CN105756252A - 一种预应力混凝土桁架叠合板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种预应力混凝土桁架叠合板及其制作方法，包括混凝土底板，混凝土底板上设置桁架，所述桁架包括上弦杆，上弦杆两侧分别设置第一腹杆和第二腹杆，第一腹杆和第二腹杆均是连续弯折的钢筋，第一腹杆和第二腹杆顶部弯折处与上弦杆外壁连接，在起吊设备抓取上弦杆进行吊运时，混凝土底板内的腹杆、横向辅助钢筋和预应力纵筋均受力，能够避免腹杆单独受力而从混凝土底板10内脱出等。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑用混凝土桁架叠合板，具体地说是一种预应力混凝土桁架叠合板及其制作方法。
背景技术
近年来混凝土桁架叠合板在建筑行业内大量使用，这种产品能够减少施工过程中的湿作业步骤及施工模板、脚手架的用量，减少人工消耗、降低施工难度、提升施工效率。现有的混凝土桁架叠合板预先制作由上弦杆、腹杆和下弦杆组成的桁架，混凝土底板浇注时将下弦杆和部分腹杆埋入混凝土底板内，形成混凝土桁架叠合板，下弦杆同时作为混凝土底板的纵向内筋。这种结构的混凝土桁架叠合板需保证混凝土底板的厚度在60mm以上，否则底板会出现扭曲，无法满足建筑施工过程中对叠合板刚度的要求，而混凝土底板的厚度越大，其自重就越大，从而增加了建筑物整体结构的自重，导致梁、柱、墙等基础结构构件的体积增大，降低了建筑物室内面积的利用率及层高净空，并且这种混凝土桁架叠合板自身的强度也有限，在运输和安装过程中容易产生裂缝，次品率较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种预应力混凝土桁架叠合板及其制作方法，它能够解决现有技术存在的不足。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种预应力混凝土桁架叠合板，包括混凝土底板，混凝土底板上设置桁架，所述桁架包括上弦杆，上弦杆两侧分别设置第一腹杆和第二腹杆，第一腹杆和第二腹杆均是连续弯折的钢筋，第一腹杆和第二腹杆顶部弯折处与上弦杆外壁连接，第一腹杆和第二腹杆底部弯折处预埋入混凝土底板内部，混凝土底板内部设置多条预应力纵筋，各预应力纵筋的长度方向与上弦杆的长度方向平行，混凝土底板两端内部各设置1-5条横向钢筋，各横向钢筋的长度方向均与预应力纵筋的长度方向垂直，第一腹杆和第二腹杆两端底部第1-3个弯折处的混凝土底板内设置横向辅助钢筋，各横向辅助钢筋的长度方向与均预应力纵筋的长度方向垂直，各横向辅助钢筋均从第一腹杆和第二腹杆底部弯折处的夹角上方穿过，横向辅助钢筋位于预应力纵筋远离上弦杆的一侧。所述上弦杆是圆筒形的钢管。所述上弦杆的钢管内腔中浇注填充料。硬质填充料中预埋桁架预应力钢筋，桁架预应力钢筋的长度方向与上弦杆的长度方向平行。所述上弦杆的钢管外直径为20mm-100mm、钢管壁厚为8mm-30mm。所述横向钢筋位于预应力纵筋靠近上弦杆的一侧。
一种预应力混凝土桁架叠合板的制作方法，包括以下步骤：
①在混凝土模具中并排放置多条预应力钢筋，预应力钢筋的直径为4.8mm-16mm；
②使用钢筋张拉机在各预应力钢筋两端施加拉力，各预应力钢筋上施加的拉力值为自身抗拉强度的0.4倍-0.75倍；
③向混凝土模具内放置桁架，桁架包括上弦杆和两侧的腹杆，使桁架的腹杆底部弯折处位于混凝土模具内，桁架的腹杆上部以及桁架的上弦杆位于混凝土模具外部，桁架的长度方向与各预应力钢筋的长度方向平行；
