预制混凝土设计的关键原则
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教育
2024-12-31 16:51
湖南
预制混凝土的设计需要考虑永久作用和临时作用。这意味着有时很难知道哪些因素将决定预制构件的设计。预制混凝土施工有许多阶段，通常控制预制构件的设计，这是由于构件是在场外制造然后运输到现场，并限制预制场的存储量，因此要尽量减少这种情况，通常在 安装时，混凝土强度较低。安装后，预制结构通常需要支撑预制元件，直到浇注混凝土或连接结构连接；这意味着预制件通常有两个或多个需要设计的载荷路径。https://www.youtube.com/watch?v=F-eiUHWN3-s这个视频是由 norpass 赞助的，稍后在视频中会介绍更多关于他们的信息。预制件已经存在了很长时间，这是因为建筑商更喜欢它，它可以把很多现场的工作转移到离现场的地方，从而降低成本和现场的施工时间，这是非常关键的。而且随着时间的推移，预制件的设计也发展出了很多最佳实践，这些都是您在考虑预制件设计时需要知道的一些关键方面。我将会介绍一些这些最佳实践，从临时工程到永久条件。我叫 Brennan，是一名结构工程师，现在让我们开始吧。预制件设计最独特的特点之一就是您需要把它从现场运输到需要安装的地方，这就导致了您在设计初期需要考虑的一些事情，比如什么是面板断路器，他们能从卡车上吊起多少重量，这几乎是每个现场都不一样的，但实际上它的范围在 5 到 10 吨之间，这就是吊装特性的范围。另一个确保限制重量的方面也是高度，如果您做得太高，他们就无法把它运输到现场，所以您需要考虑的是，可能超过三米的任何东西都会给现场运输带来问题，除非您有独特的运输方案。还有一点，就是把它带到现场，您得意识到您还需要把它从卡车上吊起来，所以您可能不需要考虑的一件事，因为它通常是由临时工程师完成的，就是那些吊点要放在哪里，所以当您分割那些面板时，要确保有好的地方放那些吊点，这样他们就可以把它吊起来并安装在现场。这些吊点最关键的一点是，您需要确保您有拉杆穿过整个结构的高度，或者至少是那个面板，因为那个吊点需要从顶部把它吊起来，混凝土在拉力下是不好的，所以您要确保那些拉杆在面板的底部，这样当您把它吊起来时，负荷就从面板的底部传递，而不需要由混凝土结构承担，这通常是处于较弱状态的，因为它还没有达到最终的设计强度。下一个考虑因素是，您要如何支撑那堵墙，那些支撑要放在哪里，通常预制件是在上面的楼板安装之前安装的，这样您就可以和上面的楼板有一个好的连接，但是这也意味着，在上面的楼板安装和浇筑之前，它达到设计强度之前，它需要被临时支撑，所以通常您需要在每个面板上至少有两个预制支撑，除非有其他的支撑机制。当谈到支撑和支持预制面板时，您可以用两种方式做，您可以用一个对角支撑下降到楼板，这是更传统的方法，但是这可能会导致您的楼板上有难看的连接，因为您需要有后置连接进去，特别是如果您有抛光的混凝土或者一个非常干净的完成楼板。如果您周围有足够的墙，您也可以用一个水平支撑去那些元素，以支撑结构在那个方向上，这意味着您限制了与楼板的连接，可能实际上会导致一个更好的解决方案，因为它实际上是在那个方向上起作用的。这样最终会破坏结构，而不是在那些临时支撑结构中增加额外的强度来支撑水平荷载。当您安装它们时，您要选择后置解决方案还是铸造锚固？可以说，铸造锚固可能会导致更好更干净的解决方案，但这意味着您固定在某个位置，您需要准确地知道那些支撑要放在哪里，有时根据现场的限制，您可能不知道，所以您可能需要后置解决方案。在考虑后置解决方案时，您要确保它安装符合设计锚固，并且不容易被拆除，这就是为什么像真球这样的东西非常好，因为它们可以进来，您可以安装它们，但也可以在之后拆除它们，这意味着在设计完成并正确安装后，您可以留下一个平整的表面。除了支撑，特别是在这些预制墙上，您还需要在下面放垫片，因为当您安装预制墙时，您不想要混凝土对混凝土，因为它会磨损，不会形成一个好的连接，而且您也没有一个完全平整的表面，所以为了弥补这种差异，您通常会在那里放一个灰浆屏障，所以您需要仔细地设计预制面板，为那个灰浆屏障和可能发生的任何荷载分散做好准备，特别是在搭接接缝中，但您还需要担心的另一件事是，您可以看到，由于那个荷载分散，应力是有限的，但还有一点是，您需要用垫片来支撑它，因为那个灰浆没有足够的能力来抵抗预制面板在其湿态下的压缩荷载，否则灰浆就会挤出来，这意味着什么呢？