双T板在单层工业厂房中的设计与应用
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摘要：双T板结构体系具有良好的防火、防腐和耐久性能，双T板具有工厂化生产，质量有保障，加上施工周期短，后期维护费用低的优势，因此双T板在在工业厂房及大跨度公共建筑的屋盖推广使用中具有现实意义
关键词：预应力混凝土；工业厂房；双T板；屋盖体系
中图分类号： TU378 文献标识码：A
引言
近年来，随着我国建设事业的发展，工业建筑的发展十分迅速，而单层工业厂房作为目前较为普遍采用的工业厂房，规模上不断扩大，形式上不断创新。大跨度预应力双T板屋面体系的应用逐步推广，特别是在一些对温度、湿度要求高或有腐蚀性介质而又不适合轻钢结构的环境中，应用更为广泛。本文谈一下笔者近几年来有关双T板单层工业厂房的设计体会及应注意的问题，以供同行参考。
一、双T板的特点和使用范围
预应力混凝土双T板是采用高强钢绞线或螺旋肋钢丝、高性能混凝土生产的大型预制构件。双T板具有良好的结构力学性能,明确的传力层次,简洁的几何线条,是一种可以预制成大跨度、大覆盖面积的比较经济的屋顶承重构件。双T板的翼缘可切割，板上可开洞，施工方便，为新一代高效预应力混凝土预制构件。
在单层工业厂房中，因双T板适用于较大跨度，厂房可选用较大的跨度或柱网，双T板横向搁置于托梁或承重墙上,起到了屋架和屋面板的双重作用，大大简化了传统工业厂房屋盖由屋架-屋面板-上下弦支撑所形成的复杂屋盖体系，借以取得较好的技术经济效果。
双T板结构体系具有良好的防火、防腐蚀和耐久性能，适合在大跨度、高湿度或有腐蚀环境的工业厂房中使用，也适合在密封性较高的洁净厂房中使用。它的优点是空间开阔，屋面简单，防火、保温等容易处理；双T板具有工厂化生产，质量有保障，加上施工周期短，后期维护费用低的优势，因此双T板在在工业厂房及大跨度公共建筑的屋盖推广使用中具有现实意义，与传统屋盖结构和轻钢结构的单层工业厂房相比，双T板有着独特的、不可替代的市场空间。
二、结构计算体系
传统的屋架加屋面板的屋盖体系，是理论上公认的“无限刚屋盖”，排架结构的计算假定有:①排架柱上端与屋架(屋而梁)铰接，下端固定于基础顶②屋架或屋面梁轴向变形忽略小计，即横梁简化为刚性杆；该体系在一个柱间范围内仅由一榀屋架将水平力传给排架柱，而屋盖的整体性则通过屋盖连接和支撑系统保证。
双T板屋盖体系由双T板和纵向梁组成，其传力路径是将双T板荷载传至两端纵梁，纵梁再将荷载传至柱子，纵梁和双T板组成一个空间体系。双T板工业厂房为空旷钢筋混凝土结构，梁上荷载较大，且无柱间支撑，按其自身的结构受力形式，可理解为框排架结构。在跨度方向，双T板板面可假定为无限刚，因此在跨度方向，符合排架的计算假定，可按单向排架进行分析；在柱距方向，按框架结构进行分析。采用中国建筑科学研究院编制的PKPM 2010系列模块（PK--框排架计算机辅助设计）进行结构分析。
纵梁按连续梁计算，柱顶纵梁不仅要满足支承双T板的受力要求，而且要有足够的刚度来抵抗柱距方向的变形。国标图集《预应力混凝土双T板》（08SG432-2、3）要求双T板在支座上的搁置长度a不宜小于250mm（18m≤L≤24m），中间跨柱顶纵梁需满足搁置两侧双T板的宽度，边跨柱顶纵梁需满足一侧双T板的搁置宽度和屋面女儿墙的墙体宽度，因此柱顶纵梁宽度一般不小于500mm，以满足双T板的搁置长度要求，同时也增加了厂房的空间刚度。当檐口高度较高时，由于在柱距方向，不能设置柱间支撑及系杆等支撑系统，除柱顶纵梁外，在柱子中部适当标高位置（结合实际工程中门窗洞口）在加设一道纵向连续梁（梁宽同墙厚），柱中纵梁主要是为减小柱平面外的计算长度，代替柱间支撑系统增加柱距方向的整体刚度而设置。对于有吊车梁的此类厂房，吊车梁也能起到减小柱平面外计算长度的作用，可不再另设柱中纵梁。
