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他山之石:预制预应力结构设计手册01

来源:华体会   发布时间:2021-06-15 00:20nbsp;  点击量:

本文摘要:1 预制/预应力混凝土:应用1 预制/预应力混凝土:应用1.1一般划定1.1.1北美预制/预应力混凝土生长历程1.1.2特点和一般原则1.1.3可连续生长和LEED的思量1.1.4通用产物1.2应用1.2.1修建结构1.2.1.1整体式预制混凝土系统1.2.1.2 预制混凝土饰面1.2.1.3住宅1.2.1.4司法设施1.2.1.5办公楼1.2.1.6堆栈和工业修建1.2.1.7教育设施1.2.1.8其他修建结构1.2.2停车楼1.2.3体育馆/竞技场1.2.4桥梁1.2.

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1 预制/预应力混凝土:应用1 预制/预应力混凝土:应用1.1一般划定1.1.1北美预制/预应力混凝土生长历程1.1.2特点和一般原则1.1.3可连续生长和LEED的思量1.1.4通用产物1.2应用1.2.1修建结构1.2.1.1整体式预制混凝土系统1.2.1.2 预制混凝土饰面1.2.1.3住宅1.2.1.4司法设施1.2.1.5办公楼1.2.1.6堆栈和工业修建1.2.1.7教育设施1.2.1.8其他修建结构1.2.2停车楼1.2.3体育馆/竞技场1.2.4桥梁1.2.5其他结构与应用1.3生产工艺1.3.1结构构件与修建构件1.3.2长线、多片式与单件式1.3.3预应力构件与非预应力构件1.3.4先张构件与后张构件1.3.5生产设备限制1.4参考资料1.1一般划定1.1.1北美预制/预应力混凝土生长历程预制/预应力混凝土的生长是一个具有前景的趋势,是几小我私家的斗胆实验。这些人提出了一个新想法,通过革新现有方法,构想新方法,发现新设备,发挥最大化潜力,致力于规模化生产。

良好的生长开端、北美预制/预应力混凝土的增长、早期开拓者在纪念预应力混凝土协会建立25周年出书的一系列论文中被提及。类似刊物也出书在纪念这个协会建立50周年之际,即众所周知的“预制/预应力混凝土协会(PCI)”。导致北美地域预制/预应力混凝土行业快速生长的里程碑事件是1950年在宾夕法尼亚州费城建设的著名的核桃路大桥(图1.1.1)。

从技术和历史角度来看,应用预应力混凝土制作核桃路大桥,无疑是令人震惊和钦佩的。其时,基本没有任何关于线性预应力方面的公然揭晓信息和履历。

而且,桥跨的长度(结构的主跨为160英尺)对1940年月末的世界任何地方都是一个斗胆的冒险。这座桥将一个偶然组合事件和一些卓越的开拓者的视野、勇气和毅力成为现实。核桃路大桥建成后,美国工程师和修建行业掀起了预应力混凝土的热潮。

只管早期应用大多在桥梁建设中,如被称为“阳光高架桥”的坦帕湾,美国工程师和承包商险些同时为种种结构类型构想新设备,革新技术和研究新质料。1950年月的关注焦点在七股钢绞线,长线台砼地模(long-line beds,图1.1.2),外加剂,高强混凝土,真空混凝土,蒸汽养护等多方面的创新。随着这些生长,再加上PCI(1954年特许建设)提供的技术和后勤保障,工业得以快速增长,预制/预应力混凝土的应用泛起多种结构形式。请参阅第9章预制/预应力混凝土:质料相关内容。

尺度产物的研发是20世纪50年月和60年月的主要运动之一。早在60年月,美国联邦政府资助项目“奋举行动”为住宅推出了差别预制混凝土高层修建类型。作为该项计划的一部门,波特兰水泥协会开展了一个重要的试验项目,来建设设计原则,以防止渐进破坏并确保预制高层修建的宁静。

这些规则早在1963年便被编入ACI318修建规范,并不停扩充。本手册的依据是ACI318-05。

1970年月末,低松弛钢绞线被引入。由于钢绞线松弛,预应力得以更有效地应用,发生更长的跨度和更小的部门,从而淘汰预应力损失。低松弛钢绞线向更大尺寸规格生长,如单根直径0.6mm钢丝。

在桥梁方面,拼接梁、节段拼装桥(图1.1.3),斜拉桥(图1.1.4),以及悬臂梁桥得以快速生长。1980年月,工程师和业主认识到耐久性是修建结构的一个重要方面。

