CN109267683A - 一种预应力结构楼面一次成型高精平整度控制方法 - Google Patents

Abstract

发明提供一种预应力结构楼面一次成型高精平整度控制方法。该方法通过对楼面永久荷载、可变荷载、预应力等效荷载以及支座不均匀沉降各工况进行结构整体有限元模拟计算，确定各单项荷载和作用下的楼面变形和楼面控制点的平整度；进行施工阶段的支座沉降变形监测和分析，对楼面浇筑后的支座沉降进行合理预测；根据模拟计算和后期沉降的预测结果，经综合分析后确定预应力配筋量和支模起拱量，使得在使用阶段零活载和满活载时，楼面的平整度能取得良好效果。该方法实现了楼面的一次成型或减小二次成型因楼面平整度偏差大造成的浪费，同时在活载最大变化幅度范围内均能实现有效控制。

Description

一种预应力结构楼面一次成型高精平整度控制方法

技术领域

本发明涉及楼面浇筑整平技术领域，特别是涉及一种楼面平整度控制方法。

背景技术

我国GB50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》规定现浇楼板表面平整度用2m靠尺和塞尺检查允许偏差为8mm，即平整度要求8mm/(2m)。在实际工程，通常在楼面尚无外加活荷载的情况下进行楼面平整度验收，但此时满足规范要求并不代表使用阶段仍然满足要求。在使用阶段，随着活荷载的变化和可能出现的支座不均匀沉降等，楼面将进一步产生变形，其平整度可能发生显著改变，以致难以满足使用要求。

随着社会的发展和进步，人们对建筑工程质量的要求不断提高，给设计、施工技术提出越来越高的要求，其中就包括楼面平整度的控制要求。如在一些混凝土结构工程中，要求楼面施工一次成型，且控制其使用阶段楼面平整度明显小于规范要求的8mm/(2m)。一方面，该平整度控制值要求较现行规范更为严格；另一方面，明确对使用阶段活荷载由零变化到满布活荷载时全程进行控制。因此，对设计、施工均提出了更高要求，按现有的方法难以满足，若控制不当，将给施工质量造成较大的影响。

因此，亟需开发一种预应力结构楼面一次成型高精平整度控制的有效方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种预应力结构楼面一次成型高精平整度控制方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种预应力结构楼面一次成型高精平整度控制方法，包括以下步骤：

1)根据设计要求，设定楼面平整度控制值δ₁。

2)建立结构有限元计算模型，并确定楼面平整度控制点。

3)对结构在各单项荷载单独作用下的楼盖变形进行弹性计算分析。计算得出考虑荷载长期作用的变形组合值S₁如式(1)所示。并将各控制点在0.5S_Q活荷载作用下对应的楼面平整度值记为δ₂。其中，所述单项荷载包括自重、预应力荷载和活荷载。

S₁＝S_G+0.5S_Q+S_P。 (1)

式中，S_G为恒载作用下产生的楼盖变形，mm。S_Q为活荷载作用下产生的楼盖变形，mm。S_P为预应力作用下产生的楼盖变形，mm。

4)根据步骤3)模拟计算结果，分析确定结构楼盖支模起拱量。

5)建立考虑支座不均匀沉降的有限元计算模型，分析支座沉降对结构楼面平整度的影响。

6)在结构施工过程中，对支座沉降进行监测。在浇筑楼盖混凝土前对监测结果进行分析，判断后期沉降的影响趋势，预估楼盖浇筑后支座不均匀沉降量值S₃。在支座沉降位置予以抬高或降低。

7)楼面施工时控制初始平整度值δ₃≤δ₁-δ₂。若后期支座不均沉降的影响不能通过步骤)完全消除，其楼面平整度值不利影响记为δ₄，则控制初始平整度值δ₃≤δ₁-δ₂-δ₄。

进一步，在步骤3)中还具有调整预应力配筋改变步骤3)中S₁的相关步骤。

进一步，在步骤3)中还具有调整设计方案，增大结构抗弯刚度改变步骤3)中0.5S_Q的相关步骤。

进一步，步骤5)中，设计若干个对比沉降方案，分析支座不均匀沉降对楼面平整度的影响。

进一步，结构楼面建筑做法采用金刚砂耐磨地坪。

本发明的技术效果是毋庸置疑的：

A.可实现对大跨度预应力混凝土结构超精楼面平整度的有效控制；

B.减小了二次成型因楼面平整度偏差大造成的浪费；

C.通过支模起拱消除组合变形S₁＝S_G+0.5S_Q+S_P，从而实现活荷载空载和满载时变形的双向控制,并取得最佳经济效果(满载时下挠，空载时反拱，两者量值均为0.5S_Q活荷载作用下的变形量)。