④向混凝土模具内放置横向钢筋和横向辅助钢筋，横向钢筋和横向辅助钢筋的长度方向均与各预应力钢筋垂直，横向钢筋位于预应力上侧靠近混凝土模具两端部的位置，横向辅助钢筋从各腹杆两端底部第1-3个弯折处的夹角内穿过，并位于各预应力钢筋下侧；
⑤向混凝土模具内浇注混凝土并完成养护，使模具内形成的混凝土底板与桁架叠合；
⑥将混凝土底板两端的预应力钢筋剪断；
⑦使用起吊设备将混凝土与桁架一起从混凝土模具内吊出，即得到预应力混凝土桁架叠合板。
所述桁架的上弦杆是圆筒形的钢管，钢管外直径为20mm-100mm、钢管壁厚为8mm-30mm，经步骤①-⑦得到预应力混凝土桁架叠合板后，在上弦杆的空腔内穿入直径为4.8mm-8.8mm的桁架预应力钢筋，并使用钢筋张拉机在桁架预应力钢筋两端施加拉力，然后向上弦杆的空腔内浇注填充料，待填充料凝固后从上弦杆两端剪断桁架预应力钢筋，桁架预应力钢筋上施加的拉力值为混凝土底板浇注前预应力纵筋上施加拉力值的45%-55%。
所述桁架的上弦杆是圆筒形的钢管，钢管外直径为45mm，钢管壁厚为12mm，经步骤①-⑦得到预应力混凝土桁架叠合板后，在上弦杆的空腔内穿入直径为5.6mm的桁架预应力钢筋，并使用钢筋张拉机在桁架预应力钢筋两端施加拉力，然后向上弦杆的空腔内浇注填充料，待填充料凝固后从上弦杆两端剪断桁架预应力钢筋，桁架预应力钢筋上施加的拉力值为混凝土底板浇注前预应力纵筋上施加拉力值的50%。
本发明的优点在于：在混凝土桁架叠合板的混凝土底板内预埋多条预应力纵筋，各预应力纵筋形成的预应力能够使混凝土底板的自身结构更加紧凑，大幅提升混凝土底板自身的刚度及强度，混凝土底板的厚度在30mm以内即可满足建筑施工过程中对叠合板刚度的要求，不会出现扭曲变形，运输及安装过程中不易产生裂缝，混凝土底板的自重降低了50%以上，能够有效降低建筑物整体结构自重，提升建筑物室内面积的利用率及层高净空。桁架制作时省去了下弦杆结构，简化了桁架的制作步骤，节省了混凝土及钢筋用量，混凝土桁架叠合板自身制造成本可降低20%以上。所述横向钢筋位于混凝土底板两端位置，对混凝土底板两端的混凝土进行加强，能够防止起吊设备的抓取装置损坏混凝土底板，同时还能够防止混凝土底板两端的混凝土在承受预应力钢筋的作用力时发生破碎或变形，能够进一步减少混凝土底板的厚度，所述横向辅助钢筋使腹杆与各预应力纵筋相互联系，在起吊设备抓取上弦杆进行吊运时，混凝土底板内的腹杆、横向辅助钢筋和预应力纵筋均受力，能够避免腹杆单独受力而从混凝土底板10内脱出等。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是图1的俯视结构示意图；
图3是图1中A-A剖视放大结构示意图；
图4是本发明所述上弦杆的钢管中浇注填充料的结构示意图；
图5是本发明所述上弦杆的钢管中设置桁架预应力钢筋并浇注填充料的结构示意图。
具体实施方式
本发明所述的一种预应力混凝土桁架叠合板包括混凝土底板10，混凝土底板10上设置桁架，所述桁架包括上弦杆1，上弦杆1两侧分别设置第一腹杆2和第二腹杆3，第一腹杆2和第二腹杆3均是连续弯折的钢筋，第一腹杆2和第二腹杆3顶部弯折处与上弦杆1外壁连接，第一腹杆2和第二腹杆3底部弯折处预埋入混凝土底板10内部，混凝土底板10内部设置多条预应力纵筋4，各预应力纵筋4的长度方向与上弦杆1的长度方向平行，混凝土底板10两端内部各设置1-5条横向钢筋5，各横向钢筋5的长度方向均与预应力纵筋4的长度方向垂直，第一腹杆2和第二腹杆3两端底部第1-3个弯折处的混凝土底板10内设置横向辅助钢筋6，各横向辅助钢筋6的长度方向与均预应力纵筋4的长度方向垂直，各横向辅助钢筋6均从第一腹杆2和第二腹杆3底部弯折处的夹角上方穿过，横向辅助钢筋6位于预应力纵筋4远离上弦杆1的一侧。