一种释放混凝土结构温度和收缩应力的装置及其施工方法

摘要

本发明公开了一种释放混凝土结构和温度收缩应力的装置，其包括：混凝土主体楼板（1）和混凝土连接板（2），混凝土主体楼板（1）上下端位置端部增设抗剪连接件（3），混凝土连接板（2）主要由上下两层分布的弹簧钢筋套管（6）和上下表面端部的水平聚四氟乙烯垫板滑动层（7）组成。本发明提供一种放混凝土结构温度和收缩应力的装置及其施工方法，装置设有滑动层可以使两主体间有相对变形以释放因温度、收缩约束变形产生的应力，构造简单，避免分缝，适用于超长混凝土结构和分缝结构；施工方法中可以实现混凝土一次浇筑，不设置伸缩后浇带，施工操作简便，且能保持结构传递内力的有效性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种释放混凝土结构温度和收缩应力的装置及施工方法，属于建筑结构构件及建筑施工技术领域。

背景技术

随着大型商业综合体、航站楼等超长混凝土结构在我国大量兴建，连续不设缝结构的工程应用日渐增多。温度和混凝土收缩作用在超长混凝土结构中产生约束变形而在结构中出现较大的拉应力使结构开裂。目前，解决超长不设缝的一般方式是设置后浇带以释放混凝土前期收缩变形，设置膨胀加强带抵消温度收缩变形，或者采用预应力技术平衡温度变形产生的拉应力等。其中，后浇带只能释放混凝土的收缩变形，不能解决温度变形，且不能一次浇筑完成；膨胀加强带由于抵抗收缩变形能力有限，故这种方法不适用于收缩变形过大的超长结构；而使用预应力技术则极大增加了设计和施工的难度，也增大了建筑结构的成本和造价。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种释放混凝土结构温度和收缩应力的装置及其施工方法，本装置可以释放水平构件的轴向约束变形，可有效控制因温度和收缩变形约束产生的裂缝，同时可以传递弯矩和剪力以及部分轴向力而不影响整体结构受力性能，满足超长结构连续传力的特性；在施工方法上，步骤简明，装置安装简便，混凝土可一次浇筑完成，提高施工效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种释放混凝土结构温度和收缩应力的装置，其特征在于：包含两侧混凝土主体楼板、混凝土连接板和钢板抗剪连接件，所述混凝土主体楼板由混凝土、上层双向钢筋和下层双向钢筋组成，所述混凝土连接板包含弹簧钢筋套管、滑动垫层和钢筋网，所述弹簧钢筋套管由波纹管、粘滞阻尼液和弹簧钢筋组成，钢板抗剪连接件由承托钢板、连接钢板、高强螺栓和普通螺栓组成，所述主体楼板上下表面靠近端部设置混凝土垫层，所述主体楼板与连接板间设有缓冲层。

所述主体楼板上下表面靠近端部100mm～150mm范围内各设置10mm厚混凝土垫层，所述主体楼板与连接板间有缓冲层，所述缓冲层厚30～40mm，所述缓冲层采用柔性轻质聚酰亚胺泡沫材料。

所述连接板宽度为300mm～500mm，所述连接板的厚度至少为120mm，所述连接板沿建筑结构长度方向每隔55m设置一道，所述连接板沿建筑结构宽度方向贯通。

所述连接板上下表面由端部向内50mm的距离设置滑动垫层，所述滑动垫层宽度为50mm，所述滑动垫层为聚四氟乙烯板，所述连接板中沿其宽度方向布置弹簧钢筋套管，所述弹簧钢筋套管与主体楼板中同长度方向钢筋位置对应，所述弹簧钢筋套管沿连接板厚度方向上下设置两道，所述钢筋网两层分别放置在上部弹簧钢筋套管的上侧和下部弹簧钢筋套管的下侧。

所述弹簧钢筋套管为薄壁金属波纹管，所述弹簧钢筋套管直径30mm，所述弹簧钢筋套管内放置弹簧钢筋，所述弹簧钢筋伸出套管和连接板并且以直线筋形式与主体混凝土中相同位置钢筋用螺栓连接器连接，所述弹簧钢筋直径为6mm或8mm，所述弹簧钢筋周围充满粘滞阻尼液，所述粘滞阻尼液为粘滞油脂。

