CN105952044B - 一种全预制预应力混凝土楼板结构及预应力装配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全预制预应力混凝土楼板结构及预应力装配方法，该结构包括预制楼板、支承构件和灌注于预制楼板和支承构件之间的后浇混凝土；在由支承构件(梁或墙)纵横交错形成的每一个支承区格内，都只包含一块完整的预制楼板。预制楼板内底部配有预应力钢筋，顶部配有普通钢筋，二者均沿板边伸出一定长度。该装配方法包括步骤：一、制作预制楼板；二、运输、吊装及施工支承预制楼板；三、在预制楼板上施加临时局部荷载；四、后浇板缝混凝土并养护；五、撤除临时局部荷载。本发明解决现有叠合楼板体系需要大量现场绑扎及现浇作业的不足，以及全预制楼板难以保证抗渗漏性及连接整体性的不足。
Description
技术领域
本发明涉及一种全预制预应力混凝土楼板结构及预应力装配方法，属于建筑工程技术领域。
背景技术
21世纪以来，随着人们对居住条件和生活环境的要求不断提升，建筑业飞速发展。然而建筑业的发展造成严重的资源耗费和环境污染，迫使人们寻求建筑业的新出路。以预制装配式混凝土结构为特征的建筑工业化是实现住宅产业化和建筑节能减排的有效途径之一。
在预制装配式混凝土结构中，楼板的预制装配率对整个结构的预制装配率起到决定性影响。目前，为了保证楼板的抗渗漏性以及整个结构的整体性，一般不采用全预制楼板方案，而是采用叠合楼板方案，即在工厂预制好叠合楼板中的预制底板并留好界面抗剪键，然后运输到现场支放就位后再绑扎板顶钢筋并整层现浇叠合层混凝土。
显然，叠合楼板方案仍然需要大量现场绑扎钢筋以及浇筑混凝土的作业，因而仍然不能充分契合建筑工业化的目标。解决这一问题的根本方案还是需要回到全预制楼板方案上，但如何保证装配部位的抗渗漏性及整体性是这一方案能否成功的关键。
预应力装配是现代装配式结构中的一种装配方式，它可以通过在装配部位建立起适当的预压应力而改善其抗渗漏性及整体性。然而对预制楼板来说，这种预应力装配效果在技术操作上并不容易实现：若采用传统的后张无粘结分散布束多跨连续张拉预应力技术，则需要在板缝内进行大量预应力筋的连接且要保证连接部位无粘结，这是很难做到的，且需要耗费大量的锚固及连接体系材料，同时由于预应力张拉还将在梁、柱或墙等其他结构构件中引起额外的次内力及次变形；若采用传统的后张有粘结集中布束多跨连续张拉预应力技术，则需要大量穿束及灌浆作业，同时也会在梁、柱或墙等其他结构构件中引起额外的次内力及次变形；而传统先张法技术只能用于预制板本身，其在连接部位是无法建立预应力的。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种全预制预应力混凝土楼板结构及预应力装配方法，解决现有叠合楼板体系需要大量现场绑扎及现浇作业的不足，以及全预制楼板难以保证抗渗漏性及连接整体性的不足。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种全预制预应力混凝土楼板结构，在由支承结构(梁或墙)纵横交错形成的每一个支承区格内，放置一个完整的预制楼板，支承结构和预制楼板之间通过后浇混凝土紧固连接为一体；
所述预制楼板内底部配置有长度方向和宽度方向的预应力钢筋，预应力钢筋垂直交错放置，长度方向的预应力钢筋贯穿预制楼板的长度，宽度方向的预应力钢筋贯穿预制楼板的宽度；预应力钢筋向外延伸至预制楼板外部的长度满足预制楼板连接(如机械连接、焊接、搭接等)长度或锚固长度需要；通过预应力钢筋引起这个预制楼板形成向上的预应力反拱挠曲变形；伸出段根据需要既可以始终保持直线，也可以先保持一段直线然后再弯折一定角度；