本发明所述混凝土底板10内的多条预应力纵筋4形成的预应力能够使混凝土底板10的自身结构更加紧凑，大幅提升混凝土底板10自身的刚度及强度，混凝土底板10的厚度在30mm以内即可满足建筑施工过程中对叠合板刚度的要求，不会出现扭曲变形，运输及安装过程中不易产生裂缝，混凝土底板10的自重降低了50%以上，能够有效降低建筑物整体结构自重，提升建筑物室内面积的利用率及层高净空。桁架制作时省去了下弦杆结构，简化了桁架的制作步骤，节省了混凝土及钢筋用量，混凝土桁架叠合板自身制造成本可降低20%以上。所述横向钢筋5位于混凝土底板10两端位置，对混凝土底板10两端的混凝土进行加强，能够防止起吊设备的抓取装置损坏混凝土底板10，同时还能够防止混凝土底板10两端的混凝土在承受预应力钢筋的作用力时发生破碎或变形，能够进一步减少混凝土底板10的厚度。所述横向辅助钢筋6使第一腹杆2、第二腹杆3与各预应力纵筋4相互联系，在起吊设备抓取上弦杆1进行吊运时，混凝土底板10内的腹杆、横向辅助钢筋6和预应力纵筋4均受力，避免腹杆单独受力而从混凝土底板10内脱出。
本发明所述上弦杆1可以是圆筒形的钢管。该结构能够大幅增强本发明桁架部分的抗弯曲强度，从而使桁架叠合板的承重性能得到有效提升，施工作业时可减少叠合板下方的支撑件数量，提升施工效率。
本发明为进一步增强桁架部分的抗弯曲强度，可在所述上弦杆1的钢管内腔中浇注填充料7。所述填充料7可以是水泥砂浆或混凝土。
本发明还可在硬质填充料7中预埋桁架预应力钢筋8，桁架预应力钢筋8的长度方向与上弦杆1的长度方向平行。桁架预应力钢筋8能够提升本发明桁架部分的刚度，有利于保持混凝土底板10的平整度，抵消混凝土底板10添加预应力纵筋4后可能产生的自身起拱现象。
本发明所述上弦杆1的钢管优选的外直径为20mm-100mm、钢管壁厚为8mm-30mm。上弦杆1的钢管内腔中不填充硬质填充料7时，可适当选用较大直径及较大壁厚的钢管以保证强度，上弦杆1的钢管内腔中填充硬质填充料7时，可适当选用较小直径及较小壁厚的钢管以减轻重量、降低成本。
本发明所述横向钢筋能够防止混凝土底板10端部的混凝土在预应力的作用下破碎或变形，混凝土底板10两端的预应力钢筋剪断时，由于混凝土底板10仍位于混凝土模具内，混凝土底板10底面与混凝土模具紧密接触，混凝土模具能够保持混凝土底板10底面的混凝土不会发生破碎或变形，因此本发明优选将所述横向钢筋5设置在预应力纵筋4靠近上弦杆1的一侧。该结构有针对性的增强混凝土底板10顶面的强度，与横向钢筋5设置在预应力纵筋4靠近混凝土底板10底面一侧的结构相比，混凝土底板10的厚度可减少10%-15%。
本发明所述的一种预应力混凝土桁架叠合板的制作方法，包括以下步骤：
①在混凝土模具中并排放置多条预应力钢筋，预应力钢筋的直径为4.8mm-16mm；
②使用钢筋张拉机在各预应力钢筋两端施加拉力，各预应力钢筋上施加的拉力值为自身抗拉强度的0.4倍-0.75倍；
③向混凝土模具内放置桁架，桁架包括上弦杆和两侧的腹杆，使桁架的腹杆底部弯折处位于混凝土模具内，桁架的腹杆上部以及桁架的上弦杆位于混凝土模具外部，桁架的长度方向与各预应力钢筋的长度方向平行；
④向混凝土模具内放置横向钢筋和横向辅助钢筋，横向钢筋和横向辅助钢筋的长度方向均与各预应力钢筋垂直，横向钢筋位于预应力上侧靠近混凝土模具两端部的位置，横向辅助钢筋从各腹杆两端底部第1-3个弯折处的夹角内穿过，并位于各预应力钢筋下侧；
⑤向混凝土模具内浇注混凝土并完成养护，使模具内形成的混凝土底板与桁架叠合；
