专利名称：后张预应力砼拱板屋盖及施工方法
技术领域：
本发明涉及建筑工程屋面结构，特别是涉及一种后张预应力砼拱板屋盖及其施工方法。
背景技术：
众所周知，采用予应力钢筋混凝土“板架合一”的拱板结构，受力合理，节约原材料，降低工程造价，其发展迅速，板型种类较多，有折板，壳板，双曲板，拱板(抛物线型板)等。对粮仓屋盖，一般采用抛物线型拱板，这种拱板具有自防水性能，其屋盖防水处理容易，节约施工成本，普遍受到欢迎。当前预应力砼拱板屋盖的施工方法，一般可采用先在地面预制的先张法拱板屋盖，预制好的单榀屋盖板再用大型运输设备和大型吊装设备，运到现场吊装就位，这种施工方法，预制场地面积大，需大型运输和吊装设备，施工难度大，大大增加施工成本，再者，CN10448290C，ZL93108179.3，公开了一种大跨度预应力拱板的高空现浇方法，即在纵墙顶圈梁外侧予设槽沟锚固张拉钢板，在圈梁内侧设置水平支撑杆系，和垂直方向支撑杆系，在杆系交叉处用扣件固牢；经两对面张拉钢板在高空完成先张法张拉钢筋工艺，并搭设模板及其支架，脚手架。在高空浇注混凝土，完成预应力拱板屋盖结构。该施工方法的优点是不占用预制场地，不需大型运输、吊装设备，降低成本，能适应任何地区施工。但是需要大量沿纵墙设置的脚手架和大量模板支撑架，施工用具多，装拆工作量大，降低了经济效益。又如CN11548978，专利号为96117701.2，该发明专利公开了一种先张预应力拱板屋架空中予制施工工艺，首先在两纵墙顶圈梁外侧预留千斤顶凹槽，并在顶圈梁外侧天沟内埋设安装有张拉锚板的张拉锚桩，然后在纵墙内侧搭设横向和纵向支撑和模板，搭构预制操作平台，采用先张法生产工艺，按跳格填档施工顺序在预制操作平台上逐榀张筋、立模、灌浇、养护，制成拱板屋架；将千斤顶放入顶圈梁外侧的千斤顶凹槽内，逐榀顶升预制成的拱板屋盖，并放置在位于顶圈梁上的小车上，再水平移动拱板屋架至安装位置就位，这种施工方法比屋盖现浇法有其优点，不需搭设满堂脚手架，不需预制场地和使用吊装设备，降低施工成本，但该施工工艺拱板屋架在预制成型后必须移动，重新就位安装施工质量受偶然因素制约，若就位质量不能很好满足设计要求，其影响施工质量。
发明内容
本发明的目的是克服预应力屋盖现浇法和先张法存在的某些缺陷，完成后张法预应力砼拱板屋盖及其施工方法。
本发明的技术方案是一种后张预应力砼拱板屋盖，含有上拱板，拱肋梁，下弦水平肋梁，下弦板，屋盖为屋面板与屋架合二为一的薄壁结构体，其上拱板，拱肋梁，下弦水平肋梁为空中现浇的整体砼结构，下弦板和腹杆为预制砼组装件，下弦板锚固于水平肋梁砼中，腹杆上、下端分别锚固于拱肋梁和水平肋梁砼中，上拱板和拱肋梁为抛物线型，下弦水平肋梁为后张预应力砼构件，屋盖沿纵墙长度方向设有一定数量的温度变形伸缩缝，在相邻两根伸缩缝之间，或伸缩缝与左、右山墙之间形成一定数量各自独立的屋盖单元整体承载结构。
拱肋梁可采用梁面与上拱板板面齐平或梁底与上拱板底面齐平两种形式，拱肋梁和水平肋梁在两端交汇处的砼端头中有多层相互固定的钢筋网，在水平肋梁砼中贯穿有预埋套管，管内有预应力钢筋或钢丝束，穿过水平肋梁砼两端预应力多层钢筋网片并锚固在其外端砼中，斜拉筋一端锚固于腹杆上端拱肋梁砼中，另一端锚固于另一腹杆下端的水平肋梁砼中。