所述预制楼板内顶部配置有长度方向和宽度方向的普通钢筋，普通钢筋垂直交错放置，普通钢筋向内延伸至预制楼板内部的长度满足预制楼板板边区域承受荷载负弯矩需要，普通钢筋向外延伸至预制楼板外部的长度满足预制楼板连接(如机械连接、焊接、搭接等)长度或锚固长度需要；伸出段根据需要既可以始终保持直线，也可以先保持一段直线然后再弯折一定角度。
优选的，预制楼板板边与支承区格内沿的间距为-50mm～200mm，负值表示预制楼板板边与支承区格内沿重叠，正值表示预制楼板板边与支承区格内沿间隔。
典型的预应力钢筋为预应力钢丝，可以通过先张法建立预应力。
一种全预制预应力混凝土楼板结构的预应力装配方法，包括如下步骤：
(a)制作预制楼板；
(b)运输、吊装及施工支承预制楼板：采用常规方式将预制楼板运输至装配现场后，采用常规吊装设备将预制楼板放置在支承区格内：若预制楼板的尺寸小于等于支承区格内沿间尺寸，支承区格的下方设置有线性支承架，将预制楼板搁置在线性支承架上；若预制楼板的尺寸大于支承区格内沿间尺寸，将预制楼板搁置在支承结构上；
(c)在预制楼板上施加临时局部荷载：在预制楼板顶面的中部施加一个向下持续作用的临时局部荷载，使预应力反拱挠曲变形大致消失；临时局部荷载可以通过搁置一个或多个重物块来实现；
(d)后浇混凝土并养护：根据情况支设后浇底模板和后浇侧模板并填充后浇混凝土，养护后浇混凝土完成支承结构和预制楼板间的紧固连接；
(e)撤除临时局部荷载：撤销临时局部荷载，完成预制楼板的装配过程。
具体的，所述步骤(d)中，根据情况支设后浇底模板和后浇侧模板并填充后浇混凝土，具体为：若没有采用线性支承架，则在预制楼板和支承结构之间、相邻两个预制楼板接缝之间填充后浇混凝土，后浇混凝土填充至与预制楼板顶面齐平；若采用线性支承架，则先在预制楼板底面支设后浇底模板，使用后浇底模板填充预制楼板与支承结构之间的间隙区域，然后在预制楼板和支承结构之间、相邻两个预制楼板接缝之间填充后浇混凝土，后浇混凝土填充至与预制楼板顶面齐平；若预制楼板某个侧面没有相邻的其他预制楼板，则先在支承结构的该外侧面支设后浇侧模板，然后在预制楼板和支承结构之间、预制楼板和后浇侧模板之间填充后浇混凝土，后浇混凝土填充至与预制楼板顶面齐平。
有益效果：本发明提供的全预制预应力混凝土楼板结构及预应力装配方法，具有如下优点：1、采用全预制预应力混凝土楼板，解决现有叠合楼板体系需要大量现场绑扎钢筋及现浇混凝土作业的不足；2、采用本发明特有的预应力装配方法，解决现有全预制楼板预应力装配难以实现的困难，以及全预制楼板无预应力装配时装配界面抗裂性、抗渗漏性及连接整体性差的不足；3、预制楼板底部钢筋采用预应力钢筋，这与普通钢筋相比可以节省钢材。综合而言，本发明提供的全预制预应力混凝土楼板及其预应力装配方法，其工厂预制率高，避免了现场大量绑扎钢筋和浇筑混凝土的作业，同时较为简便地实现了连接部位具有良好的抗裂性、抗渗漏性以及连接整体性；更进一步，该技术的推广应用对提升建筑工业化水平、实现建筑结构低碳化、降低建筑结构全生命周期综合成本、实现社会经济可持续发展等具有推动作用。
附图说明
图1为本发明预制楼板结构布置示意图；
图2为本发明预制楼板结构示意图；
图3为本发明预制楼板板底预应力钢筋布置结构示意图；
图4为本发明预制楼板板顶普通钢筋布置结构示意图；
图5为本发明预制楼板在非边缘支承构件处的装配结构示意图；
图6为本发明预制楼板在边缘支承构件处的装配结构示意图；
图7为本发明预制楼板预应力装配效果示意图；
图8为本发明实施例一结构示意图；
图9为本发明实施例二结构示意图；
图10为本发明实施例三结构示意图；