预制预应力混凝土行业以其天然优势体现出较好的耐久性。工厂浇筑混凝土比现场浇筑混凝土更耐用,因为它能够以较低的水胶比和适宜的控制条件下举行浇筑。这种天然耐久性通过外加剂得以增强,提高混凝土的不透水性,抑制钢筋腐蚀。

停车场结构中研发的双T板(Pretopped double-tees)在磨损面方面体现出预制预应力混凝土构件最优化耐久性。已往的几十年见证了更有效的结构构件、更庞大的修建形态和外貌处置惩罚的生长。业主和修建师对制品质量日益增长需求促进了新型外貌材质和外貌处置惩罚的生长。

薄砖,石面板,以及多种差别纹理和颜色得以开发出来。接纳超高强度混凝土、自密实混凝土、聚合物、碳纤维和高强度钢等新兴质料技术不停提高该行业的能力。随着典型修建规范的完善和国家地震灾害淘汰计划(NEHRP)的推行,其被纳入到国际修建规范和美国修建荷载规范,使得预制混凝土结构的地震荷载设计在美国大部门地域被优先思量。

PCI及其编写者思量了抗震研究的连续计划和抗震系统的生长,认识了预制修建的奇特特征。1.1.2特点和一般原则由PCI认证的预制构件工厂保证提供高品质的修建和结构产物。

预制生产方式便于生产种种各样的形状和尺寸的产物,预应力的应用也提高了产物的跨度。同样地,预应力,被ACI318-05界说为“通过对构件施加内应力,以淘汰由荷载引起的潜在拉应力”,可用于提升混凝土构件的结构功效。这些特点使得修建师和工程师完成创新度高、经济性强的修建和其他结构。

本手册作为预制/预应力混凝土结构的设计和使用的主要参考。本章枚举了预制/预应力混凝土一些重要且奇特的特点和优势,包罗以下方面:•建设速度快,地上修建构件的生产可与地基基础作业同时举行,地上修建预制构件可常年安装,不受恶劣天气或分外养护需求影响。

•设计灵活性,大跨度的特点在修建开放空间和大跨度桥梁的设计上体现灵活性。•耐火性,提供了更高的宁静性,降低保险费。

•耐久性,质料使用寿命长,在某些情况下可凌驾100年,降低全寿命周期成本。•使用预应力,有效提高构件跨高比,改善其结构性能,并淘汰质料用量。

•立面多样化,由种种纹理、颜色、产物以及插图等可用选项,通过差别形状和结构模拟花岗岩、石灰岩、砖和其他质料来实现立面多样化。•声学控制,为居住着和用户提供较好的的事情和生活条件。•热和能源效率,由于质料较高的热质量,通过使用隔热夹芯板来延长使用。

•可连续性,通过有效使用质料和能源资源来降低消耗。•在工厂中生产,提高控制质量。

•模块化制作和设计能力为满足日后差别功效的需求的重复使用带来可能。•将冗余设计引入到修建系统,以保证抗爆性能和结构完整性。为充实认识到这些优势,并使得质料最经济、最有效地使用,以下原则可供选择:•预制混凝土实际上是一个简支跨质料。然而,其连续性往往是通过有效地使用或不使用混凝土现场浇筑等合理设计毗连来实现。

•构件的尺寸和形状应思量生产、运输和安装技术。•混凝土是一种复合质料。

在风和地震荷载、温度变化、振动和耐火性等方面体现出较强的稳定性。•通过重复使用实现经济最大化。

尺度或重复部门应尽可能使用。•最经济有效的使用在很大水平上依赖于有效的结构结构和经心设计的毗连细节。•因徐变、收缩和温度变化引起的体积变形,其潜在限制必须在每个结构中举行思量。

•修建混凝土预制板既可以用作饰面板,也可用作承重构件。它们可以被用来支持重力和横向载荷。•预应力提高了预制混凝土构件的经济和的性能,但通常仅是通过长线台座法的尺度构件具有经济可行性。

1.1.3可连续性和LEED预制混凝土构件可以促进可连续设计,满足情况友好型设计的规范要求。可连续性和其他诸如“情况友好型”和“绿色修建”的术语已经成为业主和修建师的口号,设计时思量由美国绿色修建协会(USGBC)推行的能源与情况设计导则(LEED)以获得其评级。一般情况下,可连续性被认为是指“既满足当前需求,又不损害子女生长所需的能力”。这个可以有多种解读方式,但大多数人都认为,这意味着淘汰使用天然原料,修建物和构件具有较好的耐用性,使用寿命长,对情况有努力影响。

