟框架构造横梁。
图3a-图3c为拟框架SP板平面布置图；图3b是图3a的A-A向视图，图3c是图3a的B-B向视图。
图4a为采用双T板时拟框架梁的细部示意图；图4b为采用SP板时拟框架梁的细部示意图。其中⑤⑥为钢筋，⑧为EPS填充物。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
待框架柱①和框架纵梁②安装后，在紧靠框架柱两侧安装一侧无翼缘的双T板(或称异型双T板)或SP板形成梁侧模，沿侧模架设悬吊的梁底模，设置梁的钢筋⑤⑥(非预应力钢筋)，按规定浇捣混凝土即构成了拟框架横梁③。异型双T板或SP板等在施工过程中起到拟框架梁的模板、悬吊底模板的支承和施工操作平台的作用。拟框架梁与大跨度预应力板、框架柱、纵梁等一起组成“拟框架结构”。
2、传力及连接构造
由于拟框架梁为非预应力构件，其变形比其两侧的预应力双T板或SP板等大得多，因此拟框架梁的全部重力荷载已通过其间混凝土的粘结(双T板)或榫键粘结(SP板)作用传递到其两侧的板上。同时在构造设计上还特别考虑了最可靠的传力保证措施：即使拟框架梁与双T板或SP板间的混凝土出现裂缝，即混凝土的粘结强度完全失效时(尽管这种机率非常小)，则由与梁内板顶设置的横向构造钢筋有可靠连接的箍筋(见插图)，可将该梁的荷载传到板上。而且该箍筋所提供的拉力至少为拟框架梁全部荷载的7倍以上。因此该拟框架梁在重力荷载作用下已成为无荷载或零荷载杆件；在水平荷载或地震作用下，它又与其两侧的板构成强化的框架横梁，和框架柱共同抵抗结构的横向作用或变形。
综上所述，拟框架结构的实质及核心技术是：拟框架梁在重力荷载作用下为无荷载杆件，在水平荷载或地震作用下为主要承受拉或压力的刚性杆件。因此拟框架(梁)已超出了传统框架结构的受力模式，而成为主要承受拉压力的杆件，从结构力学角度上讲，这是结构最理想的受力状态，这也是称为“拟框架”的原因所在。因此拟框架梁连接构造独特、简单，可按最低限度的构造要求配筋(规范规定的最小配筋率μ＝0.2％)设计，但结构的安全度或可靠度却比传统框架梁高得多。
框架横梁按传统方法和按拟框架方法的对比计算如下；
一、计算条件
(一)按传统方法时(附图见后)
1、按《全国民用建筑工程设计技术措施——结构》[10](以下简称措施)，框架横梁梁高可取(1/10～1/18)L，本计算取L/14(L为梁的跨度)；
2、框架横梁宽度，由于该梁系独立梁，出平面的稳定应由梁的出平面变形条件决定。根据国际标准《配筋砌体结构设计规范》ISO9652-3规定，梁的宽度b≤L/32，本计算取b＝L/40；
3、为简化计算(但不失准确性)，特假定如下：
1)梁挠度取简支梁的
框架梁的弯矩近似取
2)采用材料C30，fc＝14.3Mpa，fy＝360Mpa；
3)荷载取值，对挠度取自重乘1.1，对配筋取自重乘1.35；
4)按“混凝土结构设计规范”GB50010规定框架梁的最小配筋率配0.002bh；
5)仅对梁跨L为12、15、18、21和24m进行对比计算。其中L＝24m双T板其允许荷载＞5kN/m2，可满足≥4kN/m2可变荷载的要求；
6)按GB50010，箍筋布置，在距梁端2h其间距为200，其余为300，按4肢箍，腰筋直径取φ12沿截面高300设置。计算用量均按跨度(L)标记。
4、SP板框架最大跨度为18m，故其在该范围之内的指标可参照双T板对应的跨度，二者差异不大。
(二)按拟框架时(附图见专利正文)
1、梁截面高同两侧板肋高或矢高。
2、梁的宽度等于柱两侧异型双T板或SP板间的宽度。由于拟框架梁为按构造设计的构件，对较大的梁的截面设计成有空腔的构造以减轻自重。拟框架横梁与两侧的板形成整体，其横向稳定性非常可靠。
3、拟框架梁最小构造含筋率也按GB50010的规定的拉、压构件的0.002bh取值。
4、材料：混凝土、钢筋包括箍筋均同传统框架梁的规定。在材料用量表中已计入板顶横向架立筋的重量。
二、计算结果见表——1～4。
表——1按传统框架计算时的参数及结果
表——2拟框架梁计算参数及结果
注：1、由于拟框架梁为零重力荷载杆件，在水平力或作用下为拉、压刚性杆件，故只需按构造要求进行配筋，无需对变形进行验算。
2、表中b’系空腔构造梁的换算尺寸，h计入50厚砼面层。
表——3两种框架梁的钢筋用量明细表(kg)
注：1、表中A、B分别代表传统框架和拟框架。
2、主筋对传统框架梁包括受力钢筋加4根直径同受力筋的构造钢筋。对拟框架梁上下各4根钢筋，即8根钢筋。
3、箍筋直径对拟框架梁均为Φ6，对传统框架梁，在跨度12、15m时为Φ6，大于15m时为Φ8。
4、腰筋配置，对拟框架梁每侧1Φ12，对传统框架梁，梁高0.86、1.07、1.29、1.5和1.76时每侧分别为2、3、3、4、5根Φ12。
表——4传统框架梁与拟框架梁材料用量比(％)(以拟框架为100％)
注：主筋栏中横线以下数字系按受力钢筋(一侧)之对比数字，见表-1和表-2。
三、梁对柱截面尺寸的影响分析
1、取拟框架柱截面bh，取3组计算：400x600、500x800、700x800。
2、传统框架要求柱宽b＝宽度+100。