附图说明

图1为方法流程图；

图2为变形和平整度控制点位置图；

图3为自重作用下楼面结构变形示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

本实施例提供一种基于混凝土结构变形模拟计算分析和现场变形监测相结合的混凝土结构楼面一次成型平整度控制方法，使楼面平整度总体达到4mm/(2m)，并总结出相应的实用控制措施。

参见图2，本实施例中，双向超长预应力混凝土框架结构(不设缝),采用纵横后浇带将整个结构划分为多个子单元。超长结构楼面平整度的控制可转化为子单元楼面平整度的控制。本实施例结构柱网尺寸12m×12m，除预应力框架梁外，其间还布置预应力井字次梁，次梁间距3m，梁格间距相对较小。参见图3，当结构承受竖向荷载时楼板和主次梁的变形相互关联、协调，在荷载作用下楼面平整度的变化可以转化为对各个梁的竖向变形控制。

参见图1，本实施例提供一种预应力结构楼面一次成型高精平整度控制方法，包括以下步骤：

1)根据设计要求，设定楼面平整度控制值δ₁。在本实施例中δ₁取值为4mm/(2m)。

2)建立结构有限元计算模型，并确定楼面平整度控制点。由于结构沿纵横两个方向对称，故在图2中仅K1-1、C1-1、C2-1、C3-1、K2-1、C4-1、C5-1、K1-2、C1-2、C2-2、C3-2、K2-2、C4-2、C5-2、K1-3、C1-3、C2-3、C3-3、K2-3、C4-3和C5-3等平整度控制点需要计算。

3)对结构在各单项荷载单独作用下的楼盖变形进行弹性计算分析。计算得出考虑荷载长期作用的变形组合值S₁如式(1)所示。并将各控制点在0.5S_Q活荷载作用下对应的楼面平整度值记为δ₂。其中，所述单项荷载包括自重、预应力荷载和活荷载。

S₁＝S_G+0.5S_Q+S_P。 (1)

式中，S_G为恒载作用下产生的楼盖变形，mm。S_Q为活荷载作用下产生的楼盖变形，mm。S_P为预应力作用下产生的楼盖变形，mm。在实际生产中，如有必要可以考虑调整楼盖预应力配筋改变S_p。若0.5S_Q活荷载作用下各控制点对应的楼面平整度值较大，难以实现平整度的有效控制值，可考虑通过增大截面尺寸提高结构抗弯刚度。本实施例中，0.5S_Q活荷载作用下各控制点对应的楼面平整度值小，无需调整截面尺寸。

S₁和δ₂的计算结果见表1。表中各变形值(挠度)、变形组合值和平整度值均已考虑荷载长期作用。K1-2、C1-2、C2-2、C3-2、K2-2、C4-2、C5-2仅为平整度控制点，不是变形(挠度)控制点。

表1

4)根据步骤3)模拟计算结果，分析确定结构楼盖支模起拱量，以尽可能刚好抵消步骤3)中的组合变形值S₁和模板支撑竖向变形S₂代数和为目标。

5)建立考虑支座不均匀沉降的有限元计算模型，分析支座沉降对结构楼面平整度的影响。本实施例为预应力混凝土框架结构，基础采用桩基础，持力层为中风化砂岩，桩基沉降计算值小于1mm，且桩基施工完成到楼盖浇筑混凝土期间,未测量到支座沉降。因此，本实施例可忽略支座沉降对楼盖平整度的影响，无需调整支座高度以抵消后期沉降的影响。

6)在地基基础施工过程中，严格控制施工质量，如回填地基控制压实度指标、桩基施工控制桩底沉渣等。在地基基础施工后、楼盖支座(竖向构件,如框架柱)施工前，对支座沉降进行监测；楼盖支座混凝土浇筑前，对沉降计算结果和监测结果进行综合分析，预估楼盖浇筑后支座不均匀沉降量值S₃。在楼盖支座施工过程中，对浇筑楼盖后预估产生不均匀沉降的支座予以抬高或降低，以抵消后期支座不均匀沉降的影响。

7)楼面施工时控制初始平整度值δ₃≤δ₁-δ₂。若后期支座不均沉降的影响不能通过步骤5)完全消除，其楼面平整度值不利影响记为δ₄，则控制初始平整度值δ₃≤δ₁-δ₂-δ₄。因本实施例可忽略支座沉降对楼盖平整度的影响，楼面施工时则控制初始平整度值δ₃≤δ₁-δ₂。结合表1计算结果，控制初始平整度值δ₃小于3.5mm/(2m)即可。