今天可连续设计的做法已超出了使用再生或可重复使用的资源,而是检查构件或修建物的整个生命周期中的所有情况流量(原质料和能源的需求)。这种情况会计(称为生命周期评估或LCA),涵盖制造、交付、安装和使用产物中所需的全部能源和质料,包罗提取质料、完成产物,并运到现场所需的燃料,包罗整个生命周期(从摇篮到宅兆)。预制混凝土固有的耐久性很是有助于其可连续性。欲相识更多有关预制混凝土在LEED中的应用信息,可参考PCI设计师的记本系列中的“可连续性”。

1.1.4通用产物预制/预应力混凝土构件可以在工厂定制成种种规格尺寸和形状,通过使用通用化产物来实现经济最大化。其中最普遍的产物是双T板(图1.1.5)和空心板(图1.1.6)。双T板应用的有效规模为跨度40-80英尺、深度24-34英寸,跨度越大,深度越大。

空心板有多种宽度规格,从16英寸至12英尺,可用于长达约40英尺的跨度。图1.1.7展示了这些及其他常用产物。

工字梁、箱形梁和丁字钢常用于在桥梁中。倒T形和花篮梁常用于结构框架来支撑楼板构件。方形或矩形柱,带或不带牛腿,是预制混凝土柱-梁-板体系的一个组成部门,能够快速,全天候安装。

预制混凝土桩可由工厂生产出种种形状,包罗圆形、方形、六角形、八角形以及矩形钢板桩。槽形板用于支撑在小至中跨度规模内楼板或屋顶载荷。体育场梯级(Stadium riser units,图1.1.8)和梯段梁(raker beams,图1.1.9)在已往二十年中体育场/竞技场建设都获得了大量应用。

这些梯级常见的有单、双或三踏步,凭据其深度,可提供达60英尺的跨度。预制混凝土模块化产物强势进驻了修建行业,最显着的就是牢狱牢房的应用(图1.1.10)。

单、双和四单元模块可由预制工厂设备来制造、制品、安装,大大淘汰现场劳动力和进度要求。此外,预制混凝土路面已经被作为交通运输系统快速施工的质料(图1.1.11)。

预制预应力产物获得了质量保证:产物的设计切合最新的工程尺度,并在由通过PCI工厂认证计划的工厂里生产。该计划确定了工厂生产优质产物的能力。每年至少开展两次突击检查,由PCI独立的质量评估机构派出受过专门培训的工程师,凭据当前性能尺度情况来评估和评级。

这些性能尺度可参照PCI预制混凝土结构产物和工厂质量控制手册(MNL-116-1999)和预制混凝土修建产物和工厂质量控制手册(MNL- 117-1996)。这些手册被认为是质量保证和控制的行业尺度。没有到达最低要求的质量评估分数的工厂将失去认证资格。

工厂认证资格是PCI生产商会员的先决条件。加拿大工厂则参照加拿大尺度协会(CSA)A251尺度的类似的工厂认证计划。有关PCI工厂认证计划的更多信息请参阅14.4节。

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上述的优质产物预先形成用于设置修建、桥梁、停车场结构和其他结构等种种系统的基础。以下页面提供了一些应用概述。关于其它应用,以及适用于差别地理区域的产物和做法,强烈建议与该区域生产商相同。PCI生产商的名单以及相关的行业的其他信息,可以联系PCI或会见PCI网站www.pci.org。

修建行业的预制/预应力混凝土产物和结构设计通常是凭据ACI318-05。ACI318-05第1.4节对允许偏差分析、研究或测试评估结构足够性。PCI出书的“PCI尺度设计实践”已列入本手册的第14.1节,识别了预制/预应力混凝土施工中常遇到的许多变化。

这是定期更新,以反映规范变换,最新的研究结果和履历。恒久目的是增强ACI318-05修建规范与已被行业证实的履历,形成使用预制/预应力混凝土的许多特殊功效优势的最佳设计。交通运输行业的预制预应力混凝土产物和结构设计通常是凭据AASHTO LRFD桥梁设计规范。

