双T板在单层工业厂房中的设计与应用

摘要：双 T 板结构体系具备良好的防火、防腐以及耐久性能。双 T 板可进行工厂化生产，其质量能够得到保障。并且施工周期较短，后期维护费用也较低。正因如此，双 T 板在工业厂房以及大跨度公共建筑的屋盖推广使用方面具有现实意义。

关键词：预应力混凝土；工业厂房；双T板；屋盖体系

引言

近年来，我国建设事业不断发展。工业建筑发展迅速，其中单层工业厂房作为目前较普遍采用的类型单层钢结构厂房施工组织设计，规模在不断扩大，形式也在不断创新。大跨度预应力双 T 板屋面体系的应用逐渐推广开来，尤其在一些对温度、湿度要求高，或者有腐蚀性介质，且不适合轻钢结构的环境中单层钢结构厂房施工组织设计，其应用更为广泛。本文将谈谈笔者近些年来在双 T 板单层工业厂房设计方面的体会，以及需要注意的一些问题，目的是供同行参考。

一、双T板的特点和使用范围

预应力混凝土双 T 板是用高强钢绞线或螺旋肋钢丝以及高性能混凝土生产出来的大型预制构件。它有着良好的结构力学性能，传力层次清晰，几何线条简洁。这种构件能够预制成大跨度、大覆盖面积，比较经济，是屋顶承重构件。双 T 板的翼缘能够被切割，板上可以开洞，施工起来很方便，属于新一代高效预应力混凝土预制构件。

单层工业厂房中，双 T 板适用于较大跨度。所以厂房能够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。它起到了屋架和屋面板的双重作用。这样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。借此可以取得较好的技术经济效果。

双 T 板结构体系的防火性能良好，防腐蚀性能良好，耐久性能良好。它适合在大跨度的工业厂房中使用，适合在高湿度的工业厂房中使用，适合在有腐蚀环境的工业厂房中使用。同时，它也适合在密封性较高的洁净厂房中使用。它的优点在于空间较为开阔，屋面构造较为简单，防火以及保温等方面容易进行处理；双 T 板具备在工厂进行生产的特点，质量能够得到保障，并且施工周期较短，后期的维护费用也较低。正因如此，双 T 板在工业厂房以及大跨度公共建筑的屋盖推广使用方面具有实际意义。与传统屋盖结构以及轻钢结构的单层工业厂房相比较而言，双 T 板拥有独特的、无法被替代的市场空间。

二、结构计算体系

传统的屋架加屋面板构成的屋盖体系，在理论上被公认为“无限刚屋盖”。排架结构有以下计算假定：其一，排架柱的上端与屋架（屋面梁）相铰接，下端固定在基础顶部；其二，屋架或屋面梁的轴向变形被忽略不计，也就是将横梁简化为刚性杆；在一个柱间范围内，只有一榀屋架会将水平力传递给排架柱，而屋盖的整体性是通过屋盖连接和支撑系统来保证的。

双 T 板屋盖体系由双 T 板与纵向梁构成。其传力路径为：把双 T 板的荷载传递到两端的纵梁，纵梁接着把荷载传递给柱子。纵梁和双 T 板共同组成一个空间体系。双 T 板工业厂房属于空旷的钢筋混凝土结构，梁上的荷载比较大，并且没有柱间支撑。按照其自身的结构受力形式，可以将其理解为框排架结构。双 T 板板面在跨度方向可被假定为无限刚。所以在跨度方向，符合排架的计算假定，能够按照单向排架来进行分析。而在柱距方向，则按框架结构进行分析。结构分析采用中国建筑科学研究院编制的 PKPM2010 系列模块（PK--框排架计算机辅助设计）。

纵梁按照连续梁进行计算。柱顶的纵梁，其一，需要满足支承双 T 板的受力需求；其二，要有足够的刚度，以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）规定，对于双 T 板在支座上的搁置长度 a 来说，不宜小于 250mm，这里的 L 取值范围是 18m 至 24m。中间跨柱顶纵梁要能满足搁置两侧双 T 板的宽度。边跨柱顶纵梁则需满足一侧双 T 板的搁置宽度以及屋面女儿墙的墙体宽度。所以，柱顶纵梁的宽度通常不小于 500mm，这样既能满足双 T 板的搁置长度要求，又能增加厂房的空间刚度。当檐口高度较高时，因为在柱距方向无法设置柱间支撑及系杆等支撑系统。除了柱顶纵梁之外，在柱子中部的适当标高位置（结合实际工程中的门窗洞口情况），会再加设一道纵向连续梁（梁宽与墙厚相同）。柱中纵梁的主要作用是减小柱平面外的计算长度，通过代替柱间支撑系统来增加柱距方向的整体刚度。此类有吊车梁的厂房，吊车梁能够起到减小柱平面外计算长度的作用，并且可以不再另外设置柱中纵梁。

