V形折板屋盖设计与施工规程 JGJ T21 93 众星建筑资源
郭宁军 薛宇迪 李亮 顾国园
摘要：随着国务院大力发展装配式建筑，传统V形折板有了新发展机遇。V形折板自70年代发展至今，逐渐成熟，应用范围也不断扩大。本文主要结合预应力V形折板的发展过程，阐述了预应力V形折板从制作到施工的具体做法以及注意事项，总结成功经验和失败教训，并对此类结构在设计中应该注意的问题进行了讨论。
关键词：预应力V形折板；优越性；施工工艺；防水保温；设计
1.前言
上世纪70年代以来，预应力V形折板（以下简称折板）在我国取得了较大的发展。折板首先应用于铁路系统，我国第一个折板诞生于北京铁路局昌平构件厂。此后，郑州铁路局勘察设计所设计了悬臂6m的折板挑檐结构（如图1所示）。上世纪70年代末，折板结构首次应用到大跨度建筑，在北京进行了27m跨度的折板实验，实验结果满足设计要求。折板因其优越性被广泛应用于众多的影剧院、展览馆、仓库、工业厂房等。除了屋盖之外，折板还在其他工程结构中得到广泛应用，比如折板基础、折板挡土墙、折板水池等。
2.折板的优点
折板符合安全可靠、经济合理、技术先进和施工方便的要求，是一种适合我国国情的建筑构件。折板是平面生产的空间结构，它在使用过程中是空间结构，在制作过程中是平面结构，这就是大大简化了制作工艺。
折板的优点主要体现在以下几个方面：1）生产制作简单折板一般在长线法台座上重叠生产。台座分为墩式和支撑式两种，支撑式台座可以拆装（如图2，3所示），方便大跨度折板就地制作。并且折板的制作不需要胎膜，台座可以利用混凝土地坪制作，简单易建；2）抗震性能好
1976年发生唐山地震时，距离唐山25公里处的两栋折板建筑下部结构损坏严重，但是整个屋盖基本完好，充分体现了折板的抗震能力；3）材料来源容易混凝土一般为300号～400号，钢筋类型少，并且多为小直径钢筋，施工中容易配套；4）预应力张拉容易，所需的张拉设备简单；5）.吊装快，吊装过程中不需要复杂的支撑系统，只需要简单的临时固定系杆。
3.折板的施工工艺
折板在实际施工中主要涉及制作、运输、吊装灌缝等过程。
3.1折板制作
根据折板的特点，生产时采用长线法重叠生产。生产时先由木工支模，然后涂刷隔离层，待隔离剂稍干之后进行预应力布丝作业，之后进行张拉根据设计要求，在预应力布丝之前或张拉之后铺点焊钢筋网片，待全部预应力钢丝张拉完成后将钢筋网片和预应力钢丝绑扎。
折板生产制作过程中，还有以下几点注意事项：1）隔离剂要涂刷均匀，不要漏涂，不然又可能造成折板与下层板粘结以致于起吊困难；2）铺设钢丝应在隔离剂干燥后进行，避免钢丝上粘上隔离剂影响锚固效果；3）生产过程中必须注意的是钢丝的预应力张拉值达到设计要求，混凝土等级、密实度和水灰比要严格控制；4）切断预应力钢丝时应先从张拉台中部切断，然后自折板横断面的两侧对称向中间将预应力钢丝间隔切断，这样可以防止预拉力使折板在台座上向侧向扭动或突然放松预应力造成板断纵向裂纹。
3.2折板运输
大跨度折板的运输是比较困难的问题，目前一般采用载重汽车运输，装车时不得用木楔等物打紧，因为它容易脱落。根据经验，一般运输时采用“A”形支架（如图4所示）。
3.3吊装灌缝
为了省去施工现场的二次堆放，折板一般由运输车直接向厂房上吊装，吊具如图5所示。这种吊具能够使得吊装过程中各个吊点受力均匀并且就位比较方便。吊装就位之后就是灌缝，灌缝是折板施工中较为重要的环节，是使得折板形成一个整体，共同进行工作的关键程序。灌缝应尽量做到上边缘成一条缝，不得出现两头宽中间窄的情况。目前一般采用吊挂模板的方法进行灌缝施工，灌缝之前可以刷一道水泥浆以加强新老混凝土的结合。