虽然这些规范包罗地下和地上类型的整个规模,PCI出书桥梁设计手册,通过针对预制预应力混凝土系统的例子来指导。1.2应用在上一节提到的产物、质料和技术的生长使得预制/预应力混凝土在种种住宅、商业、机构、工业、交通和其他结构类型具有竞争力。

本节中给出了针对差别结构类型应用的几个例子。1.2.1修建结构业主、开发单元和设计单元认识到预制/预应力混凝土的许多固有品质适用于多种类型的修建结构。预制/预应力混凝土修建结构,由高品质、工厂生产的产物装配而成,为实现所需的耐火性、声音控制、能源效率、可连续性和耐久性提供优越的灵活性。

通过使用种种质料和制品,可以出现出任何期望的审美特征。预制/预应力混凝土制作方式最大限度地淘汰现场人工成本,淘汰暂时融资成本,给业主和开发商提供了重要的总体经济性。1.2.1.1整体式预制混凝土系统 整体预制混凝土解决方案已经在预制混凝土行业生长多年。在当今快节奏的情况下,全部预制并由一个预制混凝土制造商来装配的修建物结构解决方案的能力,对业主、承包商和设计团队越来越有价值。

支撑系统可以是典型梁柱框架和双T板(图1.2.1),预制混凝土承重墙,修建预制混凝土承重外墙板(图1.2.2),特殊框架系统,和任何这些承重垂直构件组合。整体预制混凝土修建的楼面板和屋面板通常是双T板或空心板。单一泉源的预制混凝土构件使项目治理和建设的责任更简朴明确,并消除了在同一时间由许多差别的质料供应商现场施事情业所发生的成本和进度风险。当现场作业正在举行,基础作业正在建设,预制混凝土工程、图纸协和谐生产可同时举行,因此现场准备停当,结构构件可以直接装配,没有中断。

处置惩罚许多重叠的关键路径项目的能力,使整体预制混凝土系统成为一个最快的实用的修建系统。图1.2.3和1.2.7说明另一个整体预制混凝土系统的例子。1.2.1.2 预制混凝土饰面修建预制混凝土饰面,本章中泛起的插图(图1.2.4至1.2.6),体现出了显著修建体现的灵活性和预制混凝土构件的规模经济性。

饰面层不仅可作为结构的外层装饰,也可被设计用来支持竖向载荷。饰面层还可以被设计用来反抗横向载荷。修建预制混凝土可被制造成任何颜色、形状或纹理,以满足审美和功效的要求(图1.2.8至1.2.11)。特殊的浮雕效果可以体现出强度和厚实或优雅和开放的视觉体现(图1.2.12)。

修建美学功效主要通过对差别颜色和纹理的汇总和排列,聚集规模,实施工序和聚集体现深度。修建预制混凝土也可以被设计用来匹配现有的系统,如历史革新和扩建项目。PCI出书了一个指南,用来资助设计师选择修建预制混凝土的颜色和纹理。

美学表达的另一灵活性是通过制造种种其它质料来实现的,例如在预制混凝土板上贴饰面。天然石材,如抛光和热制品花岗岩,石灰石,大理石,和粘土制品,如砖,瓦和赤陶,经常被用来作为饰面质料。除了通过承重或非承重修建预制混凝土来实现美学体现的灵活性,另有一些其他的重要的功效和制作优势。保温墙板由两个混凝土隔板与其间一连的保温质料夹心层组成。

这些类型的板有助于修建物的总热效率。在混凝土施工现场,预制混凝土空心板有时被用作永久混凝土模板,从而成为该结构的一个组成部门。场外预制构件装配包罗整个墙体系统,含窗框和玻璃窗,很是切合成本效益。

有关修建预制混凝土的更全面的实用信息,请参阅修建预制混凝土,MNL-122-07。1.2.1.3住宅预制/预应力混凝土广泛应用于低层和中高层公寓(图1.2.13和1.2.14),旅店,汽车旅馆,宿舍,住宅和疗养院。业主和开发商认识到其优越的耐火性和隔音性。

每个生活单元的两个小时火灾控制为相邻单元提供了较高的的宁静性。对于这种高品质类型的预制混凝土住宅,火灾保险费率将降低,而且因为更宁静,更隔音,更高质量的情况和生活方式往往发生更高的收入。1.2.1.4司法设施司法设施,包罗多种修建类型,包罗看守所,牢狱,警员局,法院,少管所,特殊精神康健或毒品治疗中心(图1.2.15)。