因为结构形式具有特殊性，出于安全方面的考虑，结构构件不但要满足排架结构的要求，还得满足框架结构的要求。对于角柱以及变形缝两侧的柱，需要按照框架结构的抗震要求进行加强。例如在《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，在经过本规范第 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，还应当乘以不小于 1.10 的增大系数；第 9.1.11 条规定：两个主轴方向柱距都不小于 12m，没有桥式起重机并且没有柱间支撑的大柱网厂房，柱截面的抗震验算应当同时计算两个主轴方向的水平地震作用，并且要计入位移引起的附加弯矩。对于柱和基础来说，两个主轴方向都需要进行验算。不能像排架结构那样，只单独验算柱的跨度方向。

三、双T板屋盖设计及施工中的注意事项

双 T 板自重较大，所以吊装方案需组织论证通过后才可实施。尤其要注意对吊装场地地面进行压实和承载力检测，还要做好场地周边的排水工作，以防雨水浸泡。在双 T 板吊装过程中，必须保持平稳，避免急牵、冲击、受弯或扭曲的情况发生，要保证所有吊钩均匀受力，并且宜采用专用吊具。

双 T 板肋梁端部的预埋件具有两个作用，一是与支座连接，二是作为预应力筋端部周围混凝土局部加强的措施。肋梁端部有四个支承面，这些支承面必须保持平整。如果支承面不平整，就应该用薄钢板垫平。垫平之后，再与支座混凝土梁进行连接。双 T 板肋梁两端的连接构造有三种形式。一种是两端焊接；另一种是一端焊接一端螺栓连接；还有一种是两端螺栓连接。具体选用时，应符合国标图集《预应力混凝土双 T 板》（08SG432-2、3）中的要求。吊装就位后先连接一端。屋面做法完成后再连接另一端。这样能避免双 T 板两端同时连接。当铺装荷载上去后，板的挠度会发生变化。而板内力会将肋梁端部的预埋件连接破坏。

外侧天沟防水层先进行虚铺，或者留出一定的变形余量。等到屋面做法完成，并且双 T 板肋梁两端都连接完毕之后再进行施工。这样做是为了防止在铺装荷载上去之后，双 T 板的挠度发生变化，从而将板端与支座混凝土梁处的防水层拉裂，导致出现漏水的现象。

5. 开洞不能伤及肋梁及横肋。

双 T 板经济实惠，屋面承载力预留的富余量较小。对于工业厂房而言，千万不能在屋面板上过多地增加管线的负重。关于双 T 板其他方面的构造措施，我在此不做过多阐述，具体应参照国标图集《预应力混凝土双 T 板》（08SG432-2、3）的要求来进行设计和施工。

四、结语

双 T 板结构设计中，关键在于选择正确的计算模型。在跨度方向，将其简化为排架进行计算；在柱距方向，简化为框架进行计算。并且两个主轴方向都应该进行验算，以此来确保安全。构造措施是保障双 T 板结构安全的重要方面，必须严格按照相应双 T 板图集的要求，采取各种安装和抗震构造措施，这样才能保证双 T 板结构的整体性和安全性。

双T 板具有很多优点，在工业建筑中的应用前景广阔。然而，也应看到双T 板存在不足。目前，规范中尚未有关于双T 板抗震性能的完善理论，双T 板在地震作用下的抗震性能还需进一步研究。随着研究的不断深入，双T 板将会有更大的适用性和发展空间。

参考文献

GB50011 - 2010 这一《建筑抗震设计规范》[s]，其出版地点为北京，由中国建筑工业出版社在 2010 年出版。

[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]

尚晓海和鲁海方结合“莱恩钢帘线股份有限公司大中拉车间”来对双 T 板单层工业进行分析。

厂房设计[J].科技信息，2011(26)

窦本良进行了预应力混凝土双 T 板在工业厂房的设计与施工工作。该成果发表于 2012 年第 3 期的《安徽建筑》杂志上。