图中包括：预制楼板1，支承结构2，预应力钢筋4，普通钢筋5，线性支承架6，后浇底模板7，后浇侧模板8，后浇混凝土9，临时局部荷载10，下部剪力墙11，上部剪力墙12，叠合梁13，完整梁14，放张前形态的预制楼板1-1，放张后形态的预制楼板1-2，装配支承及施加临时局部荷载形态的预制楼板1-3，浇筑完成后浇混凝土形态的预制楼板1-4，卸除临时局部荷载形态的预制楼板1-5。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种一种全预制预应力混凝土楼板结构，在由支承结构2纵横交错形成的每一个支承区格内，放置一个完整的预制楼板1，支承结构2和预制楼板1之间通过后浇混凝土9紧固连接为一体；一般设计预制楼板1板边与支承区格内沿的间距为-50mm～200mm，负值表示预制楼板1板边与支承区格内沿重叠，正值表示预制楼板1板边与支承区格内沿间隔。
所述预制楼板1内底部配置有长度方向和宽度方向的预应力钢筋4(如图2和图3所示)，预应力钢筋4垂直交错放置，长度方向的预应力钢筋4贯穿预制楼板1的长度，宽度方向的预应力钢筋4贯穿预制楼板1的宽度；预应力钢筋4向外延伸至预制楼板1外部的长度满足预制楼板1连接长度或锚固长度需要；通过预应力钢筋4引起这个预制楼板1形成向上的预应力反拱挠曲变形；。
所述预制楼板1内顶部配置有长度方向和宽度方向的普通钢筋5(如图2和图4所示)，普通钢筋5垂直交错放置，普通钢筋5向内延伸至预制楼板1内部的长度满足预制楼板1板边区域承受荷载负弯矩需要，普通钢筋5向外延伸至预制楼板1外部的长度满足预制楼板1连接长度或锚固长度需要。
一种全预制预应力混凝土楼板结构的预应力装配方法，包括如下步骤：
(a)制作预制楼板1；
(b)运输、吊装及施工支承预制楼板1：采用常规方式将预制楼板1运输至装配现场后，采用常规吊装设备将预制楼板1放置在支承区格内：若预制楼板1的尺寸小于等于支承区格内沿间尺寸，支承区格的下方设置有线性支承架6，将预制楼板1搁置在线性支承架6上；若预制楼板1的尺寸大于支承区格内沿间尺寸，将预制楼板1搁置在支承结构2上；
(c)在预制楼板1上施加临时局部荷载10：在预制楼板1顶面的中部施加一个向下持续作用的临时局部荷载10，使预应力反拱挠曲变形大致消失；
(d)后浇混凝土9并养护：若没有采用线性支承架6，则在预制楼板1和支承结构2之间、相邻两个预制楼板1接缝之间填充后浇混凝土9，后浇混凝土9填充至与预制楼板1顶面齐平；如图5所示，若采用线性支承架6，则先在预制楼板1底面支设后浇底模板7，使用后浇底模板7填充预制楼板1与支承结构2之间的间隙区域，然后在预制楼板1和支承结构2之间、相邻两个预制楼板1接缝之间填充后浇混凝土9，后浇混凝土9填充至与预制楼板1顶面齐平；如图6所示，若预制楼板1某个侧面没有相邻的其他预制楼板1，则先在支承结构2的该外侧面支设后浇侧模板8，然后在预制楼板1和支承结构2之间、预制楼板1和后浇侧模板8之间填充后浇混凝土9，后浇混凝土9填充至与预制楼板1顶面齐平；养护后浇混凝土9完成支承结构2和预制楼板1间的紧固连接；
(e)撤除临时局部荷载：撤销临时局部荷载10，完成预制楼板的装配过程。
如图7所示，上述全预制预应力混凝土楼板结构的预应力装配方法的工作原理为：首先，预制楼板在工厂制作时，预应力钢筋的预应力作用会在预制楼板的水平中和面以下及以上混凝土中分别建立起预压应变和预拉应变，同时引起整个预制楼板形成向上的反拱挠曲变形；此时，装配过程中将具有上述变形形态的预制楼板在底面沿四边简支起来，然后在顶面中部施加一个向下持续作用的临时局部荷载，该临时局部荷载可使上述预应力反拱挠度大致消失，这意味着：相对于施加临时局部荷载前的状态而言，此时预制楼板水平中和面以下及以上混凝土分别处于拉伸和压缩状态；在这种状态下再在相邻预制楼板侧边之间的缝内后浇混凝土并养护完成后，此后浇混凝土即对预制楼板的板边形成了接近于固支的支承作用；此时再撤除前述临时局部荷载，预制楼板重回弹性上拱趋势，但受到后浇混凝土的约束，此趋势受到遏制，从而使预制楼板的水平中和面以下及以上混凝土分别保持了拉伸和压缩状态，同时也在板边上部和下部分别产生预压应力和预拉应力；由于预制楼板边缘上部和下部分别对支承构件产生推力和拉力，二者在水平力作用上自平衡，因而不会对支承构件产生综合水平力作用而引起其侧移和内力。