在山墙及檐墙顶圈梁上及下弦水平肋梁底部和温度变形缝两边的水平肋梁底部设有预埋钢铁件，以及下弦水平肋梁底面预埋铁件与周边墙体圈梁及变形伸缩缝两边水平肋梁底面予埋铁件之间，用铁件焊接在一起，形成空间连体结构，在后张预应力水平肋梁砼两端的予应力钢筋锚固处外侧增设二次浇注砼挑檐板，屋顶的温度变形伸缩缝内填充有防水材料。
在屋盖每个单元整体承载结构的水平肋梁跨度中心处，有与水平肋梁垂直的纵向跨中钢筋砼连系梁。
一种后张法予应力砼拱板屋盖的施工方法(1)在砌筑墙体并浇注好混凝土屋盖底圈梁后，根据设计要求，将整个屋盖沿纵墙长度方向以温度变形伸缩缝为界，把整个屋盖划分为一定数量的施工单元区，各施工单元区可同时进行独立施工，或部分单元区独立施工，或逐个单元区依次施工，(2)在施工单元区内，将室内脚手架搭至屋盖底圈梁高度下方位置，铺设好各下弦水平肋梁底模板后，制作各水平肋梁钢筋笼，将受力主钢筋，分布筋，以及水平肋梁两端多层钢筋网片按设计要求就位捆扎固牢，将预埋套管用支架固定于水平肋梁钢筋笼内，在拱肋梁和下弦水平肋梁交汇处设施工缝，预留一定长度的拱肋梁受力筋，当浇上拱板及拱肋梁时按施工缝处理，(3)把预制的下弦板沿纵墙方向铺设，两端的外留钢筋各自穿过所在下弦水平肋梁的钢筋笼，相互搭接焊牢，锚固于钢筋笼中，将预制腹杆的外留钢筋按设计要求就位固定在水平肋梁的钢筋笼中，并预留出各斜拉钢筋锚固段，支好水平肋梁的两边侧模板后，浇灌水平肋梁混凝土，(4)在水平肋梁砼强度达30％以上后，安装屋盖拱肋梁及上拱板模板，并制作拱肋梁钢筋笼及上拱板钢筋网，把预制腹杆上端外留钢筋固定于拱肋梁钢筋笼中，并在腹杆上端锚固斜拉钢筋段，经检查与设计要求无误后浇灌拱肋梁及上拱板混凝土，(5)当水平肋梁砼强度达80％以上，拱肋梁和上拱板砼强度达60％以上时，向水平肋梁预埋套管内穿预应力钢筋或钢丝束，并对预应力钢筋或钢丝束按设计要求施加予应力，进行分级张拉后锚固，待屋盖单元砼工程完成后，拆模前需将斜拉筋两锚固端调直，并与中段斜拉钢筋焊接，构成斜拉筋。
将山墙及檐墙顶圈梁上及下弦水平肋梁底部，温度变形伸缩缝两边的水平肋梁底面预埋钢铁件之间，用铁件相互焊接，连成一体。
当全部施工单元的砼工程完成后，沿纵墙长度方向将下弦水平砼肋梁予应力筋锚固端外侧外挑部分二次浇注挑檐板进行封锚，对屋盖顶面的变形缝进行防水处理。
本发明有益的积极效果是(1)后张法预应力砼拱板屋盖及其施工方法保持了原做法拱板屋盖结构保温、隔热性能好有良好的气密性等优点，比现浇法拱板屋盖增大屋盖跨度、扩充仓容，大幅度减少施工模板，脚手架数量，节约工程造价，降低施工成本。
(2)后张予应力砼拱板屋盖及其施工方法比先张法预应混凝土拱板屋盖，整体结构能性更好，结构受力更加合理，施工场地灵活，施工速度更快，进一步降低施工成本，增加建设和施工单位经济效益。
(3)占用小型场地进行小构件砼腹杆和砼下弦板的预制，能更合理安排人力，提高劳动生产率，大大加速工程施工进度，明显缩短施工周期，降低工程综合造价。
