CN104032870B - 一种装配整体式密肋箱形复合楼板 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
[0001]本发明属于预制装配式混凝土结构件，尤其是涉及一种装配整体式复合楼板。
背景技术
[0002] 建筑工业化是我国建筑业的发展方向(建设部
[1995]188号文件《建筑工业化发展纲要》)。目前能够促使建筑工业化又好又快发展较为理想的体系有预制混凝土PC(Precast Concrete)体系和SI体系，(SI体系，即结构部分Skeleton和配套装修部分Inf ill分离的建造体系)。
[0003] PC(Precast Concrete)体系，即预制混凝土结构体系作为一种符合工业化生产方式的结构形式，具有施工速度快、劳动强度低、噪音污染少、湿作业少和产品质量易于控制等优点。采用预制装配的建筑施工方法可以有效地节约资源和能源，提高材料在建筑节能和结构性能方面的利用率，克服施工场地和环境条件对施工的限制，减少现场施工的劳动力，减少建筑垃圾和施工对环境的不良影响，提高建筑物的结构性能。推广PC结构有利于实现“四节一环保”的绿色发展要求，实现低能耗、低排放的建造过程，能够促进我国建筑业的健康发展，实现预定的节能减排目标。
[0004] SI体系，日本于上世纪90年代研发的SI住宅建筑体系，兼备低能耗、高品质、长寿命、适应使用者生活变化的特点，并体现出资源循环型绿色建筑理念;传统的SI体系的结构部分通常采用现浇混凝土的形式，其外在表现为大开间、大进深的结构形式，楼盖的跨度一般较大，常见的楼盖形式为现浇预应力无梁楼盖、现浇密肋箱形复合楼盖等。
[0005]鉴于PC体系、SI体系各自的优点，现创造性地将PC、SI两种体系相结合，充分发挥两者的优势，即对SI体系的结构部分(S部分)采用预制混凝土(PC)技术进行预制，然后在施工现场进行装配，我们将这种采用了预制混凝土技术的SI体系称之为“大空间PCSim该“大空间PCSI”体系的楼盖一般具有大跨度的特征。
[0006]目前尚无现成的可应用于大空间PCSI体系的楼板产品，一方面，我国各地出台的装配式混凝土结构的相关规范、规程中的楼板多采用叠合楼板，叠合楼板具有整体性好、抗震性能优越等优点，但叠合楼板的缺点也很明显，如楼板的跨度一般有严格的限制，不适用于大开间、大进深的楼层结构，所以显然不能应用于新型的“大空间PCSI”体系。
[0007]另一方面，传统的普通预制预应力楼板制作简单，施工速度快，但存在承载力差、跨度小的缺点，更为重要的是，采用普通预制预应力楼板的楼盖具有整体性差的缺点，在地震作用下，楼板易发生落板、塌落等现象，给人民群众的生命财产造成极大危害，这点已在汶川地震、芦山地震中得到了充分证实。
[0008]最后，在传统梁板体系无法满足跨度和楼层净空要求的情况下，现浇式密肋复合空心楼盖体系虽然能满足大跨度、大开间的结构要求，但因其施工采用现浇的方式，所以仍存在现场混凝土浇筑量较大，施工速度慢，工人劳动强度高等弊病，而且高空施工时，混凝土的振捣质量难以保证，致使楼板上经常产生裂缝，影响结构的正常使用。一种钢筋混凝土空心楼板(专利申请号 201210295295.0、200510031895.6、201110101518.0)，实质上仅仅是采用了预制的、可组装的模壳。实际施工时，仍需在肋梁钢筋下侧布置底模板，然后按照现浇楼盖的施工方式进行施工；一种钢筋混凝土空心楼板及施工方法(专利申请号201010558041.4、201110099901.7、201110101206.Χ、201210295137.5)等，实质上仅是在模壳的形式上进行了创新，空心楼板的制作思路仍然是在肋梁下侧布置底模板，然后布置肋梁及面板，这类空心密肋板从受力角度来讲，属于双向板的范畴，施工时费工费时的弊病并未从根本上得到改善，因此上述的几种空心密肋楼盖的工业化生产水平不高，预制率低，不符合当前建筑工业化的趋势。