您需要在墙下面放一系列的垫片，这些垫片可以让您把建筑物堆起来，还可以让它分开，但也可以让您有一个临时的状态，这样我们就可以灰浆它，并让那个灰浆固化。您需要仔细考虑的一件事是，当荷载增加时，那些垫片比周围的灰浆硬吗？通常您希望它们更柔软，这样当荷载施加到它们上面时，它们不会被吸引到您放进去的那些垫片上，而是被旁边的灰浆床吸引，这样当它压碎时，它更有可能在灰浆床上应力，而不是垫片本身，否则它可能会有一些局部区域应力，导致一些局部开裂。在放入那些垫片时，也要仔细考虑，确保荷载均衡，不会导致您的关键区域，特别是在钉子和其他类似的地方，产生应力点。垫片也是您需要考虑的一件事，您是在面板放下去后立即灰浆床，还是用液体灰浆在周围泥浆并灰浆填充？如果您做后者，您要确保仔细考虑，在那个灰浆接缝需要灰浆之前，需要安装多少层楼，并确保在这些预制面板的施工和安装过程中不会忘记它。有时为了更容易地安装这些面板，可能会有一个不同于安装临时状态的永久状态，一个很好的例子是，有时如果您有一个悬挑面板连接到一个预制面板上，您可以用两种方式做，您可以把它嵌入，这样您就可以得到一个直接的混凝土在面板的侧面承受荷载，这是一个非常好的细节，但会导致一个非常糟糕的接头，特别是在外部，建筑师可能不喜欢。另一种方法是让预制面板继续向上，并把预制面板放在旁边，这意味着您需要在那里放一些缝合板来固定那个面板，但您不想做的是在吊车上固定那个悬挑，所以一个更容易的方法是在支撑面板上放一个小的架角，这样可以让您暂时地把预制面板放在上面，并给您时间修复那些在上面的缝合板，它们将支撑那些永久的作用力。另一件事是，您是否需要为基础系统设计关键的设计，无论是永久的还是临时的状态。有时由于现场的限制，您可能需要在那里放一些临时的基础，来帮助您支撑那些预制面板，或者底部的固定件可能是为那个临时状态固定的，所以当您看着这些不同的方面，说我的基础是否需要为临时状态设计不同，还是永久状态更关键，因为有时您可能会在它们之间变化。另一个好方法是，当您在看这个永久和临时状态时，当您把预制面板缝合在一起时，有剪切的设计作用力，特别是当您有一个大的剪力墙时，您应该尽可能地重叠它们，就像砖一样，这样可以让一个好的剪切面穿过，而不依赖于我们之前谈到的那个缝合板细节，因为有一些事情，一个缝合板细节是软的，因为它允许它们之间滑动，这样就可以在楼板连接中产生额外的应力，来传递更多的剪切荷载系统，这些连接的一些关键区域，特别是在楼板，缝合板和那些下接缝连接中，可能真正对您有利的一件事是那些道琼斯连接，用于楼板连接，事实是，道尔在楼板面板的边缘，所以有一个距离，那个慢板需要跨越，才能承受它的荷载，这使它更柔软，如果它有一点裂缝，这意味着它不会承受您期望的那么多的荷载。感谢 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Hasty，也可以在下面的描述中链接。让我们回到内容，让我们继续了解更多的永久条件下的最佳实践。预制面板的主要方面是什么呢？它有预制接缝，用钉子连接在一起，还有缝合板，然后它直接连接到楼板上。这里有一些组件，我们需要在设计中仔细考虑。我们从基础连接开始，这是一个重力连接。首先，我们说它直接承受荷载，可能还有一点偏差，所以要确保正确地细化墙的底部，以确保荷载按需传递到结构中。第二个反应是钉子的作用，钉子的作用不需要抵抗所有的垂直滑动力，因为您有一个灰浆接缝，它之间有摩擦，提供了一个很好的抵抗滑动作用的力。但是您不想完全依赖于那个灰浆，因为那个灰浆可能会随着时间的推移而退化或在关键事件中受损，所以您要确保您通过那个接缝有一些最小的钉子连接，以阻止一些滑动作用。我通常会取一半，如果不是更多，取决于那个接缝有多关键。钉子的另一个关键作用是，墙可能会倾覆，所以您需要确保您的钉子连接中的钢筋，特别是在每一端，足够长，足够强，以抵抗任何横向作用。