(4)后张预应力砼拱板屋盖及施工方法，在对下弦水平砼肋梁砼进行后张预应力施加时，既控制予应力钢筋的张拉载荷，又控制予应钢筋的变形量，使整体拱板屋盖各部分构件受力分配更加均匀，更加合理，提高了拱板屋盖的整体结构可靠性。
(5)增设挑檐板，既是封锚结构，又是排水结构，同时又是装饰结构，使拱板屋盖美观，实用，科学。
图1、后张预应力砼拱板屋盖俯视平面结构示意2、后张预应力砼拱板屋盖局部俯视结构示意图之一图2-1、后张预应力砼拱板屋盖局部俯视结构示意图之二图3、横向剖面后张预应力拱板屋盖结构示意4、2-2剖面结构示意5、3-3剖面结构示意6、1-1剖面结构示意图之一图6-1、1-1剖面结构示意图之二图7、下弦水平肋梁预埋钢铁件位置布置示意8、温度变形伸缩缝处拱肋梁和上拱板结构示意图之一图8-1、温度变形伸缩缝处拱肋梁和上拱板结构示意图之二具体实施例方式实施例参见图1，2，2-1，3，4，5，6，6-1，7，8，8-1，这是一个粮仓的后张预应力砼屋盖，其纵墙长度88米，跨度24米，在纵墙中点处有一双隔墙1 4，共有温度变形伸缩缝8条，整个拱板屋盖分为10个整体承载结构单元。其拱板屋盖的平面投影为长方形，拱肋梁和上拱板采用抛物线方程为y＝4FX(L-X)/L2，其中L为屋盖跨度，X为水平轴线上点至0原点水平距离，F为跨中高度，Y为拱轴线上任一点到水平轴距离，图中，1为下弦水平砼肋梁，在水平砼肋梁中有预埋套管5，管中穿有预应力钢筋或钢丝束9，在水平砼肋梁1的两端混凝土中有预应力钢筋网片6，在钢筋网片6外侧有一锥形的预应力钢筋锚固头(图中未画出)，2为砼拱肋梁，3为预制砼腹杆，其上端锚固于砼拱肋梁中，下端锚固于下弦水平砼肋梁中，4为斜拉钢筋，一端锚固于腹杆顶端砼拱肋梁，另一端锚固于另一腹杆下端水平砼肋梁中，7为砼拱肋梁和水平砼肋梁交汇处的钢筋连接网，8为封锚预应力钢筋9锚固头的二次浇注挑檐板，10为砼上拱板，上拱板10和拱肋梁2是板梁合一的现浇砼结构体，11为温度变形伸缩缝，在变形缝11两边上端有两条互相靠近平行的上拱肋梁，下面有两条互相靠近平行的下弦水平砼肋梁，缝宽度约20mm左右，12为预制砼下弦板，沿纵墙方向外留钢筋锚固于两边的水平砼肋梁中，在伸缩缝两边相邻的砼水平肋梁底面，在山墙及檐墙钢筋砼顶圈梁上以及其它砼水平肋梁底面设有预埋钢铁件13，它们之间或与墙体顶圈梁预埋铁件之间，用铁件焊接固定。两相邻温度变形伸缩缝11之间，或变形伸缩缝与左、右山墙及隔墙之间把整个拱板屋盖划分为若干个由上拱板、拱肋梁，下弦水平肋梁，腹杆、斜拉筋和下弦板组成的整体结构承载单元。
由于本实施例中，沿纵墙的中心处增加双隔墙14，拱板屋盖可分廒间或按屋盖温度伸缝缝设置区间分别进行拱板屋盖施工，首先根据设计要求，沿屋盖纵墙长度方向，以温度变形伸缩缝11为界，划分为一定数量的施工单元区，本实施例以中隔墙为界各可划分为五个施工单元区，整个屋盖共有10个施工单元区，如果条件许可，10个单元区可同时施工，或在部分单元区，或各单元区遂一施工均可，施工规模可大可小，可根据实际条件而定，比起先张法施工工艺来说，灵活得多。先选好一施工单元进行施工，在施工单元内脚手架搭至屋盖底圈梁高度下方位置，铺设支撑好各下弦水平肋梁1底模板，制作该肋梁的各个钢筋笼，将受力主钢筋，分布筋，以及两端的预应力多层钢筋网片，按设计要求就位捆扎固牢，将预埋套管用支架固定于钢筋笼内，在拱肋梁和水平肋梁交汇处预留一定长度的拱肋梁受力筋、作为施工缝处理。