发明内容
[0009]本发明的目的是提出一种装配整体式密肋箱形复合楼板，既能快速施工，又能满足大跨度、高承载力的要求，同时具有较好的抗震能力，可广泛应用于装配整体式楼盖的结构中。
[0010]本发明目的是这样来实现的:一种装配整体式密肋箱形复合楼板(简称复合楼板)，其特征是:该一种装配整体式密肋箱形复合楼板主要由底层横向钢筋、底层联系钢筋、肋梁下层纵筋、肋梁箍筋、底层纵向钢筋、模壳、桁架筋、凸缘、顶层横向钢筋、契形槽和混凝土层(即混凝土板体)组成，所述的底层联系钢筋按设计自左至右地均布间隔铺设，且此底层联系钢筋为呈前后向的双钢筋，各底层联系钢筋的前端段、后端段均对称地分别向前上方向、后上方向作夹角为α的折弯而成为倾斜段，且此倾斜段的长度根据复合楼板的规格按设计计算确定，该倾斜段与水平面之间的夹角α的大小需根据契形槽的深度按设计确定，该倾斜段与水平面之间的夹角α的角度可为45° < α < 60° ,以使倾斜段的钢筋尽可能多地插入相邻的另外一块复合楼板上的契形槽中；设置倾斜段的目的是为了使倾斜段的钢筋插入相邻复合楼板上对应的契形槽中，增加复合楼板侧面钢筋的有效锚固长度，在后浇混凝土的作用下，使相邻两块复合楼板的底部牢靠搭接，增加各复合楼板的整体性；
[0011]在各两两相邻的底层联系钢筋之间按照设计分别铺设呈前后向的底层横向钢筋，在所述的各底层联系钢筋和底层横向钢筋上按设计由前往后地均布、间隔地铺设并绑扎肋梁下层纵筋，所述的肋梁下层纵筋为呈左右向的双钢筋，且此肋梁下层纵筋的左段和右段分别对称地外伸出复合楼板的混凝土板体，同时，此肋梁下层纵筋的左端段和右端段对称地分别向上折弯成为垂直段，此肋梁下层纵筋外伸出复合楼板的长度和垂直段的长度均根据复合楼板的规格按设计计算确定，设置垂直段的目的是为了增加复合楼板端部钢筋的有效锚固长度，同时使复合楼板与下部支撑的连接区域缩短，简化了连接处的施工；同时，在所述的各底层联系钢筋和底层横向钢筋上对应位于各两两相邻的肋梁下层纵筋之间按照设计均布铺设并绑扎底层纵向钢筋，此底层联系钢筋、底层横向钢筋、肋梁下层纵筋和底层纵向钢筋组成了本复合楼板的下层钢筋网；
[0012]此外，按照设计在所述的各底层联系钢筋、底层横向钢筋上均布间隔地成行成列绑扎垂直向上的且呈直角η形的肋梁箍筋，此肋梁箍筋的数量、高度根据复合楼板的规格按设计计算确定；
[0013]然后，按照设计在所述的各肋梁下层纵筋、底层纵向钢筋上成行成列地均布放置模壳，并将各模壳绑扎固定在复合楼板的下层钢筋网上，固定好模壳，所述的模壳为长方体或者立方体，此模壳可为中空或实心，在模壳的内部也可填充保温隔热材料，从而使复合楼板的保温隔热性能更好；
[0014]在所述的同列的(即前后向上的)各肋梁箍筋的上段上按照设计高度铺设并绑扎顶层横向钢筋，并在所述的各顶层横向钢筋的底部穿装并绑扎桁架筋，此桁架筋间隔均布地由前往后铺设，桁架筋的设置使复合楼板的纵向抗弯刚度大大提高，进一步加大复合楼板的跨度，同时可使复合楼板形成叠合楼板，这样，所述的底层联系钢筋、底层横向钢筋、肋梁下层纵筋、底层纵向钢筋、肋梁箍筋、顶层横向钢筋和桁架筋组成了本复合楼板的钢筋骨架；