对于装配好的预制楼板而言，在自重作用下，其板边上、下部仍然分别保持预压应力状态和预拉应力状态，而在进一步的装修荷载及楼(屋)面活荷载作用下，其板边上、下部将分别产生拉应力和压应力，于是，前述板边上、下部的预压应力和预拉应力正好与该拉应力和压应力方向相反而形成抵消作用，这将使预制楼板板边与后浇混凝土界面保持良好的抗裂及抗渗漏水平以及连接整体性。
下面结合实施例对本发明的具体应用作进一步的说明。
实施例一(预制楼板支承在剪力墙处的装配结构)
如图8所示，为预制楼板支承在剪力墙处的装配结构，装配对象为预制楼板1、下剪力墙11和上剪力墙12。预制楼板1设置有板底预应力钢筋4和板顶普通钢筋5，两者伸出板边足够长度以确保连接或锚固长度需要；预制楼板1与下剪力墙11及上剪力墙12之间留出的空腔通过后浇混凝土9填充。
装配施工时，首先须将预制楼板1运输吊装就位并作好施工支承，楼板底面与下剪力墙11顶面平齐，楼板顶面与上剪力墙12底面平齐；然后在预制楼板1上方中部施加一个在一段时间内持续向下作用的临时局部荷载10，该荷载的大小应按其能将预制楼板1在制作时由预应力作用引起的反拱挠度大致抵消来控制；然后在预制楼板1底部四周紧靠下剪力墙11内侧面和预制楼板1底面布置后浇底模板7(仅采用线性支承架6实现施工支承的情况下需要)，并在两相邻预制楼板1侧边与上下剪力墙之间的空腔内浇筑后浇混凝土9；待后浇混凝土9养护完成时，撤除前述持续向下作用的临时局部荷载10。
实施例二(预制楼板支承在叠合梁处的装配结构)
如图9所示，为预制楼板支承在叠合梁处的装配结构，装配对象为预制楼板1和叠合梁13，预制楼板1设置有板底预应力钢筋4和板顶普通钢筋5，两者伸出板边足够长度以确保连接或锚固长度需要；叠合梁13和预制楼板1通过后浇混凝土9连接。
装配施工时，首先须将预制楼板1吊装就位并作好施工支承，楼板底面与叠合梁13预制部分顶面平齐；然后在预制楼板上方中部施加一个在一段时间内持续向下作用的临时局部荷载10，该荷载的大小应按其能将预制楼板1在制作时由预应力作用引起的反拱挠度大致抵消来控制；然后在预制楼板1底部四周紧靠叠合梁13内侧面和预制楼板1底面布置后浇底模板7(仅采用线性支承架6实现施工支承的情况下需要)，并在两相邻预制楼板1侧边与叠合梁13预制部分顶面之间的空腔内浇筑后浇混凝土9；待后浇混凝土9养护完成时，撤除前述持续向下作用的临时局部荷载10。
实施例三(预制楼板支承在完整梁处的装配结构)
如图10所示，为预制楼板支承在完整梁处的装配结构，装配对象为预制楼板1和完整梁14，预制楼板1设置有板底预应力钢筋4和板顶普通钢筋5，两者伸出板边足够长度以确保连接或锚固长度需要；完整梁14和预制楼板1通过后浇混凝土9连接。
装配施工时，首先须将预制楼板1运输吊装就位并作好施工支承，楼板底面与完整梁14顶面平齐；然后在预制楼板1上方中部施加一个在一段时间内持续向下作用的临时局部荷载10，该荷载的大小应按其能将预制楼板1在制作时由预应力作用引起的反拱挠度大致抵消来控制；然后在预制楼板1底部四周紧靠完整梁14内侧面和预制楼板1底面布置后浇底模板7(仅采用线性支承架6实现施工支承的情况下需要)，并在两相邻预制楼板1侧边与完整梁14顶面之间的空腔内浇筑后浇混凝土9；待后浇混凝土9养护完成时，撤除前述持续向下作用的临时局部荷载10。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种全预制预应力混凝土楼板结构，其特征在于：在由支承结构(2)纵横交错形成的每一个支承区格内，放置一个完整的预制楼板(1)，支承结构(2)和预制楼板(1)之间通过后浇混凝土(9)紧固连接为一体；