所以通常您需要至少有和墙中的垂直钢筋一样的最小值通过那个钉子接缝，因为通常中心通常意味着这个区域需要更大的钢筋来抵抗那些作用。当我们向上移动预制墙时，下一个连接是缝合板，缝合板帮助把墙绑在一起，所以它们更像是一个巨大的球，而不是每个单独的墙，这意味着它会更柔软，作为一个巨大的墙，它减少了您的应力，并增加了结构的刚度。但是缝合板不如您用湿缝合把它们绑在一起那么强，这意味着那个结构有一点移动，所以您需要仔细考虑那些作用力会做什么。通常，一个很好的建模实践是把它们作为两个单独的墙来建模，但用一些等效刚度的缝合板把它们连接在一起，这样可以让您看到墙的行为实际上会怎么做，从那个减小的刚度，但也可以让您得到缝合板需要设计的直接力，所以这真的是一个双赢的情况，因为您得到了您需要设计缝合板的直接作用力，但也让建筑物更正确地表现，因为它实际上是打算这样做的，所以您可以看到那些通过楼板和其他接头发生的作用力。说到楼板接头，我们需要考虑的下一个作用力是什么？是一个楼板接缝连接吗？现在这可能有点关键，因为这里有一些作用力。首先，您没有预制面板潜在地穿过并且只是插入侧面，所以有一个钉子接缝连接，确保我们需要传递所有的荷载，垂直荷载通过那个接缝，所以有钉子的作用力，可能还有一点由于偏心而引起的弯矩。除此之外，您需要确保那个弯矩能够传递回墙内，稳定结构，确保您在预制墙外面的钉子中有足够的连接能力，但还有一个第二个反应，就是您是否可以有减少的重力荷载，那些横向力在一个事件中，比如一个大风事件或一个地震事件，您有减少的恒载和活载，那个钉子接缝需要为此设计，所以垂直荷载能力已经减少了，但实际发生的是，水平荷载能力增加了，因为那个水平力需要被推入每一层的预制墙中，所以您需要看每一层的差异，是一个剪力进入那个位置，您是否有足够的钉子穿过那个接缝来抵抗那些剪切作用。现在这是一个组合，既有面板之间的磨削，又有缝合在一起，还有直接的钉子作用，所以您需要仔细考虑那个接缝的行为，确保您在这些位置有足够的能力。当我们向上移动建筑物时，下一个关键位置，特别是对于那些水平连接，是墙的顶部，可能您有一个钢结构，现在这可能是一个地面上的楼板，比如一个标准的倾斜单层，如果您在顶部有一个钢结构，或者您甚至可以在空中有 20 层，仍然有一个钢屋顶在顶部，这将是一个类似的问题，在火灾事件中，发生的是，热量来到面板的内侧边缘，这使得这个面板弯曲出去，导致顶部的钢结构产生额外的应力，所以我要确保那个关键连接在这些作用下不会失败，因为您想做的是，而不是掉出来并压扁任何可能在建筑物外面的人，您要确保它在火灾事件中把它拉回建筑物内，那么它是如何做到的呢？好吧，预制面板弯曲出去，您需要确保您有足够的能力在那里，但是当钢开始退化时，它开始向下弯曲，并继续您的作用力，并把那个预制面板拉回来，使它全部向内坍塌，而不是向外，并压扁那些可能试图拯救您的结构的消防员，所以有一个简单的经验法则，关于您如何为这些作用力设计，首先，您有预制面板，所以您知道它的直接重量，您要做的是，您把它倾斜到大约 10 度，这给您一个偏移荷载，用于您可以从这里扭转回来的作用力，您为那个顶部连接设计六倍的低弯矩，以确保它有足够的能力拉回来，现在这只是一个指导，取决于您可能需要设计的其他作用力，这个荷载可能更少或更多，所以确保您检查您的当地规范，关于如何为这些类型的作用力设计，这不是您应该在设计中遗漏的东西，因为它不在那里，因为这些是关键的作用力，您不想让建筑物外面的人在火灾事件中被压扁，如果您想了解更多关于预制结构的细化，我在这里链接了两个视频，可以帮助您。如果您想尝试一个密码管理器，我建议您用我的折扣码 Brendan Hasty 试试 nordpass，您可以得到一个免费的月度试用，这样您就可以看到它的效果。如果您对我的频道感兴趣，您可以用两种方式来支持我，您可以通过下面的链接成为一个 YouTube 会员，或者在我的描述中看到我的 patreon 页面的链接，这两种方式都可以帮助支持这个内容，没有我的 patreons 或 YouTube 会员的支持，这种内容是不可能的。一如既往，保持安全，继续学习，下周见，再见。![]()
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