[0015]然后，采用常规的混凝土浇筑方法，浇筑混凝土层，即浇筑混凝土板体，将钢筋骨架和各模壳均浇筑在混凝土层中，并使所述的混凝土板体的前后两侧的底部对称地分别带有凸缘，且此前后凸缘的顶面均为内高外低的斜面，而凸缘的外侧面为垂直面，且此凸缘的垂直面的高度应大于或等于底层联系钢筋的混凝土保护层的厚度，此凸缘的外侧面可以使各复合楼板在紧密排放时，在两块复合楼板的相邻连接部位形成U形槽，方便后浇混凝土进行灌缝，同时，在此混凝土板体的前后两侧部对称地分别间隔设置契形槽，且所述的契形槽的位置与各底层联系钢筋的倾斜段的位置相对应一致，此契形槽的大小需根据楼板的规格按设计计算确定，此契形槽可为三棱柱状或四棱柱状或多棱柱状，此混凝土板体在浇筑过程中，混凝土板体的上表面宜设置成粗糙面，这样可以使后浇混凝土层与混凝土板体的结合更加牢靠，增加了楼盖的整体性。
[0016]本复合楼板制作时，按设计要求，先在台架上绑扎本复合楼板的下层钢筋，包括绑扎底层横向钢筋、底层联系钢筋、底层纵向钢筋和肋梁下层纵筋，接着按设计要求固定绑扎肋梁箍筋，待所有肋梁箍筋绑扎、固定好后，间隔地摆放模壳并固定，然后绑扎桁架筋，将顶层横向钢筋穿过桁架筋的底部，再后将顶层横向钢筋、肋梁箍筋、桁架筋进行绑扎，从而完成本复合楼板钢筋骨架的绑扎。
[0017]完成本复合楼板钢筋骨架的绑扎后，进行混凝土层的浇筑，混凝土层浇筑时，将混凝土板体的上表面设置成粗糙面，以利于叠合层混凝土与混凝土板体的结合，混凝土层浇筑完成后，进行养护，本复合楼板就制作完成。
[0018]装配本复合楼板时，先对预铺装的楼层进行满堂支护，然后依次吊装各复合楼板，吊装完成后(如图5所示)，在两两本复合楼板相邻的各契形槽内，分别将各底层联系钢筋的倾斜段对应地进行绑扎，并在各肋梁箍筋中穿装肋梁上层纵筋，然后穿装板间横向联系筋，将上述各钢筋进行绑扎完成后，对楼面浇筑后浇混凝土层，完成楼面叠合层的制作。
[0019]当叠合层混凝土浇筑后，两两相邻的本复合楼板之间的契形槽就形成了剪力键，增加了相邻复合楼板之间的抗剪性能，同时，在相邻复合楼板间因穿装了板间横向联系筋，且此板间横向联系筋与肋梁上层纵筋、桁架筋绑扎在一起，在复合楼板上部形成一钢筋网，在后浇混凝土层的作用下，本复合楼板与其上部的叠合层结合成一整体，大大地增加了楼盖整体的抗震性能。
[0020]本发明所提出的一种装配整体式密肋箱形复合楼板，箱体与肋梁共同受力，它具有预制构件工厂化加工、施工质量稳定、减少施工现场劳动强度和降低环境污染等优点，与传统的普通预制预应力楼板相比，具有以下显著优点:
[0021 ](一)现场施工速度快、缩短施工工期:
[0022]本发明所提出的一种装配整体式密肋箱形复合楼板，在工厂中预制，减少了施工现场钢筋绑扎和混凝土浇筑的工作量，从而能加快施工进度，采用本复合楼板的楼盖，在施工过程中基本上无需模板，施工工艺简单，能大大缩短施工周期。
[0023] (二)空心率大，自重轻、整体性好，抗震性能好:
[0024]本发明所提出的一种装配整体式密肋箱形复合楼板，通过在复合楼板中设置模壳，使本复合楼板的空心率大大提高，通过设置契形槽、底层联系钢筋、板间横向联系筋和后浇混凝土叠合层等一系列措施，保证了各复合楼板之间具有很好的整体性，有限元模拟计算充分证明了这一点，本发明所提出的复合楼板自重轻且承载力高，有良好的抗震性能。
[0025](三)隔热、保温、隔声:
[0026]本发明所提出的一种装配整体式密肋箱形复合楼板，通过在复合楼板中设置模壳，从而在混凝土板体中形成空腔，此空腔的存在，有利于隔声、隔热、保温，可大大减少当前现浇楼板隔音性能差的弊病。
[0027](四)刚度大、跨度大、承载力高、可灵活划分建筑空间:
[0028]本发明所提出的一种装配整体式密肋箱形复合楼板，具有底面平整、大空腔蜂窝构造、空间受力的特性，本复合楼板的整体刚度很大，在重载荷作用下，工程实测挠度一般都小于1/600，转角变形则更小，因此对楼盖边梁的扭转作用比普通楼板小。
