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预制清水混凝土看台板设计、安装连接节点技术研究 2020-09-24

预制清水混凝土看台通过采用干作业的连接方式与主体结构实现可靠连接形成装配结构体系,该体系具有生产质量好,施工速度快,安全耐久性好等优点,是大中型体育场馆高质量看台的首选。

1、概述

预制清水混凝土看台以主体结构为依托传力,主体结构系统与预制看台之间是通过销栓进行可靠连接,如图1所示。预制看台标准区域主要是观众座席区域,该部位可采用标准化设计技术,便于生产和降低成本。预制看台的特殊区域主要分布在首排、出入口、猫洞周围、贵宾席、媒体席等。此部位为了提供预制看台在主体结构上的支撑条件,常常需要主体结构设置挑板,满足安装的需要。

1-观众座席;2-猫洞;3-贵宾席

图 1 看台平面图

2、主要构件安装连接节点深化设计

预制清水混凝土看台的关键技术在于节点的连接,保证整体结构的安全性、适用性、耐久性。预制清水混凝土看台构件类型有L型、T型、U型、平板、踏步、栏板等。

2.1 L型、T型看台板构件

L型、T型看台板是比较典型的梁板组合型标准构件,如图2所示。其主要受力模型为板上的荷载传递到看台板的梁上,再由看台板的梁将荷载传递到主体结构梁上,因此看台板是两端简支受弯构件。其安装连接构造是在主体结构梁上设置支座和销孔。看台板两端对应位置设置销栓。看台梁两端安装在主体结构支座上。前后相邻的看台板水平缝每隔1m设置橡胶垫块并通过销栓连接传力,如图3所示。这样就可以形成既可竖向承载又可抵抗水平荷载的装配式看台体系。

1-主体结构;2-预制看台;3-橡胶垫块(80mm×80mm×10mm);4-销栓连接;5-橡胶支座(180mm×120mm×20mm)

图 2 L型、T型看台板安装连接节点示意图

1-主体结构;2-预制看台;3-橡胶垫块(80mm×80mm×10mm);4-销孔;5-橡胶支座(180mm×120mm×20mm)

图 3 L型、T型看台板安装平面示意图

2.2 U型看台板构件

U型看台板主要分布在预制看台安装区域首排及猫洞或出入口上方首排的部位。栏板上通常设置预埋件实现可靠安装连接的栏杆,保证观众的安全,如图4所示。

图 4 栏杆埋设安装连接节点示意图

U型看台板是L型、T型看台板前端增加栏板形成的槽形构件。由于栏板的栏杆要承受水平附加弯矩,此部位设计的重点是有效抵抗悬挑部位产生的倾覆弯矩。经结构计算分析可以采用两种方式增加抵抗弯矩,一是上层板及U型板的看台梁自重产生的弯矩,二是设置抗倾覆锚栓在看台梁内侧预埋抗倾覆锚栓,通过角钢和主体结构径向斜梁的阶梯梁预留埋件进行可靠连接,如图5所示。

图 5 U型板看台板安装连接节点示意图

为保证建筑空间净高,大型体育场中高区前排U型看台板一般不具备设置下反梁条件,而是通过主体结构设置环梁及挑板的方式进行设计。看台梁与主体环梁之间小于1.5m设置橡胶支座,看台板与挑板边缘处相应位置设置橡胶支座。因此U型看台板是连续多跨受弯构件。上层看台板与U型看台板之间,看台梁与主体结构之间仍设有销栓,传力途径与L型、T型看台板相同。

2.3 平板构件

平板主要分布在预制看台安装区域的末排,为典型的单向板受力构件。其主要受力模型是长跨方向的均布荷载要传递到短跨方向,再由短跨方向传递到主体结构和下层看台板的梁上。其安装连接构造是在主体结构挑板上设置支座和销孔。平板对应位置设置销栓。下层的看台板水平缝每隔1m设置橡胶垫块并通过销栓连接传力,如图6所示。