预制混凝土已被证明适用于司法设施,因为它有对这种修建类型许多重要的天然优势。除了前面提到的优势,在人身宁静、宁静硬件和通信系统方面,预制/预应力混凝土亦是理想选择。当设计重力和横向荷载时,典型预制混凝土墙和楼板系统的厚度和钢筋足够满足最大的宁静性要求。典型预制混凝土产物,如承重保温墙板,牢狱隔板和楼板常用于在司法设施。

同时,预制/预应力混凝土产物的模块化特性有助于须要的宁静性和通信硬件的预安装,极大地简化了现场安装事情,节约关键路径上的名贵时间。通过使用单、双(图1.2.16)和四单元(图1.2.17)设置的预制混凝土模块,大大淘汰了劳动力、安装时间、整体施工时间,竣工验收,多方协调,及最终的成本和进度风险。

这些单元可快速堆叠并可以在预制工厂安装大多数部品质料(床铺,水暖,书桌等)(图1.2.18)从而提高质量和改善时间计划(图1.2.19)。鉴于司法设施的严重短缺,节约工程总工期通常是思量这些项目的结构质料和系统选择的关键因素。

案例记载讲明:整体式预制混凝土项目,与其他系统相比节约了一到两年的制作时间。这些履历和其他因素促进了司法设施工程接纳预制/预应力混凝土的快速增长。

1.2.1.5办公楼预制/预应力混凝土在办公修建中有多种用途,从总体修建系统到单一的产物,如预制混凝土楼梯。预制/预应力混凝土梁、柱和板用于框架系统中;剪力墙可单独使用或与梁和柱一起使用来反抗横向载荷。预制混凝土楼梯,为施工期间提供了经济性强、可直接使用的宁静楼梯间。

修建预制混凝土适用于所有类型的框架系统。它提供了一种经济、耐火、隔音、耐用、免维护的饰面,允许修建师在美学表达和立面体现有较大的自由度。修建预制混凝土饰面将在1.2.1.2节和本手册的第7章举行更充实的讨论。亦可参见参考资料13。

在设计和生产显著节约时间通常是选择整体式预制混凝土结构的主要因素。地上修建由工厂预制,现园地基作业同时举行。这种类型修建的细节如图1.2.1。

条约内提及的完整的修建体系淘汰潜在的工期延误。纵然在恶劣天气条件下安装大型预制混凝土构件也能可迅速关闭结构。

承重的修建预制混凝土板可为地上修建提供外观制品。预应力板提供即时的事情平台,让施工人员尽早举行机械、电气和室装修事情。高质量的制品、快速的生产和安装进度使得客户较早入住,提高客户满足度,降低融资成本,使得预制/预应力混凝土修建很是适合办公修建。

1.2.1.6堆栈和工业修建预应力混凝土的跨度大、深度浅、可蒙受较大荷载的能力,特别适用于堆栈和工业修建(图1.2.20和1.2.21)。尺度化的预应力混凝土墙,隔热或非隔热,应用于堆栈和轻工业中是很是经济的。使用预应力屋面隔板和预制混凝土剪力墙的整体式预制混凝土体系可以为业主提供一个完整的结构方案。

在重工业项目,预应力楼板能够蒙受因工业设施发生的较大的楼面荷载(图1.2.22),通过与其它预制混凝土构件的毗连,构建出多功效、低维护用度、耐腐蚀的结构体系。预制/预应力混凝土结构可以被设计来适应种种机械系统,支持用于工业用途的桥式起重机。高品质的预制混凝土在防火,防潮和耐多种化学物质方面提供较好的掩护。

预制混凝土平滑的外貌使其很是适用于食品加工、湿作业、盘算机组件制造,以及许多其他类型的注重清洁度的制造和存储作业。明确跨度在40英尺和80英尺下划分使用空心板和双T板。更大的跨度如150英尺则使用桥式梁或特殊的双T板。

1.2.1.7教育设施当教育设施应用预制/预应力混凝土制作系统,学生和纳税人都将受益无穷。该质料的天然和固有优势对教育设施具有许多奇特和特殊的价值(图1.2.23至1.2.25)。消防宁静对所有教育设施都是重要的,尤其是孩子年事较小的小学和中学。

