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PK预应力混凝土叠合板

【装配式建筑材料】PK板——我以为我懂你(PK板,预制楼板)

by 邵工——建筑结构工程师 Structural Engineer |2017年7月26日 | 施工技术, 材料知识
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一、导言

钢结构住宅因重量轻、抗震性能好、可循环利 用,便于模数化设计、标准化制作、系列化生产和装 配化施工,易形成装配集成的绿色生态住宅。目前制约钢结构住宅发展的瓶颈主要为楼板(或屋面板) 及内外墙体(板)。常用的钢结构住宅楼板为普通现浇混凝土楼板和压型钢板组合楼板。现浇混凝土楼板成本低,需现场支设模板和脚手架、现场污染严重且工期较长,不易形成钢结构住宅装配化;压型钢板组合楼板可节省模板和脚手架,但因压型钢板需涂刷防火涂料,并加设吊顶,成本较高,不利于钢结构住宅的良性发展。而新型的PK预应力混凝土叠合板(以下简称“PK板”)则克服了以上两种楼板的不足,实现了免模板、整体性好、施工方便、工期短、成本低的优势(如图1、2所示)。

PK板构造示意

PK板构造示意

PK板示意

PK板示意

二、PK板来历

PK是中文“拼装、快速”的首写字母,PK叠合板的全称为PK预应力混凝土叠合板,俗称PK板,是一种新型叠合楼盖产品(如图3所示)。它由重庆大学校长周绪红教授、湖南大学吴方伯教授以及山东万斯达集团有限公司历经七年时间研究完成,该技术获得了“2008年国家科学技术进步奖二等奖”,2010年3月首次在章丘实现大规模工业化生产。目前在济南、北京、绍兴、吉林、合肥、聊城等地拟设15个生产基地。PK叠合板技术于2012年为新加坡建设局认可并引进,在中国新型建筑工业化浪潮中成为第一种出口到发达国家的预制混凝土结构技术。它具有节省钢筋、混凝土、模板和支架等许多特点,性能优异,是建筑产业化中具有极高性价比的预制混凝土叠合构件。

PK预应力混凝土叠合板

PK预应力混凝土叠合板

三、PK板优点

与传统的平板预应力叠合板相比,PK预应力混凝土叠合板的优点主要有:

  1. PK预应力混凝土叠合板的预制构件为倒”T”形带肋预制薄板。由于设置了板肋,使得预制构件在运输及施工过程中不易折断,且可有效控制预应力反拱值。试验结果表明,叠合后的双向楼板具有整体性、抗裂性好,刚度大,承载力高等优点。
  2. 预制薄板板肋上预留长方形孔,孔内设置横向钢筋后形成双向受力楼板,同时叠合层混凝土浇筑后,肋上孔洞内混凝土可形成“销栓抗剪”效应(如图4所示),大大增强了叠合楼板的整体性。此外,预留孔洞还可方便布置楼板内的预埋管线。
  3. PK预应力混凝土叠合板底板实现工厂化制作,规模化生产,施工阶段不需要铺设模板,仅需要设置少量支撑,可有效节省木模板和支撑,减小现场作业量;施工简便、快捷,施工工业容易掌握,可有效缩短工期。
  4. 综合经济效益高。通过对已推广使用的工程项目统计,PK预应力混凝土叠合板可比普通现浇板缩短1/3以上工期,同时每平方米可节约钢材4kg,总体降低工程造价约30%左右,经济效益十分明显。
钢筋桁架混凝土组合楼板

钢筋桁架混凝土组合楼板

PK板创新点

PK板创新点

表一:楼板的综合比较

表1:楼板的综合比较

项目现浇混凝土楼板压型钢板-组合楼板钢筋桁架混凝土组合楼板PK预应力混凝土叠合板备注
造价较低,约130~150元/m 2较高,约160~200元/m 2较高,约160~210元/m 2较低,约120~140元/m 2按施工决算
工厂化程度较低部分装配化工厂化预制占楼板总量的比例
施工效率现场湿作业,施工效率低现场湿作业,无模板,效率高现场湿作业,无模板,效率高叠合层需现场浇注,无模板,效率高
隔火隔音压型钢板需做防火处理,隔音效果好底层钢模板需要做防火处理,隔音效果好
管线铺设铺设在现浇层铺设在现浇层铺设在现浇层穿孔,铺设在现浇层
空间效果净高大吊顶,净高小净高与现浇板相同净高与现浇板相同