所述钢板连接件分上下两部分连接，所述钢板上部分连接由连接钢板和普通螺栓组成，所述钢板下部分连接由承托钢板和高强螺栓组成。

所述连接钢板和承托钢板一侧延伸至混凝土主体楼板上表面混凝土垫层位置，所述连接钢板和承托钢板另一侧延伸至混凝土连接板上下表面滑动垫层位置。所述连接钢板和承托钢板在混凝土主体楼板一侧分别用螺栓和高强螺栓与主体楼板连接。

所述连接钢板和承托钢板均传递主体楼板和连接板间的剪力和弯矩，所述承托钢板还主要承托起混凝土连接板以作为混凝土连接板的支座。所述主体楼板和连接板间通过滑动层可实现水平相对滑动变形。

一种释放混凝土结构温度和收缩应力装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：定位确定连接板的放置位置，一般在距离端部支座梁的1/3～1/4板跨范围，支模板绑扎主体结构钢筋。

步骤二：当连接板为工厂预制时，支模放置连接板和轻质柔性缓冲层，然后用钢筋连接器连接主体结构中的钢筋与连接板中伸出的钢筋；当连接板为现场浇筑时，支模定位连接板中的弹簧钢筋套管和钢筋网，使钢套管中伸出的钢筋和主体板中的钢筋通过螺栓连接器相连接，放置轻质柔性缓冲层。

步骤三：浇筑混凝土主体板，当连接板为现场浇筑时，亦同时浇筑。

步骤四：达到相应强度时，主体板先拆模板，连接板靠近缓冲层的上下端部表面相应位置贴聚四氟乙烯垫板；当连接板为预制时此步骤连接板上的垫板已在工厂制作好。

步骤五：待混凝土强度达到100％后，在连接板两侧主体板端部上下表面用螺栓连接设置钢板抗剪连接件，上表面用普通螺栓连接抗剪钢板，下表面用高强螺栓连接承托钢板。抗剪连接件从主体板伸出端与聚四氟乙烯垫板紧密贴合。

步骤六：拆除连接板的支撑模板。

本发明提供一种释放混凝土结构温度和收缩应力的装置及其施工方法，考虑温度和收缩应力的特点，在不影响水平梁板构件传递弯矩、剪力的作用下，可以释放水平构件的部分轴向变形，已达到减小超长混凝土结构因温度和收缩变形产生的约束应力的目的。可按《混凝土结构设计规范(2010版)》的要求，在需要设置伸缩缝的位置(例如每隔55m)设置此结构装置，而不需要将结构拆分为独立的子单元，使结构可以保持传力的连续性和整体性。在连接混凝土板和主体混凝土板之间主要是通过钢板抗剪连接件有效的传递水平梁板构件的弯矩和剪力，另一方面，通过连接板中具有一定变形能力的弹簧钢筋与两侧主体板中的纵筋相连，使钢筋在整体上不间断，保持传力作用的连续性。上部连接钢板一端通过螺栓连接固定在主体混凝土板中，另一端与连接板上的聚四氟乙烯滑动层紧密贴合，形成自由滑动端；下部连接钢板起到承托混凝土连接板的作用，连接方式和上部钢板相同，亦要传递弯矩、剪力和释放轴力，但受力较为复杂，选用高强螺栓连接。在连接板与主体板之间设置柔性缓冲层，满足连接板与主体板之间轴向相对变形的要求。本发明提供一种释放混凝土结构温度和收缩应力的装置及其施工方法，此装置在水平梁板构件中设有水平滑动层，在满足弯矩和剪力的传力要求下，释放水平约束变形，且具有耐摩擦、高寿命、构造简单、便于施工的特性。在施工方法上，具有施工步骤简单，操作便捷，同时，亦可以代替伸缩后浇带，使混凝土结构可一次浇筑成形。