预制混凝土楼板和墙不易燃,全面提高消防宁静。学校结构也可以举行划分,使在有限的区域里易控制火情。预制混凝土显著有助于节约能源和可连续生长。

夹芯保温墙板比其他质料能提供更好的整体热阻或更高的R值。预制混凝土结构的规模性提供了一个热滞后,降低了总体供热制冷用度,并提高了居住着的舒适度。

大多数教育设施需要在紧凑的工期计划里如期完成,以满足学生开学。对于这些严格的进度表,预制混凝土是一个完美的选择,因为许多关键路径上的项目可以同时举行。地上修建构件全部在工厂举行制造,而前期协调,现场准备和地基作业都可在同一时间完成。

一些教育设施存在着被使用者视为危险的发霉现象,调停清理措施已导致这些教育设施被关闭整个学年。预制混凝土提供密封、优质防潮层,消除了导致霉菌生长的水和湿气。

预制混凝土保温墙板,修建预制混凝土外墙,以及预制混凝土楼板也没有霉菌生长所需有机质料。混凝土预制楼板和墙固有的密度体现出较好的隔音控制,为学生提供了一个适宜学习的平静情况。1.2.1.8其他修建结构 除了住宅、司法设施,办公楼、工业厂房以及教育设施,预制/预应力混凝土的众多优点使其亦适合于许多其他修建类型。应用触目皆是,如商场等商业修建和医院,图书馆,博物馆(图1.2.26)和候机楼等公共修建。

预制/预应力混凝土在大量革新项目也获得了有效应用。1.2.2停车场结构修建师、工程师、开发商和业主凭据商业、市政和公共机构停车需求,为预制/预应力混凝土选择适宜的质料。虽然作为修建物来举行分类和制作,但停车场结构是唯一无二的;在某些方面,可能会与多个跨线桥举行比力。它们蒙受来自交通的移动载荷,其屋顶袒露于天气中,这些险些与桥梁相同。

此外,它们通常是露天结构,因此,整个结构经受情况气候影响。另外,袒露在除冰盐的北方气候或含盐的沿海地域需要特别思量耐用性,以确保其恒久性能。

在预制混凝土工厂的控制条件下,为停车场结构所有者保证混凝土的质量和工艺,提供恒久耐久性。预制混凝土厂使用的低水胶比混凝土已被证明比其他质料更能停止恶化。研究还讲明,加速养护使预制混凝土比现场养护的混凝土更能反抗氯离子渗透。

这些固有的、较强的耐用性能,以及低成本,可在种种天气条件下快速安装,修建体现灵活,跨度大等使得预制混凝土结组成为停车场结构的不二选择。通过现有结构和其他方面履历的观察,以及PCI资助和私人研究与开发,停车场结构已到达先进水平。这种积累的履历和知识已经整理并出书《预制/预应力停车场结构:设计和施工操作规程》,包罗计划、设计、施工和维护的建议。

图1.2.27和1.2.28展示了典型的预制混凝土停车场结构。大跨度和双T板如图1.2.29,图1.2.30展示经创新后的双T板,提高了开放性,增强了感知和实际的宁静。图1.2.31所示一个预制/预应力外墙托梁正在被吊装到预制混凝土柱上。这个图也显示了双T板内部安装,倒T形梁毗连相邻的两柱。

外墙托梁的内部也可看作是汽车交通保险杠(图1.2.32)。预制混凝土停车场结构的纵向扩建可以用特殊的吊装方法,在安装后的楼板上吊装新的构件(图1.2.33)。预制混凝土构件用于非预制混凝土结构的扩建亦可使用这种吊装方法。1.2.3体育馆/演进场地大型体育场馆和演进场地(图1.2.34和1.2.35)都是庞大的结构,很大水平上得益于预制技术的应用。

这些项目往往是有着严格的时间进度要求以满足特定的体育赛事。由于其工期优势和耐久、维护用度低的特点,许多项目都接纳预制/预应力混凝土。出于同样的原因,预制/预应力混凝土系统也常应用于小型设施如高中和小型演进场地(图1.2.36)。

批量生产的座椅可被生产成种种造型和跨度,并提供快速安装和恒久服务。当地生产商也能够提供一应俱全的梯级。大跨度和淘汰现场模板的特点使得预制/预应力混凝土适用于拥有大量构件的体育场建设,特别是座位,可通过尺度化来提高效率。

如异形梁和圈梁等施工需要在现场搭设脚手架,则可简化为工厂预制构件,运输到现场,并吊装到位(图1.1.8和1.1.9)。人行坡道、夹层楼面、让步、卫生间和换衣室等区域都可以使用预制/预应力混凝土构件搭建体系并快速构建。后张预制混凝土技术使得制作庞大的悬臂梁和圈梁成为可能,这可以有效地支撑这些结构的屋顶。后张技术可以将预制混凝土悬臂异形梁的深度最小化,承载座位同时使观演舞台不受阻碍地寓目。