[0029]其次，本发明所提出的一种装配整体式密肋箱形复合楼板，可以实现大跨度、大空间的建筑要求，非预应力的混凝土制成的新型装配整体式密肋箱形复合楼板，最大跨度可达13米，采用预应力的新型装配整体式密肋箱形复合楼板，最大跨度可达到18米，能满足建筑物多功能、多用途的需要。
[0030]再次，本发明所提出的一种装配整体式密肋箱形复合楼板，承载能力极高，其载荷可达到6.5吨/平方米以上。
[0031](五)建筑无需吊顶，便于管线布置:
[0032]本发明所提出的一种装配整体式密肋箱形复合楼板，可在横肋和纵肋之间进行灵活开口，将水、电管线布置在本复合楼板中间，可实现电线无凸出和同层排水的目标，从而使建筑物的外立面平整美观。
[0033]综上所述，本发明所提出的一种装配整体式密肋箱形复合楼板，技术先进，性能优异，可广泛应用于装配整体式楼盖结构中，具有广阔的工程应用前景。
[0034]现结合附图和实施例对本发明所提出的一种装配整体式密肋箱形复合楼板作进一步的说明。
附图说明
[0035]图1是本发明所提出的一种装配整体式密肋箱形复合楼板的立体示意图(带局部剖)。
[0036]图2是图1中的A—A剖面示意图。
[0037]图3是是图1中件1、件2、件3、件5的立体布置示意图。
[0038]图4是本发明所提出的一种装配整体式密肋箱形复合楼板中的件6:模壳的布置立体示意图。
[0039]图5是本发明所提出的一种装配整体式密肋箱形复合楼板的板之间作横向拼接时的示意图。
[0040]图1-图 5中:
[0041] 1、底层横向钢筋2、底层联系钢筋3、肋梁下层纵筋4、肋梁箍筋5、底层纵向钢筋6、模壳7、桁架筋8、凸缘9、顶层横向钢筋10、契形槽11、板间横向联系筋12、肋梁上层纵筋13后浇混凝土层。
具体实施方式
[0042]从图1-5中可以看出:一种装配整体式密肋箱形复合楼板(简称复合楼板)，其特征是:该一种装配整体式密肋箱形复合楼板主要由底层横向钢筋1、底层联系钢筋2、肋梁下层纵筋3、肋梁箍筋4、底层纵向钢筋5、模壳6、桁架筋7、凸缘8、顶层横向钢筋9、契形槽10和混凝土层(即混凝土板体)组成，所述的底层联系钢筋2按设计自左至右地均布间隔铺设，此底层联系钢筋2为呈前后向的双钢筋，且各底层联系钢筋2的前端段、后端段均对称地分别向前上方向、后上方向作夹角为α的折弯而成为倾斜段，此倾斜段的长度根据复合楼板的规格按设计计算确定，同时，该倾斜段与水平面之间的夹角α的大小需根据契形槽10的深度按设计确定，该倾斜段与水平面之间的夹角α的角度可为45° <60°，以使倾斜段的钢筋尽可能多地插入相邻的另外一块复合楼板上的契形槽10中；设置倾斜段的目的是为了使倾斜段的钢筋插入相邻复合楼板对应的契形槽10中，增加复合楼板侧面钢筋的有效锚固长度，在后浇混凝土的作用下，使相邻复合楼板的底部牢靠搭接，增加复合楼板的整体性；
[0043]在各两两相邻的底层联系钢筋2之间按照设计分别铺设呈前后向的底层横向钢筋I，在所述的各底层联系钢筋2和底层横向钢筋I上按设计由前往后地均布、间隔地铺设并绑扎肋梁下层纵筋3，所述的肋梁下层纵筋3为呈左右向的双钢筋，且此肋梁下层纵筋3的左段和右段分别对称地外伸出复合楼板的混凝土板体，同时，此肋梁下层纵筋3的左端段和右端段对称地分别向上折弯成为垂直段，此肋梁下层纵筋3外伸出复合楼板的混凝土板体的长度和垂直段的长度均根据复合楼板的规格按设计计算确定，设置该垂直段的目的是为了增加复合楼板端部钢筋的有效锚固长度，同时使复合楼板与下部支撑的连接区域缩短，简化了连接处的施工；同时，在所述的各底层联系钢筋2和底层横向钢筋I上对应位于各两两相邻的肋梁下层纵筋3之间按照设计均布铺设并绑扎底层纵向钢筋5，此底层联系钢筋2、底层横向钢筋1、肋梁下层纵筋3和底层纵向钢筋5组成了本复合楼板的下层钢筋网；
