后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法
【专利摘要】本发明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，其特征在于：采用包括底板和顶板的无梁结构，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；施工前通过地下车库侧向约束分析确定配筋方案，并通过分阶段张拉以及设置温度收缩后浇带避免后浇带裂缝的出现；而将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，无需在墩帽处加设加强钢筋，降低成本。
【专利说明】后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法
【技术领域】
[0001] 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。
【背景技术】
[0002] 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结构作为一种新的结 构技术，与无粘结预应力混凝土结构相比，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。
[0003] 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。
[0004] (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。
[0005] (3)限制地下车库预应力技术推广的一个很重要的因素是工期、造价问题，在大多 数工程中，预应力张拉都在试块强度达到90%-100%以后再张拉，张拉完毕以后才准许总包 单位拆模，总包单位因为周转材料得不到及时运转而成本增加，业主单位则担心工期影响。 因此几乎所有的预应力项目都在万不得已的情形下才被运用，这已经成为制约预应力技术 推广的一个重要因素。
[0006] (4)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160-250_，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。
[0007] 经检索有关文献，未发现与本发明技术方案相同的后张法有粘结预应力地下车库 防水板施工工法。
【发明内容】
[0008] 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板设计及施工工法。
[0009] 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，其创新点在于：该地下车库的防水板采用包括底板和顶板的无梁 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；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 应力筋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；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；所述扁波纹管中三孔扁锚用扁波纹管 分段的宽高比为3. 45~3. 55,扁波纹管中四孔扁锚用扁波纹管分段的宽高比为3. 85~3. 95 ; 所述灌浆孔设置在扁波纹管的上表面，所述灌浆孔包括常规灌浆孔以及后浇带灌浆孔中的 任意一种；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，后浇带在常规浇筑完成的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，第一阶段， 在常规浇筑完成并达到张拉规范要求后，先对50-75%数量的预应力筋进行张拉；第二阶 段，在后浇带浇筑完成的10天后进行剩余预应力筋的张拉；另外，边跨区域的板带较其他 区域板带的张拉力增加4-6%。
[0010] 优选的，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。
[0011] 优选的，所述张拉工序中完成第一阶段的预应力筋张拉后，可拆除部分板底模，底 模拆除后地下车库活荷载不可超出lkN/m2,且在其顶板下部位做相应的支撑，其中跨中每 2-3米设一支撑。
[0012] 优选的，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。
[0013] 优选的，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。
[0014] 优选的，所述后浇带不仅包括沉降后浇带，还包括温度收缩后浇带。
[0015] 优选的，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safe建立模型，预应力筋按照1-30 s15. 201000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 sapfire引擎编程导入到Acess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。
[0016] 本发明的优点在于： (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。
[0017] (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，无需在墩帽处加设加强钢筋，降低成本。
[0018] (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。
[0019] (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。
[0020] (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。
[0021] (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，就没有发生过后浇带处出现渗漏的现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1为本发明中利用有限元软件建立的模型一示意图。
[0023] 图2为本发明中利用有限元软件建立的模型二示意图。
[0024] 图3为本发明中第一结构模型的X向综合轴力图。
[0025] 图4为本发明中第一结构模型的X向内力云图。
[0026] 图5为本发明中第二结构模型的X向综合轴力图。
[0027] 图6为本发明中第二结构模型的X向内力云图。
[0028] 图7为本发明中第二结构模型的Y向综合轴力图。
[0029] 图8为本发明中第二结构模型的Y向内力云图。
[0030] 图9为本发明中第三结构模型的X向综合轴力图。
[0031] 图10为本发明中第三结构模型板中总综合轴力分布图。
[0032] 图11为本发明中第三结构模型板中各片剪力墙总轴力图。
[0033] 图12为本发明中第三结构模型的X向内力云图。
[0034] 图13为本发明中第三结构模型的Y向综合轴力图。
[0035] 图14为本发明中第三结构模型的Y向内力云图。
[0036] 图15为本发明中第四结构模型的X向综合轴力图。
[0037] 图16为本发明中第四结构模型的X向内力云图。
[0038] 图17为本发明中第四结构模型的Y向综合轴力图。
[0039] 图18为本发明中第四结构模型的Y向内力云图。
[0040] 图19为本发明中第五结构模型的X向综合轴力图。
[0041] 图20为本发明中第五结构模型的X向内力云图。
[0042] 图21为本发明中实施例的未覆土情况下地下车库的Safe模型。
[0043] 图22为本发明中实施例的地下车库自重及施工荷载作用下挠度图。
[0044] 图23为本发明中实施例的地下车库自重及施工荷载作用下扁梁弯矩图。
[0045] 图24为本发明中实施例的地下车库自重及施工荷载作用下X向弯矩图。
[0046] 图25为本发明中实施例的地下车库自重及施工荷载作用下Y向弯矩图。
[0047] 图26为本发明中采用单孔锚的局部受压面积。
[0048] 图27为本发明中地下车库防水板底板在预应力等效荷载作用向下变形时的状态 图。
[0049] 图28、29为本发明中地下车库防水板底板在X向和Y向的应力图。
[0050] 图30为2米跨度下各楼盖单位面积总造价统计图表。
[0051] 图31为8. 4m跨度下各楼盖单位面积总造价统计图表。
【具体实施方式】
[0052] -种后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法，该地下车库的防水板 采用包括底板和顶板的无梁结构，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，具体如下： 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 应力筋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。
[0053] 本发明中，以江苏如皋的丰泽怡园工程为例： 该工程所用预应力钢绞线截面尺寸及力学性能应满足《预应力混凝土用钢绞线》GB/T 5224-2003标准的要求：
【权利要求】
1. 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，其特征在于：该地下车 库的防水板采用包括底板和顶板的无梁结构，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； 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 应力筋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；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；所述扁波纹管中三孔扁锚用扁波纹管 分段的宽高比为3. 45~3. 55,扁波纹管中四孔扁锚用扁波纹管分段的宽高比为3. 85~3. 95 ; 所述灌浆孔设置在扁波纹管的上表面，所述灌浆孔包括常规灌浆孔以及后浇带灌浆孔中的 任意一种； 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，后浇带在常规浇筑完成的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，第一阶段，在常规 浇筑完成并达到张拉规范要求后，先对50-75%数量的预应力筋进行张拉；第二阶段，在后 浇带浇筑完成的10天后进行剩余预应力筋的张拉；另外，边跨区域的板带较其他区域板带 的张拉力增加4-6%。
2. 根据权利要求1所述的后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法，其特 征在于：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。
3. 根据权利要求1所述的后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法，其特 征在于：所述张拉工序中完成第一阶段的预应力筋张拉后，可拆除部分板底模，底模拆除后 地下车库活荷载不可超出lkN/m2,且在其顶板下部位做相应的支撑，其中跨中每2-3米设 一支撑。
4. 根据权利要求1、2或3所述的后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工 法，其特征在于：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。
5. 根据权利要求1所述的后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法，其特 征在于：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。
6. 根据权利要求1所述的后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法，其特 征在于：所述后浇带不仅包括沉降后浇带，还包括温度收缩后浇带。
7. 根据权利要求1所述的后张法有粘结预应力地下车库防水板设计及施工工法，其特 征在于：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safe建立模型，预应力筋按照1-30 s15. 201000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sapfire引 擎编程导入到Acess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。
【文档编号】E02D29/045GK104314103SQ201410222506
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】韩春斌 申请人:江苏开来预应力工程有限公司