将预制好的砼下弦板12沿纵墙方向两边的予留钢筋、各自穿过所处位置下弦水平肋梁的钢筋笼，并相互搭接焊牢，锚固在钢筋笼中，将预制好的各砼腹杆3的外留钢筋，按设计要求，就位固定在水平肋梁的钢筋笼中，并固定好各斜拉钢筋锚固段，支好各水平肋梁两边侧模板后，浇灌水平肋梁1的混凝土。
在水平砼肋梁强度达30％以上时，安装好拱肋梁2，上拱板10的模板，并捆扎好拱肋梁2和上拱板10各自的钢筋笼和钢筋网，把各腹杆3上端的预留钢筋，锚固于拱肋梁2的钢筋笼中，固定好各斜拉钢筋锚固段，灌注拱肋梁2和上拱板10的混凝土。
当水平砼肋梁1强度达80％以上，砼拱肋梁2和砼上拱板10的强度达60％以上时，向水平砼肋梁预埋套管5贯穿预应力钢筋或钢丝束9，预应力钢筋9一端先用倒锥体锚具固牢，另一端按设计要求进行分级张拉预应力后也用倒锥体具固牢，待屋盖单元砼工程完成后拆模前，方可将斜拉钢筋两锚固端调直，并与中段斜拉筋焊接，形成斜拉钢筋4。
当整个砼工程完成后，在温度变形缝11两边的下弦水平砼底部和周边墙体的砼顶圈梁和各水平砼肋梁底面预埋钢铁件用铁件焊接连成一体，并沿纵墙外侧在水平砼肋梁端头处二次浇注挑檐板8，进行封锚。
在拱肋梁砼的温度变形伸缩缝处，填入防水材料进行防水处理。
权利要求
1.一种后张预应力砼拱板屋盖，含有上拱板，拱肋梁，下弦水平肋梁，下弦板，其特征是屋盖为屋面板与屋架合二为一的薄壁结构体，其上拱板，拱肋梁，下弦水平肋梁为空中现浇的整体砼结构，下弦板和腹杆为预制砼组装件，下弦板锚固于水平肋梁砼中，腹杆上、下端分别锚固于拱肋梁和水平肋梁砼中，上拱板和拱肋梁为抛物线型，下弦水平肋梁为后张预应力砼构件，屋盖沿纵墙长度方向设有一定数量的温度变形伸缩缝，在相邻两根伸缩缝之间，或伸缩缝与左、右山墙之间形成一定数量各自独立的屋盖单元整体承载结构。
2.根据权利要求1所述的屋盖，其特征是拱肋梁可采用梁面与上拱板板面齐平或梁底与上拱板底面齐平两种形式，拱肋梁和水平肋梁在两端交汇处的砼端头中有多层相互固定的钢筋网，在水平肋梁砼中贯穿有预埋套管，管内有预应力钢筋或钢丝束，穿过水平肋梁砼两端预应力多层钢筋网片并锚固在其外端砼中，斜拉筋一端锚固于腹杆上端拱肋梁砼中，另一端锚固于另一腹杆下端的水平肋梁砼中。
3.根据权利要求1或2所述的屋盖，其特征是在山墙及檐墙顶圈梁上及下弦水平肋梁底部和温度变形缝两边的水平肋梁底部设有预埋钢铁件，以及下弦水平肋梁底面预埋铁件与周边墙体圈梁及变形伸缩缝两边水平肋梁底面予埋铁件之间，用铁件焊接在一起，形成空间连体结构，在后张预应力水平肋梁砼两端的予应力钢筋锚固处外侧增设二次浇注砼挑檐板，屋顶的温度变形伸缩缝内填充有防水材料。