4.设计时应注意的问题
4.1截面形状对承载力的影响
目前，国内的大跨度折板结构中一般使用A形（图6a）、V形（图6b）、W形（图6c）、Y形（图6d）以及T形（图6e）较多。
A形、W形以及T形截面的受压区具有较大的侧向刚度，在折板制作、吊装等构件独立工作阶段不会出现局部侧弯失稳的问题，因此其承载力会优于V形和Y形截面。
V形和Y形折板的接合部位于波峰处，优点是防水处理简单便捷，且不容易渗漏。但是在工作时，上部受压区没有侧向支撑，侧向刚度较差，使得其承载力较差。
4.2折板的整体扭转失稳
对于大跨度的折板结构来说，其理论基础应该是薄壁结构理论。实践证明，在局部失稳得到保证的情况下，折板结构的破坏大多为整体失稳破坏。
因此在进行大跨度预应力V形折板的结构设计时，除了按照现行的规范所规定的对正截面设计值、斜截面设计值进行计算外，还应该对构件单独工作时的整体失稳临界力进行计算，避免发生扭转失稳破坏。
折板的纵向裂缝主要来自于截面的相对扭转变形。折板截面的相对扭转变形，将引起杆件截面下部向翼板产生对称的横向弯曲变形，由于两侧翼板通常较薄，从而引起侧向开裂，形成纵向裂缝。纵向裂缝会削弱折板截面的刚度，导致承载力降低。
4.3翼板宽厚比对承载力的影响
发展初期，折板仅仅应用在中小跨度的建筑中，但经过多年的发展，目前折板已经广泛应用于24米及以上的大跨度结构中。随着跨度的不断发展，折板翼板的宽厚比已经接近《V形折板屋盖设计与施工规程》（JGJ/T21-93）所规定的b/t≦40的限值。
侧向翼板对折板的稳定起到横向支撑作用，侧向翼板如果没有足够的平面外抗弯刚度，就不能有效提供支撑作用，从而导致折板上部受压丧失稳定。因此在设计时考虑折板翼板宽厚比是保证折板结构整体稳定的重要条件。
4.4屋面防水
折板的屋面防水主要采用涂料防水和构件防水，一般工程上宜首先考虑涂料防水以便于保护板面，提高板面的抗渗能力。构件防水也在一些工程上得到了应用并且取得了较好的效果。也有工程在防水上将构件防水和涂料防水有效结合，在工程开始的一两年里使用构件防水，随后再涂刷防水涂料。
4.5屋面保温隔热
一种方法是在制作折板时将保温材料作底模与V性形折板粘贴在一起。另一种方法是在V形折板下做吊顶，在吊顶之上铺放松散材料。也有在V形折板上平铺混凝土薄板，在薄板和折板之间形成空气夹层，利用空气夹层的隔热作用起到保温的作用。在南方多雨地区的个别工程上，普遍在V形折板上蓄水，起到隔热作用。
5.结语
目前我国建筑行业正向着绿色建筑和建筑产业现代化发展转型，政府大力发展装配式建筑。国务院在《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中也提出力争用10年左右时间使装配式建筑占新建建筑的比例达30%。预应力V形折板自从上世纪70年代取得发展以来至今已经有40余年的时间。这段时间里折板结构已经形成了成熟的设计、施工和维护体系，被广泛用于众多的影剧院、展览馆等现代化建筑中。其在大跨度建筑上体现出来的预制化、装配化、省材和建设周期短等特点充分满足当前国家对于建设行业的要求，相信预应力V形折板必将迎来新的春天。但是施工中大跨度折板结构体系垮塌的事故还是会有发生，并且随着社会的进步，随着大家对建筑要求的提高，这些对折板的设计和施工提出了更高的要求。