1.2.4桥梁桥梁建设开启了北美预应力行业的生长。预制/预应力混凝土现在是小至中跨度桥梁的主要结构质料。鉴于其固有的耐用性、维护成本低、性能好、质量保证,预制/预应力混凝土是建设桥梁的一定选择。

预制混凝土构件可以在所有类型的天气被快速安装,险些不受交通的滋扰,提高了项目的经济性。对于小跨度(跨度100英尺),接纳箱形构件和双T型路段,其经济性已被证明。而常用于小至中跨度的产物是工字梁。跨度150或160英尺接纳工字梁和圆头丁字铁并不少见。

拼接梁跨度可到达300英尺。更大的跨度(300英尺以上)可使用预制混凝土箱形梁,然后在现场举行后张法施工。

接纳斜拉索,预制/预应力混凝土的跨度可凌驾1000英尺。桥梁建设的一个重要创新就是在水平弯桥接纳预制混凝土。通过PCI委托举行的一项研究中纪录了这种应用的技术可行性和经济可行性。预制/预应力混凝土在桥梁建设的另一个应用是接纳预制混凝土板。

用作模板,淘汰现场放置的钢筋和混凝土,从而大大节约成本和进度。该板与承载活荷载的场浇筑混凝土成为一体。由PCI答应为交通基础设施提供高质量的桥梁,出书了桥梁设计手册,在预制混凝土桥梁设计方面为工程师和业主提供指导。

预制混凝土不仅是公路桥梁的首选质料,还可在铁路桥梁大量使用。图1.2.37至1.2.42展示了一些提及的应用。

1.2.5其他结构与应用前面章节提到的预制/预应力混凝土的内在品质和高度的设计灵活性也使其很是适用于种种特殊应用。如耐腐蚀性、防火性、耐久性和快速安装等特征已在电线杆(图1.2.43)、桩、铁路枕木(图1.2.44)、储罐(图1.2.45和1.2.46)、单轨铁路(图1.2.47)、挡土墙、高速公路和路面、及隔音屏障(图1.2.48)的应用上具有良好的优势。

只要存在重复应用和尺度化的时机,预制构件可以提供性价比力高的工厂制造产物,同时节约现场施工的成本,降低风险。预制/预应力混凝土,也可以被有效地定制,融合多功效与形式,来适应任何敏感的情况。这些应用不胜枚举,这里不再单独分类,实例已在本章图中所示。

1.3生产工艺 因所生产的构件类型差别,用来生产预制混凝土构件的方法亦差别。影响生产工艺中的因素有:•结构构件与修建构件•长线,多片式与单件式•预应力构件与非预应力构件•先张构件与后张构件•生产设备限制项目开发历程中,通过与当地预制厂商的相同,这些因素会在预制混凝土构件和结构的设计中思量。图1.3.1至1.3.5展示了生产的各个阶段。1.3.1结构构件与修建构件预制混凝土结构构件的传统生产工艺旨在大要量和高效率。

强调尺度化从而可重复使用模板。这些模板通常被设计成大跨度钢模板来生产大量构件。双T板、桥主梁、梁、空心板、内墙等产物通常被成为结构构件。

预制混凝土生产商被PCI认证为结构或批量生产商则必须遵守PCI的MNL-116-99的要求。预制混凝土修建构件的灵活性使设计师可通过组合一系列形状、颜色和纹理来形成项目的形象。这就要求预制生产商能够生产出造型庞大的构件,使用种种混凝土混淆物和提供种种外貌处置惩罚技术,如喷砂,酸蚀处置惩罚或贴面砖、石或其它装饰质料。

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预制混凝土修建构件需参照PCI的MNL-117-96指南来生产。根据此指南生产的构件必须满足严格的尺寸公差,并提供与修建师所认可样品的一致的外观。为满足这些要求,通常需要对产物格外关注,平整外貌,清理边缘和保证颜色、纹理一致的混凝土。