⑥将混凝土底板两端的预应力钢筋剪断；
⑦使用起吊设备将混凝土与桁架一起从混凝土模具内吊出，即得到预应力混凝土桁架叠合板。
本发明所述的上述方法在混凝土底板10内预埋多条预应力纵筋4，各预应力纵筋4形成的预应力能够使混凝土底板10的自身结构更加紧凑，大幅提升混凝土底板10自身的刚度及强度，混凝土底板10的厚度在30mm以内即可满足建筑施工过程中对叠合板刚度的要求，不会出现扭曲变形，运输及安装过程中不易产生裂缝，混凝土底板10的自重降低了50%以上，能够有效降低建筑物整体结构自重，提升建筑物室内面积的利用率及层高净空。桁架制作时省去了下弦杆结构，简化了桁架的制作步骤，节省了混凝土及钢筋用量，混凝土桁架叠合板自身制造成本可降低20%以上。所述横向钢筋5位于混凝土底板10两端位置，对混凝土底板10两端的混凝土进行加强，能够防止起吊设备的抓取装置损坏混凝土底板10，同时还能够防止混凝土底板10两端的混凝土在承受预应力钢筋的作用力时发生破碎或变形，能够进一步减少混凝土底板10的厚度。横向钢筋5设置在混凝土底板10上侧能够增强混凝土底板10顶面的强度，与横向钢筋5设置在预应力纵筋4靠近混凝土底板10底面一侧的结构相比，混凝土底板10的厚度可更进一步减少10%-15%。所述横向辅助钢筋6使第一腹杆2、第二腹杆3与各预应力纵筋4相互联系，在起吊设备抓取上弦杆1进行吊运时，混凝土底板10内的腹杆、横向辅助钢筋6和预应力纵筋4均受力，避免腹杆单独受力而从混凝土底板10内脱出。
本发明为进一步增强桁架部分的抗弯曲强度，可采用下述方法：
所述桁架的上弦杆是圆筒形的钢管，钢管外直径为20mm-100mm、钢管壁厚为8mm-30mm，经步骤①-⑦得到预应力混凝土桁架叠合板后，在上弦杆的空腔内穿入直径为4.8mm-8.8mm的桁架预应力钢筋，并使用钢筋张拉机在桁架预应力钢筋两端施加拉力，然后向上弦杆的空腔内浇注填充料，待填充料凝固后从上弦杆两端剪断桁架预应力钢筋，桁架预应力钢筋上施加的拉力值为混凝土底板浇注前预应力纵筋上施加拉力值的45%-55%。所述填充料可以是水泥砂浆或混凝土，桁架预应力钢筋8能够提升本发明桁架部分的刚度，有利于保持混凝土底板10的平整度，抵消混凝土底板10添加预应力纵筋4后可能产生的自身起拱现象。
本发明所述上弦杆、预力钢筋及桁架预应力钢筋的最佳设计方案为：所述桁架的上弦杆是圆筒形的钢管，钢管外直径为45mm，钢管壁厚为12mm，经步骤①-⑦得到预应力混凝土桁架叠合板后，在上弦杆的空腔内穿入直径为5.6mm的桁架预应力钢筋，并使用钢筋张拉机在桁架预应力钢筋两端施加拉力，然后向上弦杆的空腔内浇注填充料，待填充料凝固后从上弦杆两端剪断桁架预应力钢筋，桁架预应力钢筋上施加的拉力值为混凝土底板浇注前预应力纵筋上施加拉力值的50%。上述方法制作的预应力桁架叠合板的自重及强度能够达到最佳比例，承压性能及制作成本能够达到最优的性价比，并且混凝土底板的板面平整度高、次品率低。
Claims (9)
1.一种预应力混凝土桁架叠合板，包括混凝土底板（10），混凝土底板（10）上设置桁架，其特征在于：所述桁架包括上弦杆（1），上弦杆（1）两侧分别设置第一腹杆（2）和第二腹杆（3），第一腹杆（2）和第二腹杆（3）均是连续弯折的钢筋，第一腹杆（2）和第二腹杆（3）顶部弯折处与上弦杆（1）外壁连接，第一腹杆（2）和第二腹杆（3）底部弯折处预埋入混凝土底板（10）内部，混凝土底板（10）内部设置多条预应力纵筋（4），各预应力纵筋（4）的长度方向与上弦杆（1）的长度方向平行，混凝土底板（10）两端内部各设置1-5条横向钢筋（5），各横向钢筋（5）的长度方向均与