3、又由于框架梁增加，柱截面高度h应为拟框架的1.1h，则对应的三组截面分别为400x600x1.1、500x800x1.1、700x800x1.1。折算为拟框架柱时为：1.25x1.1＝1.375、1.2x1.1＝1.32、1.167x1.1＝1.28，平均增加32％，至少25％以上。
参考文献：(专利正文及本附件)
[1]design handbook for precast and prestressed concrete/forth edition/PCI 1992
[2]SP预应力砼空心板/97DYG12/东北标准化办公室
[3]SP预应力砼空心板/99ZG408/国标
[4]DQ螺旋肋钢丝预应力砼双T板/DYG2000-01/东北标准化办公室
[5]金潮大跨度预应力砼双T板/JC/G03-01/东北标准化办公室
[6]预应力砼双T板/DBJT05-187/辽标2006G403
[7]预应力砼双T板/06SG432-1/国标
[8]混凝土结构设计规范/GB50010-2002
[9]建筑抗震设计规范/GB50011-2001
[10]全国民用建筑工程设计措施——结构/2003/***质量司/中国建筑标准院
Claims (4)
1.一种大跨度预应力混凝土板拟框架结构，包括框架柱和框架纵梁，其特征在于：在紧靠框架柱两侧安装有一侧无翼缘或无部分翼缘的预应力混凝土双T板或空心板形成横梁侧模，沿侧模架设悬吊的梁底模，设置梁的钢筋，按规定浇捣混凝土构成框架横梁——拟框架梁，拟框架梁与大跨度预应力混凝土板、框架柱、纵梁一起组成“拟框架结构”。
2.如权利要求1所述的大跨度预应力混凝土板拟框架结构，其特征在于：所述的拟框架横梁钢筋为非预应力钢筋；在梁内板顶设置横向构造钢筋，并有可靠的箍筋进行连接。
3.如权利要求1所述的大跨度预应力混凝土板拟框架结构，其特征在于：拟框架梁为非预应力构件，其变形比两侧的预应力双T板或空心板大，拟框架梁的全部重力荷载传递到两侧的板上，从而它成为零荷载的杆件，可按最低限度的构造要求配筋，在水平荷载或地震作用下为主要承受拉或压力的杆件。
4.一种大跨度预应力混凝土板拟框架结构的施工方法，包括如下步骤：
(1)使用常规工艺安装框架柱和框架纵梁；
(2)在紧靠框架柱两侧安装一侧无翼缘的预应力双T板或SP板形成横梁侧模；
(3)沿横梁侧模架设悬吊的横梁底模；
(4)设置横梁的钢筋，包括梁内板顶设置的横向构造钢筋和箍筋；
(5)按规定浇捣混凝土构成框架横梁——拟框架梁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2007101928474A CN101363260B (zh) | 2007-11-19 | 2007-11-19 | 大跨度预应力混凝土板“拟框架”结构及其施工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2007101928474A CN101363260B (zh) | 2007-11-19 | 2007-11-19 | 大跨度预应力混凝土板“拟框架”结构及其施工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101363260A CN101363260A (zh) | 2009-02-11 |
| CN101363260B true CN101363260B (zh) | 2010-06-16 |
Family
ID=40389842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2007101928474A Active CN101363260B (zh) | 2007-11-19 | 2007-11-19 | 大跨度预应力混凝土板“拟框架”结构及其施工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101363260B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101899878B (zh) * | 2009-05-19 | 2012-05-02 | 柳忠林 | 大跨度预应力混凝土梁板小拟框架结构的施工方法 |
| CN201962792U (zh) * | 2010-03-03 | 2011-09-07 | 柳忠林 | 大跨度预应力混凝土梁板拟框架结构 |
| CN101823860B (zh) * | 2010-05-25 | 2012-04-25 | 陈耀强 | 高强活性粉末纤维混凝土板及其制造方法 |
| CN102864839A (zh) * | 2012-10-13 | 2013-01-09 | 柳忠林 | 一种用于大跨度预应力混凝土梁板框架结构中的虚拟梁 |
| CN104234193A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-12-24 | 柳忠林 | 一种大跨度大荷载预应力双t板、单t板框架结构体系 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1055787A (zh) * | 1990-02-02 | 1991-10-30 | 杰克斯·威保 | 多层建筑框架及其所构成的建筑物 |