[0044]此外，按照设计在所述的各底层联系钢筋2、底层横向钢筋I上均布间隔地成行成列绑扎垂直向上的且呈直角η形的肋梁箍筋4，且此肋梁箍筋4的数量、高度均根据本复合楼板的规格按设计计算确定；
[0045]然后，按照设计，在所述的各肋梁下层纵筋3、底层纵向钢筋5上成行成列地均布放置模壳6，并将各模壳6均绑扎固定在本复合楼板的下层钢筋网上，固定好模壳6，所述的模壳6为长方体或者立方体，此模壳6可为中空或实心，在模壳6的内部也可填充保温隔热材料，从而使本复合楼板的保温隔热性能更好；
[0046]在所述的同列的(即前后向上的)各肋梁箍筋4的上段上按照设计高度铺设并绑扎顶层横向钢筋9，在所述的各顶层横向钢筋9的底部穿装并绑扎桁架筋7，所述的桁架筋7间隔均布地由前往后铺设，该桁架筋的7设置使本复合楼板的纵向抗弯刚度大大提高，进一步加大本复合楼板的跨度，同时可使本复合楼板形成叠合楼板，这样，所述的底层联系钢筋2、底层横向钢筋1、肋梁下层纵筋3、底层纵向钢筋5、肋梁箍筋4、顶层横向钢筋9和桁架筋7组成了本复合楼板的钢筋骨架；
[0047]然后，采用常规的混凝土浇筑方法，浇筑混凝土层，即浇筑混凝土板体，将所述的钢筋骨架和各模壳6均包容在混凝土层中，并使所述的混凝土板体的前后两侧的底部对称地分别带有凸缘8，且此前后凸缘的顶面均为内高外低的斜面，而凸缘8的外侧面为垂直面，且此凸缘8的垂直面的高度应大于或等于底层联系钢筋2的混凝土保护层的厚度，此凸缘8的外侧面使本复合楼板在紧密排放时，在两块复合楼板的相邻的连接部位形成U形槽，方便后浇混凝土进行灌缝，同时，在此混凝土板体的前后两侧部对称地分别间隔设置契形槽10，且所述的契形槽10的位置与各底层联系钢筋2的倾斜段的位置相对应一致，此契形槽10的大小需根据本复合楼板的规格按设计计算确定，此契形槽10可为三棱柱状或四棱柱状或多棱柱状，在混凝土板体的浇筑过程中，此混凝土板体的上表面宜设置成粗糙面，这样可以使后浇混凝土层与混凝土板体的结合更加牢靠，以增加楼盖的整体性。
[0048]本复合楼板制作时，按设计要求，先在台架上绑扎本复合楼板的下层钢筋，包括绑扎底层横向钢筋1、底层联系钢筋2、底层纵向钢筋5和肋梁下层纵筋3，接着固定绑扎肋梁箍筋4，待所有肋梁箍筋4绑扎固定好后，间隔地摆放模壳6，并固定模壳6，然后绑扎桁架筋7，将顶层横向钢筋9穿过桁架筋7的底部，再后将顶层横向钢筋9、肋梁箍筋4、桁架筋7进行绑扎，从而完成本复合楼板钢筋骨架的绑扎。
[0049]完成本复合楼板钢筋骨架的绑扎后，进行混凝土层的浇筑，混凝土层浇筑时，将混凝土板体的上表面设置成粗糙面，以利于叠合层混凝土与混凝土板体的结合，混凝土层浇筑完成后，进行养护，本复合楼板就制作完成。
[0050]装配本复合楼板时，先对预铺装的楼层进行满堂支护，然后依次吊装各复合楼板，吊装完成后(如图5所示)，在两两本复合楼板的各相邻的契形槽10内，分别将底层联系钢筋2的倾斜段对应地进行绑扎，并在各肋梁箍筋4中穿装肋梁上层纵筋12，然后穿装板间横向联系筋11，将上述各钢筋进行绑扎完成后，对楼面浇筑后浇混凝土层，完成楼面叠合层的制作。
[0051]当叠合层混凝土浇筑后，两两相邻的本复合楼板之间的各契形槽10就形成了剪力键，增加了相邻复合楼板之间的抗剪性能，同时，在相邻复合楼板间因穿装了板间横向联系筋U，该板间横向联系筋11与肋梁上层纵筋12、桁架筋7绑扎在一起，在本复合楼板的上部形成一钢筋网，在后浇混凝土层的作用下，本复合楼板与其上部的叠合层结合成一整体，大大地增加了楼盖整体的抗震性能。
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