图 6 平板安装连接节点示意图

2.4 踏步构件

踏步是独立的预制构件,构件重量小,竖向重力直接传递到看台板上。其安装连接构造是在预制看台板预留销孔,踏步对应位置设置销栓,与预制看台接触的四角采用支垫或座浆找平,踏步背部与预制看台缝隙用防水密封胶密封,如图7所示。

图 7 踏步安装连接节点示意图

2.5 栏板构件

预制栏板主要分布在猫洞、出入口的两侧。与猫洞上方的U型板,形成整体的预制效果。此处U型看台梁处由于净高原因无法设置主体结构环梁和挑板,则需要在U型板的栏板下方设置支撑点通过传力橡胶支座将竖向荷载传递到挂板上。U型板与预制栏板接触面设销栓加强连接。

预制栏板承受竖向自身重力、水平地震作用和风荷载的剪力。其安装连接构造是在主体结构上设置支座和销孔。预制栏板下端设置相应销栓。预制栏板内侧面预留埋件通过角钢与主体结构预留埋件相连。这样每块栏板通过两个拉结点,两个支点形成稳定体系抵抗水平与竖向的荷载,如图8所示。

图 8 预制栏板安装连接节点示意图

2.6 其他构件类型

为了满足避雷要求,使整个预制看台实现既方便看台板生产加工,又能实现现场便捷安装。等电位的安装连接构造是主体结构直接甩足够长度的钢筋或者预埋扁钢,预制看台梁内侧两端端头预留埋件,现场焊接,保证雷雨天气下体育场中人员安全,如图9所示。

图 9 预制看台的预留预埋配件安装连接节点示意图

体育场馆的照明和疏散指示灯应在预制看台板上预留灯槽。后期再进行穿线安装,严禁在预制看台板上剔凿线盒导槽,如图10所示。

图 10 预制看台的预留安装连接节点示意图

3 预制清水混凝土看台细部深化设计

3.1 放坡设计

大型露天的体育场中,预制看台板通常采用放坡设计,放坡1.25%左右。首排看台板根据建筑设计要求预留排水孔。在轴跨相邻看台板之间,20mm缝隙处,主体结构预留50mm×100mm积水槽实现有组织排水,如图11所示。

图 11 排水设计剖面图节点示意图

3.2 防水设计

上下预制看台板之间采用企口连接,水平缝变为12mm。轴跨之间的看台板缝变为20mm。看台板与预制栏板接缝变为20mm。所有接缝均采用防水密封胶密封并配合构造防水设计,如图12所示。

图 12 密封胶处理节点示意图

3.3 标准化设计

预制看台截面尺寸的长短均应按摸具标准化定型设计。预制看台在设计中预留的吊环、销栓埋件、预留孔均应按中心定位方式进行模数化设计。预留看台阳角线部位统一设计8mm×8mm倒角以避免磕碰破损。

3.4 吊环设计

吊环材质应采用未经冷拉的HPB300的光圆钢筋或Q235钢棒制作,设在预制清水混凝土看台板的重心两侧。L型、T型板通常设置2个起吊吊环,平板和栏板可在背面设置4个吊环或预埋吊母。踏步应设置2个吊环,如图13所示。

图 13 吊环安装节点示意图

3.5 预留预埋件设计

预制清水混凝土看台板之间的销栓定位可距离中心线固定的尺寸,且位于距离板端1/4~1/5L的范围内,可以有效抗剪且减少模具套数。预制清水混凝土看台板与现浇结构的销栓同样采用定值,使现场预埋暗装灌浆孔更容易安装作业。

3.6 安装偏差

上下层看台板之间,相邻轴跨之间的看台板均通过橡胶支座消除偏差。此外T型预制看台下反肋梁在主体结构径向斜梁处需设置缺口,根据现场经验与主体结构偏差留设70mm左右的间隙可满足施工安装偏差要求,如图14所示。

图 14 密封胶处理节点示意图

预制清水混凝土看台深化设计是实现预制看台高质量建造的关键技术,预制看台板与主体结构的连接构造采用简支销栓方式不但可以满足结构设计安全性要求,而且对于提高施工安装效率,保证施工质量,降低成本起到事半功倍的作用。因此要高度重视预制清水混凝土看台的深化设计工作。

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