| WO2003089728A1 (en) * | 2002-04-18 | 2003-10-30 | Bong-Kil Han | Construction method for src structured high rise building |
-
2007
- 2007-11-19 CN CN2007101928474A patent/CN101363260B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1055787A (zh) * | 1990-02-02 | 1991-10-30 | 杰克斯·威保 | 多层建筑框架及其所构成的建筑物 |
| WO2003089728A1 (en) * | 2002-04-18 | 2003-10-30 | Bong-Kil Han | Construction method for src structured high rise building |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101363260A (zh) | 2009-02-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201962792U (zh) | 大跨度预应力混凝土梁板拟框架结构 | |
| CN109706931A (zh) | 厚大混凝土结构侧面模板设计与施工方法 | |
| CN100580199C (zh) | 大跨度钢筋混凝土拱形结构免预压施工工艺 | |
| CN101363260B (zh) | 大跨度预应力混凝土板“拟框架”结构及其施工方法 | |
| CN212200750U (zh) | 一种装配式建筑框架结构组合支撑*** | |
| CN206428968U (zh) | 一种钢筋桁架式无支撑模板体系 | |
| CN105672568B (zh) | 超大截面劲性混凝土转换梁分层浇筑施工方法 | |
| CN201908380U (zh) | 大跨度预应力混凝土梁板小拟框架结构 | |
| CN205242701U (zh) | 一种由缀板连接的格构式型钢混凝土剪力墙 | |
| CN207919896U (zh) | 一种钢管混凝土柱 | |
| CN212956151U (zh) | 一种现浇梁翼缘板模板*** | |
| CN102071740A (zh) | 大跨度预应力混凝土板小拟框架结构及施工方法 | |
| CN102322140B (zh) | 大跨度挑檐模板支撑施工方法 | |
| CN201209291Y (zh) | 钢板加强混凝土异形柱 | |
| CN209243916U (zh) | 一种高强度抗震墙及整体现浇式建筑 | |
| CN104727446A (zh) | 一种运用在铝合金模板体系中沉降缝处大模板施工方法 | |
| CN109235636A (zh) | 一种高强度抗震墙、整体现浇式建筑及其工法 | |
| CN215054252U (zh) | 一种l型双波纹钢板混凝土组合剪力墙 | |
| CN212104521U (zh) | 一种环带桁架及超高层建筑巨型框架 | |
| CN208792622U (zh) | 一种冷弯薄壁型钢轻质混凝土组合柱 | |
| CN207727981U (zh) | 一种预制预应力节点核心区木模板 | |
| CN104110098A (zh) | 一种预应力钢管混凝土桁片及其构建的桁架 | |
| CN215330422U (zh) | 钢结构与混凝土结构相结合的装配式建筑结构 | |
| CN217053886U (zh) | 一种带预制高性能混凝土x形骨架的剪力墙 | |
| CN220580341U (zh) | 一种叠合板空间桁架配筋协同抗开裂构造结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Frame structure of wide span prestressed concrete plate and construction method thereof Effective date of registration: 20130917 Granted publication date: 20100616 Pledgee: Shandong combination of East and West credit Company limited by guarantee Pledgor: QINGDAO JINCHAO SPECIAL CONCRETE PRODUCT Co.,Ltd. Registration number: 2013990000681 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PP01 | Preservation of patent right | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20230704 Granted publication date: 20100616 |