所述预制楼板(1)内底部配置有长度方向和宽度方向的预应力钢筋(4)，预应力钢筋(4)垂直交错放置，长度方向的预应力钢筋(4)贯穿预制楼板(1)的长度，宽度方向的预应力钢筋(4)贯穿预制楼板(1)的宽度；预应力钢筋(4)向外延伸至预制楼板(1)外部的长度满足预制楼板(1)连接长度或锚固长度需要；通过预应力钢筋(4)引起这个预制楼板(1)形成向上的预应力反拱挠曲变形；
所述预制楼板(1)内顶部配置有长度方向和宽度方向的普通钢筋(5)，普通钢筋(5)垂直交错放置，普通钢筋(5)向内延伸至预制楼板(1)内部的长度满足预制楼板(1)板边区域承受荷载负弯矩需要，普通钢筋(5)向外延伸至预制楼板(1)外部的长度满足预制楼板(1)连接长度或锚固长度需要。
2.根据权利要求1所述的全预制预应力混凝土楼板结构，其特征在于：预制楼板(1)板边与支承区格内沿的间距为-50mm～200mm，负值表示预制楼板(1)板边与支承区格内沿重叠，正值表示预制楼板(1)板边与支承区格内沿间隔。
3.根据权利要求1所述的全预制预应力混凝土楼板结构，其特征在于：预应力钢筋(4)通过先张法建立预应力。
4.一种全预制预应力混凝土楼板结构的预应力装配方法，其特征在于：包括如下步骤：
(a)制作预制楼板(1)；
(b)运输、吊装及施工支承预制楼板(1)：将预制楼板(1)运输至装配现场后，采用吊装设备将预制楼板(1)放置在支承区格内：若预制楼板(1)的尺寸小于等于支承区格内沿间尺寸，支承区格的下方设置有线性支承架(6)，将预制楼板(1)搁置在线性支承架(6)上；若预制楼板(1)的尺寸大于支承区格内沿间，将预制楼板(1)搁置在支承结构(2)上；
(c)在预制楼板(1)上施加临时局部荷载(10)：在预制楼板(1)顶面的中部施加一个向下持续作用的临时局部荷载(10)，使预应力反拱挠曲变形大致消失；
(d)后浇混凝土(9)并养护：根据情况支设后浇底模板(7)和后浇侧模板(8)并填充后浇混凝土(9)，养护后浇混凝土(9)完成支承结构(2)和预制楼板(1)间的紧固连接；
(e)撤除临时局部荷载：撤销临时局部荷载(10)，完成预制楼板的装配过程。
5.根据权利要求4所述的全预制预应力混凝土楼板结构的预应力装配方法，其特征在于：所述步骤(d)中，根据情况支设后浇底模板(7)和后浇侧模板(8)并填充后浇混凝土(9)，具体为：若没有采用线性支承架(6)，则在预制楼板(1)和支承结构(2)之间、相邻两个预制楼板(1)接缝之间填充后浇混凝土(9)，后浇混凝土(9)填充至与预制楼板(1)顶面齐平；若采用线性支承架(6)，则先在预制楼板(1)底面支设后浇底模板(7)，使用后浇底模板(7)填充预制楼板(1)与支承结构(2)之间的间隙区域，然后在预制楼板(1)和支承结构(2)之间、相邻两个预制楼板(1)接缝之间填充后浇混凝土(9)，后浇混凝土(9)填充至与预制楼板(1)顶面齐平；若预制楼板(1)某个侧面没有相邻的其他预制楼板(1)，则先在支承结构(2)的该外侧面支设后浇侧模板(8)，然后在预制楼板(1)和支承结构(2)之间、预制楼板(1)和后浇侧模板(8)之间填充后浇混凝土(9)，后浇混凝土(9)填充至与预制楼板(1)顶面齐平。
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