从表1可以看出,从工厂装配化程度、施工速度、建筑效果、设备管线铺设和造价等几方面对比分析中可以看出,不同类型的楼板体系各有优缺点。对于钢结构体系而言,应该尽量采用装配化的生产施工方式,避免大量现场湿作业,才能更好发挥钢结构住宅的优势。

四、PK板与钢梁的连接节点设计

PK楼板与钢梁连接节点如图6~8所示。钢梁翼缘宽160mm,钢梁中间设T型抗剪连接件;两侧PK板与钢梁搭接长度为55mm;伸出板端的预应力钢丝可根据施工需要平直或上、下弯;孔内布置横向穿孔钢筋后,钢梁上部设负弯矩钢筋,顺肋方向支座负弯矩钢筋位于下面,垂直于肋方向的分布钢筋位于上面。如果存在降标高,则需要在钢梁一侧设置加劲肋。

顺肋方向钢梁与PK板连接节点

顺肋方向钢梁与PK板连接节点

垂直肋方向钢梁与PK板连接节点

垂直肋方向钢梁与PK板连接节点

PK板降标高节点

PK板降标高节点

五、PK板的生产工艺

PK板预应力混凝土预制板采用先张法张拉工艺在长线台座上进行工厂化生产,其生产流程如图9所示。张拉和混凝土浇注过程这里从略(参考图10~12)。

PK板预制底板的生产工艺流程图

PK板预制底板的生产工艺流程图

PK板浇注过程

PK板浇注过程

PK板浇注过程二

PK板浇注过程二

PK板堆放

PK板堆放

六、注意事项

  • 叠合板的跨度灵活多样,常用为1m~6.6m,特殊跨度可达9m。
  • 叠合板的荷载适用性较强,除预制带肋薄板和叠合层自重外,其允许附加荷载可为每平方0kN~10.0kN,能够满足多种不同荷载要求的建筑需要。
  • 叠合板的标志宽度以1000mm为主,辅以400mm、500mm宽度,截面形式为双(单)T形肋,板厚可根据受力及构造需要进行调整,设计时可灵活选用。
  • 预制构件的混凝土强度等级为C40~C50。
  • 钢筋级别:受力筋采用1570MPa的消除应力螺旋肋钢丝(Ф8),构造钢筋采用冷拔低碳钢丝(Фb4.0)及HRB400级钢筋。
  • 耐火极限不小于5h。

七、设计标准

  •  PK叠合板的行业标准:《预制带肋底板混凝土叠合楼板技术规程》,JGJ/T 258-2011
  •   山东省标准图集为《PK预应力混凝土叠合板》,图集号:L10SG408
  •   华北标BGZ系列专项图集《PK预应力混凝土叠合板》,图集号:13BGZ2-1

   这些标准和图集针对PK预应力混凝土叠合板的设计、施工、验收都做了明确具体的规定。相关要点如图13~14所示:

PK板厚度规定

PK板厚度规定

参考文献:

【1】刘玮龙. 轻钢装配式住宅的设计与应用研究[D]. 山东大学, 2012.

【2】陈璐, 吕忠珑, 侯和涛,等. 钢结构住宅预应力混凝土叠合板(PK板)现场抗弯性能研究([J]. 钢结构, 2012, 27(2):6-9.

邵工——建筑结构工程师 Structural Engineer

建筑一网(www.jianzhu1.com)是一群同济大学毕业建筑和土木相关专业毕业的研究生和博士组成的技术团体。我们自2011年始即开始从事结构设计和研究工作, 积累了大量的研究成果和创新技术,并整理了对中国规范、FIDIC合同、欧洲规范和美国规范的总结笔记。此外, 团队还在结构产品领域有所研究,并推出了超薄夹层、板桁架、无檩网架、装配式厂房和装配式酒店等相关装配式产品。

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