由于结构形式的特殊性，为安全起见，结构构件不仅需要满足排架结构的要求，仍需满足框架结构的要求，对于角柱及变形缝两侧的柱，需按框架结构的抗震要求加强，如《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中第6.2.6条规定：一、二、三、四级框架的角柱，经本规范第6.2.2、6.2.5、6.2.10条调整后的组合弯矩设计值、剪力设计值尚应乘以不小于1.10的增大系数；第9.1.11条规定：两个主轴方向柱距均不小于12m，无桥式起重机且无柱间支撑的大柱网厂房，柱截面抗震验算应同时计算两个主轴方向的水平地震作用，并应计入位移引起的附加弯矩。因此对于柱和基础而言，两个主轴方向都应该验算，而不应按排架结构单独只验算柱的跨度方向。
三、双T板屋盖设计及施工中的注意事项
由于双T板的自重较大，吊装方案应组织论证通过后方可实施，特别应注意吊装场地地面的压实和承载力检测及场地周边排水，防止雨水浸泡。双T板吊装时必须平稳，防止急牵、冲击、受弯或扭曲，应保证所有吊钩均匀受力，并宜采用专用吊具。
双T板肋梁端部的预埋件既起与支座连接的作用又作为预应力筋端部周围混凝土局部加强的措施，肋梁端部的四个支承面必须平整，否则应用薄钢板垫平，然后在与支座混凝土梁连接。双T板肋梁两端连接构造可分为两端焊接、一端焊接一端螺栓连接、两端螺栓连接三种构造形式，具体选用应符合国标图集《预应力混凝土双T板》（08SG432-2、3）中的要求。吊装就位后应先连接一端，待屋面做法完成后再连接另一端，避免双T板两端同时连接，铺装荷载上去后，板的挠度变化，板内力将肋梁端部的预埋件连接破坏。
外侧天沟防水层先虚铺或留出一定的变形余量，待屋面做法完成，双T板肋梁两端均连接完毕后再做，防止铺装荷载上去后双T板挠度变化，将板端与支座混凝土梁处的防水层拉裂，造成漏水的现象。
双T板板面开洞应符合下列要求：每个断面沿板宽方向只能开一个洞，沿板宽方向的洞宽不应大于800mm，洞宽沿跨度方向不宜大于2 m,且相邻洞口沿跨度方向的净距不应小于1m，开洞不应伤及肋梁及横肋。
双T板由于比较经济，屋面承载力所留富余量不大，对于工业厂房，切忌在屋面板上过多增加管线负重。双T板其他方面的构造措施，笔者在这里不在多述，具体参照国标图集《预应力混凝土双T板》（08SG432-2、3）的要求进行设计和施工。
四、结语
双T板结构设计，选择正确的计算模型是关键，跨度方向，简化为排架计算，柱距方向，简化为框架计算，两个主轴方向都应该验算，以保证安全。构造措施是保障，需严格按照相应双T板图集的要求采取各种安装和抗震构造措施，才能保证双T板结构的整体性、安全性。
虽然双T板有很多优点,在工业建筑大量应用前景广阔。但是还应该看到双T板的不足，目前,规范上尚无有关双T板抗震性能的完善的理论，双T板在地震作用下的抗震性能尚有待于进一步的研究，随着研究的深入，双T板将有着更大的适用性和发展空间。
参考文献
[1]GB 50011-2010 《建筑抗震设计规范》[s].北京：中国建筑工业出版社，2010
[2]08SG432 《预应力混凝土双T板》[s]
[3]L06GT08 《钢绞线预应力混凝土双T板》[s]
[4]尚晓海，鲁海方.结合“莱恩钢帘线股份有限公司大中拉车间”浅析双T板单层工业
厂房设计[J].科技信息，2011(26)
[5]窦本良.预应力混凝土双T板在工业厂房的设计与施工[J].安徽建筑，2012(3)