玻璃纤维模板通常被用来保障所需的外貌质量,所有模板的毗连都是密封的以确保清洁的边缘。钢筋悬挂在构件或横跨模板的刚性组合中的预应力钢筋上。

这样淘汰了可能导致构件露筋的增强筋。必须特别注意保障钢筋上足够的外貌厚度,不仅要耐久性,也是为了防止钢筋网架袒露在构件外貌。

在不需要严格的公差和华美的形状,而需要特殊的外貌处置惩罚或颜色时,应思量选择由PCI认证的能够提供这种服务的批量生产商。这些生产商通事后缀A举行分类(如C3A),并表现了其对结构体系举行特殊技术处置惩罚的能力。关于更多工厂认证的信息可参阅在本手册的14.4节。

1.3.2长线、多片式与单件式当生产大量尺度化构件是,预制厂商通常接纳长线式方法。这些长线式模板可以是几百英尺长,用来生产大量的独立浇筑的构件。在大多数情况下,以这种方式来生产先张和预应力构件。

如梁、双T板等产物在每个单元构件的末了放置隔板,而如空心混凝土等挤压制品则放置成一个一连的混凝土构件,待浇筑后切割陋习定的长度。单片式常用来生产一个独立浇筑的构件。这种类型更适合生产非预应力或后张构件产物,而且通常用于生产预制混凝土修建构件。它也可被应用于生产定制的结构和修建构件。

1.3.3预应力构件与非预应力构件凭据构件的尺寸和外施载荷,预制厂商可以选择使用配筋或焊接来加固产物。在这些情况下,钢筋笼或网片通常是组装并放置在模板里。

然后浇筑混凝土并振捣。在应用这类设计时,设计师必须要检查裂痕控制和挠度。

预应力混凝土构件可实现更大跨高比,并反抗开裂。预应力是通过先张或后张的钢绞线加入到构件中。预应力通常用作主筋,使用配筋或焊接钢筋来二次加固。1.3.4先张构件与后张构件生产先张构件时,首先钢绞线被拉伸,然后合理设置附件配筋和其他质料,最后在模板内浇筑混凝土。

待混凝土固化后,与预应力钢绞线粘结在一起,钢绞线被切断(失去预应力),预应力由钢绞线通粘连处和机械联锁通报至混凝土。此时,构件经脱模并放置于堆场。后张通常绑定钢筋笼或网架,然后将其放入模板。机械锚固被放置在钢筋束的两头,用来牢固模板或钢筋。

混凝土待浇筑并固化后,将预应力施加到后张钢绞线,并由机械锚固来约束。此时,预应力已经转移到构件,然后可以脱模并放置于堆场。

在某些情况下,可使用先张和后张组合。这种方法可用于其中自应力模板或拉伸支座不能维持充实的预应力。在这种情况下,大部门的力是通过先张钢绞线,待预制构件脱模后通事后张钢筋束加入的剩余的预应力设计值。

这种方法也可用在平面浇筑、垂直放置的预应力板上。偶然地,在模板中平面浇筑的全预应力泛起板开裂。

这个开裂可待脱模和垂直安装后通事后张一部门预应力来制止。应思量锚固区的空间限制和两步骤发生的分外成本。1.3.5生产设备限制差别形状和巨细的种种各样的产物被广泛使用。并非所有产物适用于在所地域,因此,设计师应该在项目开发历程中要意识到这些限制。

在项目所在区域联系当地的预制混凝土生产商是保证设计团队最大化使用预制混凝土构件现有优势的最佳方法。构件的尺寸可能受到工厂中搬运设备或运输吊装设备的限制。

在大多数情况下,制造商将生产尺度化产物以使用最少的门路运输特别许可。异常的大型构件可以被生产,但其所需的特殊设备将显著增加成本。预应力台座的张拉能力是另一种生产设备限制。

有些产物,如大深度大跨度桥主梁需要大量的预应力支座和台座,用来处置惩罚较大压紧力的钢绞线。这些能力造成较高的成本,通常须在若干项目举行摊销。对于需要较多构件的大型项目,安装特殊设备有时也是经济的,前提是这些设备可以在一个项目中折旧报废。

通过重型受压构件(通常是钢)来反抗应力板气力的自应力模板,可能是另一种解决措施。情况问题也可能会限制预制商的谋划规模。例如,在大多数情况下,必须包罗如喷砂和酸蚀处置惩罚等操作。

设备的位置邻近住宅、商业、溪流等相关所在可能需要特殊的噪声、粉尘或废物处置惩罚。这些险些是所有制造业面临的情况,但一般是不会限制预制混凝土产物的设计和使用。

1.4参考资料 ���。


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