预应力纵筋（4）的长度方向垂直，第一腹杆（2）和第二腹杆（3）两端底部第1-3个弯折处的混凝土底板（10）内设置横向辅助钢筋（6），各横向辅助钢筋（6）的长度方向与均预应力纵筋（4）的长度方向垂直，各横向辅助钢筋（6）均从第一腹杆（2）和第二腹杆（3）底部弯折处的夹角上方穿过，横向辅助钢筋（6）位于预应力纵筋（4）远离上弦杆（1）的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种预应力混凝土桁架叠合板，其特征在于：所述上弦杆（1）是圆筒形的钢管。
3.根据权利要求2所述一种预应力混凝土桁架叠合板，其特征在于：所述上弦杆（1）的钢管内腔中浇注填充料（7）。
4.根据权利要求3所述的一种预应力混凝土桁架叠合板，其特征在于：硬质填充料（7）中预埋桁架预应力钢筋（8），桁架预应力钢筋（8）的长度方向与上弦杆（1）的长度方向平行。
5.根据权利要求2、3或4任一项所述的一种预应力混凝土桁架叠合板，其特征在于：所述上弦杆（1）的钢管外直径为20mm-100mm、钢管壁厚为8mm-30mm。
6.根据权利要求1所述的一种预应力混凝土桁架叠合板，其特征在于：所述横向钢筋（5）位于预应力纵筋（4）靠近上弦杆（1）的一侧。
7.一种预应力混凝土桁架叠合板的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
①在混凝土模具中并排放置多条预应力钢筋，预应力钢筋的直径为4.8mm-16mm；
②使用钢筋张拉机在各预应力钢筋两端施加拉力，各预应力钢筋上施加的拉力值为自身抗拉强度的0.4倍-0.75倍；
③向混凝土模具内放置桁架，桁架包括上弦杆和两侧的腹杆，使桁架的腹杆底部弯折处位于混凝土模具内，桁架的腹杆上部以及桁架的上弦杆位于混凝土模具外部，桁架的长度方向与各预应力钢筋的长度方向平行；
④向混凝土模具内放置横向钢筋和横向辅助钢筋，横向钢筋和横向辅助钢筋的长度方向均与各预应力钢筋垂直，横向钢筋位于预应力上侧靠近混凝土模具两端部的位置，横向辅助钢筋从各腹杆两端底部第1-3个弯折处的夹角内穿过，并位于各预应力钢筋下侧；
⑤向混凝土模具内浇注混凝土并完成养护，使模具内形成的混凝土底板与桁架叠合；
⑥将混凝土底板两端的预应力钢筋剪断；
⑦使用起吊设备将混凝土与桁架一起从混凝土模具内吊出，即得到预应力混凝土桁架叠合板。
8.根据权利要求7所述的一种预应力混凝土桁架叠合板的制作方法，其特征在于：所述桁架的上弦杆是圆筒形的钢管，钢管外直径为20mm-100mm，钢管壁厚为8mm-30mm，经步骤①-⑦得到预应力混凝土桁架叠合板后，在上弦杆的空腔内穿入直径为4.8mm-8.8mm的桁架预应力钢筋，并使用钢筋张拉机在桁架预应力钢筋两端施加拉力，然后向上弦杆的空腔内浇注填充料，待填充料凝固后从上弦杆两端剪断桁架预应力钢筋，桁架预应力钢筋上施加的拉力值为混凝土底板浇注前预应力纵筋上施加拉力值的45%-55%。
9.根据权利要求7所述的一种预应力混凝土桁架叠合板的制作方法，其特征在于：所述桁架的上弦杆是圆筒形的钢管，钢管外直径为45mm，钢管壁厚为12mm，经步骤①-⑦得到预应力混凝土桁架叠合板后，在上弦杆的空腔内穿入直径为5.6mm的桁架预应力钢筋，并使用钢筋张拉机在桁架预应力钢筋两端施加拉力，然后向上弦杆的空腔内浇注填充料，待填充料凝固后从上弦杆两端剪断桁架预应力钢筋，桁架预应力钢筋上施加的拉力值为混凝土底板浇注前预应力纵筋上施加拉力值的50%。
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