4.根据权利要求1或2所述的屋盖，其特征是在屋盖每个单元整体承载结构的水平肋梁跨度中心处，有与水平肋梁垂直的纵向跨中钢筋砼连系梁。
5.一种后张法予应力砼拱板屋盖的施工方法，其特征是(1)在砌筑墙体并浇注好混凝土屋盖底圈梁后，根据设计要求，将整个屋盖沿纵墙长度方向以温度变形伸缩缝为界，把整个屋盖划分为一定数量的施工单元区，各施工单元区可同时进行独立施工，或部分单元区独立施工，或逐个单元区依次施工，(2)在施工单元区内，将室内脚手架搭至屋盖底圈梁高度下方位置，铺设好各下弦水平肋梁底模板后，制作各水平肋梁钢筋笼，将受力主钢筋，分布筋，以及水平肋梁两端多层钢筋网片按设计要求就位捆扎固牢，将预埋套管用支架固定于水平肋梁钢筋笼内，在拱肋梁和下弦水平肋梁交汇处设施工缝，预留一定长度的拱肋梁受力筋，当浇上拱板及拱肋梁时按施工缝处理，(3)把预制的下弦板沿纵墙方向铺设，两端的外留钢筋各自穿过所在下弦水平肋梁的钢筋笼，相互搭接焊牢，锚固于钢筋笼中，将预制腹杆的外留钢筋按设计要求就位固定在水平肋梁的钢筋笼中，并预留出各斜拉钢筋锚固段，支好水平肋梁的两边侧模板后，浇灌水平肋梁混凝土，(4)在水平肋梁砼强度达30％以上后，安装屋盖拱肋梁及上拱板模板，并制作拱肋梁钢筋笼及上拱板钢筋网，把预制腹杆上端外留钢筋固定于拱肋梁钢筋笼中，并在腹杆上端锚固斜拉钢筋段，经检查与设计要求无误后浇灌拱肋梁及上拱板混凝土，(5)当水平肋梁砼强度达80％以上，拱肋梁和上拱板砼强度达60％以上时，向水平肋梁预埋套管内穿预应力钢筋或钢丝束，并对预应力钢筋或钢丝束按设计要求施加予应力，进行分级张拉后锚固，待屋盖单元砼工程完成后，拆模前需将斜拉筋两锚固端调直，并与中段斜拉钢筋焊接，构成斜拉筋。
6.根据权利要求5的施工方法，其特征是将山墙及檐墙顶圈梁上及下弦水平肋梁底部，温度变形伸缩缝两边的水平肋梁底面预埋钢铁件之间，用铁件相互焊接，连成一体。
7.根据权利要求5或6所述的施工方法，其特征是当全部施工单元的砼工程完成后，沿纵墙长度方向将下弦水平砼肋梁予应力筋锚固端外侧外挑部分二次浇注挑檐板进行封锚，对屋盖顶面的变形缝进行防水处理。
全文摘要
本发明涉及一种屋盖，特别是涉及一种后张预应力拱板屋盖和施工方法。含有上拱板，拱肋梁，下弦水平肋梁，下弦板，屋盖为屋面板与屋架合二为一的薄壁结构体，其上拱板，拱肋梁，下弦水平肋梁为空中现浇的整体砼结构，下弦板和腹杆为预制砼组装件，下弦板锚固于水平肋梁砼中，腹杆上、下端锚固于砼拱肋梁和水平砼肋梁中，上拱板和拱肋梁为抛物线型，水平肋梁为后张预应力砼构件，屋盖纵墙方向设有一定数量的温度变形伸缩缝，在两相邻变形缝之间，或变形缝和左、右山墙及隔墙之间形成一定数量各自独立的屋盖单元整体承载结构，并按各单元整体承载结构进行施工。本发明比现浇法，先张法的拱板屋盖能加快施工速度，缩短施工周期，降低工程综合造价，提高建设单位和施工单位经济效益。
文档编号E04C3/02GK1405418SQ0213882
公开日2003年3月26日 申请日期2002年7月23日 优先权日2002年7月23日
发明者赵之娟, 饶自成 申请人:赵之娟, 饶自成