附图说明

图1为本发明的结构剖面示意图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为混凝土连接板剖面示意图；

图4为图3的A-A向剖视图；

图5为主体混凝土板与钢板连接件示意图；

图6为弹簧钢筋波纹管套筒示意；

图7为结构平面布置图装置位置示意；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1～6所示，一种释放混凝土结构温度和收缩应力的装置，其特征在于：包含两侧混凝土主体楼板、混凝土连接板和钢板抗剪连接件，所述混凝土主体楼板由混凝土、上层双向钢筋和下层双向钢筋组成，所述混凝土连接板包含弹簧钢筋套管、滑动垫层和钢筋网，所述弹簧钢筋套管由波纹管、粘滞阻尼液和弹簧钢筋组成，钢板抗剪连接件由承托钢板、连接钢板、高强螺栓和普通螺栓组成，所述主体楼板上下表面靠近端部设置混凝土垫层，所述主体楼板与连接板间设有缓冲层。

所述主体楼板上下表面靠近端部100mm～150mm范围内各设置10mm厚混凝土垫层，所述主体楼板与连接板间有缓冲层，所述缓冲层厚30～40mm，所述缓冲层采用柔性轻质聚酰亚胺泡沫材料。

所述连接板宽度为300mm～500mm，所述连接板的厚度至少为120mm，所述连接板沿建筑结构长度方向每隔55m设置一道，所述连接板沿建筑结构宽度方向贯通。

所述连接板上下表面由端部向内50mm的距离设置滑动垫层，所述滑动垫层宽度为50mm，所述滑动垫层为聚四氟乙烯板，所述连接板中沿其宽度方向布置弹簧钢筋套管，所述弹簧钢筋套管与主体楼板中同长度方向钢筋位置对应，所述弹簧钢筋套管沿连接板厚度方向上下设置两道，所述钢筋网两层分别放置在上部弹簧钢筋套管的上侧和下部弹簧钢筋套管的下侧。

所述弹簧钢筋套管为薄壁金属波纹管，所述弹簧钢筋套管直径30mm，所述弹簧钢筋套管内放置弹簧钢筋，所述弹簧钢筋伸出套管和连接板并且以直线筋形式与主体混凝土中相同位置钢筋用螺栓连接器连接，所述弹簧钢筋直径为6mm或8mm，所述弹簧钢筋周围充满粘滞阻尼液，所述粘滞阻尼液为粘滞油脂。

所述钢板连接件分上下两部分连接，所述钢板上部分连接由连接钢板和普通螺栓组成，所述钢板下部分连接由承托钢板和高强螺栓组成。

所述连接钢板和承托钢板一侧延伸至混凝土主体楼板上表面混凝土垫层位置，所述连接钢板和承托钢板另一侧延伸至混凝土连接板上下表面滑动垫层位置。所述连接钢板和承托钢板在混凝土主体楼板一侧分别用螺栓和高强螺栓与主体楼板连接。

所述连接钢板和承托钢板均传递主体楼板和连接板间的剪力和弯矩，所述承托钢板还主要承托起混凝土连接板以作为混凝土连接板的支座。所述主体楼板和连接板间通过滑动层可实现水平相对滑动变形。

一种释放混凝土结构温度和收缩应力装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：定位确定连接板的放置位置，一般在距离端部支座梁的1/3～1/4板跨范围，支模板绑扎主体结构钢筋。

步骤二：当连接板为工厂预制时，支模放置连接板和轻质柔性缓冲层，然后用钢筋连接器连接主体结构中的钢筋与连接板中伸出的钢筋；当连接板为现场浇筑时，支模定位连接板中的弹簧钢筋套管和钢筋网，使钢套管中伸出的钢筋和主体板中的钢筋通过螺栓连接器相连接，放置轻质柔性缓冲层。

步骤三：浇筑混凝土主体板，当连接板为现场浇筑时，亦同时浇筑。

步骤四：达到相应强度时，主体板先拆模板，连接板靠近缓冲层的上下端部表面相应位置贴聚四氟乙烯垫板；当连接板为预制时此步骤连接板上的垫板已在工厂制作好。

步骤五：待混凝土强度达到100％后，在连接板两侧主体板端部上下表面用螺栓连接设置钢板抗剪连接件，上表面用普通螺栓连接抗剪钢板，下表面用高强螺栓连接承托钢板。抗剪连接件从主体板伸出端与聚四氟乙烯垫板紧密贴合。

步骤六：拆除连接板的支撑模板。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来设，在不脱离本发明原理的前提下，还可以就出若干改进和润饰也应视为本发明的保护范围。