本实施例中，结构楼面建筑做法采用金刚砂耐磨地坪。金刚砂耐磨地坪施工工艺及流程为：混凝土标高控制→混凝土浇筑→混凝土找平→提浆→撒布耐磨粉→研磨→抛光→养护→楼面保护。金刚砂耐磨地坪施工时分两次铺撒。第一次铺撒压实搓平后先进行粗略找平。第二次铺撒压实搓平后，检查楼面平整度并进行及时补料调整。混凝土终凝前，根据混凝土的硬化情况，调整抛光机上刀片角度，对面层抛光作业，并再一次检查楼面平整度，确保楼面平整度达到规定要求。

值得说明的是，目前实际工程通常在楼面尚无外加活荷载的情况下进行楼面平整度验收，本实施例要求的是在结构的使用阶段，活荷载无论为零还是满布，楼盖平整度均能得到有效控制。该平整度的控制指的是使用阶段活荷载由零变化到满布活荷载时均能有效实现的平整度控制。本实施例在对楼面恒载、活荷载以及预应力作用各工况进行结构整体有限元模拟计算的基础上，确定楼面各控制点考虑荷载长期作用的变形组合值，综合模拟计算结果和模板支撑竖向变形计算结果确定支模起拱量，使其满足考虑荷载长期作用时，恒载、0.5倍活荷载和预应力共同作用下楼盖竖向变形为零的要求。同时，在前期施工阶段的支座沉降变形监测和计算分析的基础上，对楼盖浇筑后的支座沉降进行合理预测；并根据此预测结果，在楼盖浇筑混凝土时调整支座(竖向构件)相对高差，以消除后期支座不均匀沉降影响。按照本方法，在使用阶段楼面活荷载由零到满布变化时，楼面平整度最大值为0.5倍活荷载单独作用下的平整度和楼面施工时初始平整度之和。本实施例是针对具有一次成型高精平整度要求的预应力混凝土结构楼面，使其在使用阶段随活荷载由零到满载变化时，均能实现超精平整度的有效控制。

Claims (5)

1.一种预应力结构楼面一次成型高精平整度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据设计要求，设定楼面平整度控制值δ₁；

2)建立结构有限元计算模型，并确定楼面平整度控制点；

3)对结构在各单项荷载单独作用下的楼盖变形进行弹性计算分析；计算得出考虑荷载长期作用的变形组合值S₁如式(1)所示。并将各控制点在0.5S_Q活荷载作用下对应的楼面平整度值记为δ₂；其中，所述单项荷载包括自重、预应力荷载和活荷载；

S₁＝S_G+0.5S_Q+S_P； (1)

式中，S_G为恒载作用下产生的楼盖变形，mm；S_Q为活荷载作用下产生的楼盖变形，mm；S_P为预应力作用下产生的楼盖变形，mm；

4)根据步骤3)模拟计算结果，分析确定结构楼盖支模起拱量；

5)建立考虑支座不均匀沉降的有限元计算模型，分析支座沉降对结构楼面平整度的影响；

6)在结构施工过程中，对支座沉降进行监测；在浇筑楼盖混凝土前对监测结果进行分析，判断后期沉降的影响趋势，预估楼盖浇筑后支座不均匀沉降量值S₃；在支座沉降位置予以抬高或降低；

7)楼面施工时控制初始平整度值δ₃≤δ₁-δ₂；若后期支座不均沉降的影响不能通过步骤6)完全消除，其楼面平整度值不利影响记为δ₄，则控制初始平整度值δ₃≤δ₁-δ₂-δ₄。

2.根据权利要求1所述的一种预应力结构楼面一次成型高精平整度控制方法，其特征在于：在步骤3)中还具有调整预应力配筋改变步骤3)中S_P的相关步骤。

3.根据权利要求1所述的一种预应力结构楼面一次成型高精平整度控制方法，其特征在于：在步骤3中还具有调整设计方案，增大结构抗弯刚度改变步骤3)中0.5S_Q的相关步骤。

4.根据权利要求1或2所述的一种预应力结构楼面一次成型高精平整度控制方法，其特征在于：步骤5)中，设计若干个对比沉降方案，分析支座不均匀沉降对楼面平整度的影响。

5.根据权利要求1或4所述的一种预应力结构楼面一次成型高精平整度控制方法，其特征在于：结构楼面建筑做法采用所述金刚砂耐磨地坪。