CN107299710A - 集成装配式轻质楼板及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成装配式轻质楼板及其施工方法，属于建筑材料领域。该集成装配式轻质楼板，不破坏主体结构受力体系，整块集成式楼板采用工厂模块化生产，提高装配化率，集成楼板与钢结构主梁采用螺栓式连接，便于多次循环使用。焊接量不多，且集成楼板整体高度小，有效提高室内净高。同时该楼板用钢量较小，有效降低工程造价。
Description
技术领域
本发明属于钢结构建筑领域，尤其涉及一种集成装配式轻质楼板及其施工方法。
背景技术
2013年～2016年，中央先后出台《绿色建筑行动方案》、《国务院关务化解产能严重过剩矛盾的指导意见》、《促进绿色建材生产和应用行动方案》、《关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》等四项相关文件及多项配套文件推广钢结构建筑，增加钢结构在公共建筑领域的，在地震等自然灾害高发地区推广轻钢结构集成房屋等抗震型建筑。
目前装配式钢结构建筑中，占主流地位的是改进型混凝土楼板，包括钢筋桁架楼承板、预制钢筋桁架叠合板等。钢筋桁架楼承板可以免除支模工序和费用，但是楼板需现浇，存在大量现场湿作业，与传统现浇混凝土楼板相比，工期优势不明显，楼板裂缝较多，且楼板成形后需增加工序拆除楼板底部的薄钢板，费时费力。预制钢筋桁架叠合板减少了现场湿作业，楼板与钢梁连接处为叠合板结合处，该部分需要现场钢筋绑扎连接，并现浇混凝土，依旧存在现场湿作业情况。以上两种楼板均未实现完全工业化生产，且不能多次循环使用。
随着装配式技术的发展，一种钢结构桁架式楼板逐渐进入市场，该楼板可实现完全工业化生产，在工厂专业生产线上完成钢梁与楼板的集成。虽然此种楼板适用与钢结构建筑，但其钢梁与楼板的集成导致钢柱截断，对竖向受力构件的传力效果和钢柱整体性造成较大影响。其后，虽有改进产品做到钢柱不截断，以保证钢结构建筑的竖向传力效果，但桁架式钢梁的焊接量过多，集成楼板整体高度较大，用钢量较大，整体造价较高。
在此背景下，研发设计一种适用于钢结构建筑的集成装配式轻质楼板，不破坏主体结构受力体系，整块集成式楼板采用工厂模块化生产，提高装配化率，集成楼板与钢结构主梁采用螺栓式连接，便于多次循环使用。焊接量不多，且集成楼板整体高度小，有效提高室内净高。同时该楼板用钢量较小，有效降低工程造价。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种集成装配式轻质楼板。该集成装配式轻质楼板，不破坏主体结构受力体系，整块集成式楼板采用工厂模块化生产，提高装配化率，集成楼板与钢结构主梁采用螺栓式连接，便于多次循环使用。焊接量不多，且集成楼板整体高度小，有效提高室内净高。同时该楼板用钢量较小，有效降低工程造价。
本发明所采用的具体技术方案如下：
集成装配式轻质楼板，包括水泥纤维板、钢结构井字梁和钢结构龙骨；钢结构井字梁由若干条矩形钢管呈井字形焊接而成；钢结构井字梁上铺设有钢结构龙骨，钢结构井字梁和钢结构龙骨组成楼板主体结构，水泥纤维板作为楼板基层，铺设在楼板主体结构表面并通过连接件与楼板主体结构组装成一体；矩形钢管的端部均固定有连接节点，用于连接层间钢结构主梁上的节点。
作为优选，所述的连接节点包括一块竖向连接钢板和两块水平连接钢板三块连接钢板上均开设有螺孔，且水平连接钢板上的螺孔呈椭圆形。
作为优选，所述的连接件为自攻钉。
本发明的另一目的在于提供一种集成装配式轻质楼板结构，包括钢结构主梁、水泥纤维板、钢结构井字梁和钢结构龙骨；钢结构井字梁由若干条矩形钢管呈井字形焊接而成；钢结构井字梁上铺设有钢结构龙骨，钢结构井字梁和钢结构龙骨组成楼板主体结构，水泥纤维板作为楼板基层，铺设在楼板主体结构表面并通过连接件与楼板主体结构组装成一体；矩形钢管的端部均固定有连接节点；所述的钢结构主梁水平架设于钢结构钢柱上，作为楼板的受力梁；钢结构主梁上设有若干个与所述的连接节点位置契合的牛腿，所述的楼板主体结构通过各连接节点固定于所述的牛腿上；所述的水泥纤维板与钢结构主梁之间留有后补段，其宽度为水泥纤维板边缘与钢结构主梁翼缘板边缘间的距离。
作为优选，所述的连接节点包括一块竖向连接钢板和两块水平连接钢板三块连接钢板上均开设有螺孔，且水平连接钢板上的螺孔呈椭圆形；所述的牛腿上也同时固定有与所述的竖向连接钢板相匹配的节点定位板，两者之间通过10.9级M20高强螺栓连接；两块水平连接钢板通过M16普通螺栓与所述的牛腿连接。
本发明的另一目的在于提供一种所述集成装配式轻质楼板的施工方法，其步骤如下：
S1：采用数控切割机设备进行待用钢结构构件的下料；
S2：加工制作胎模平台：胎模平台由作为底座的H型钢和作为平台的钢板组成，预先由数控平面钻床根据设计要求开设定位孔并攻丝；将攻丝后的钢板平铺在操作平台，H型钢根据孔位定位拼装；
S3：在胎膜上采用反面拼装方式对所述集成装配式轻质楼板进行拼装，所述的反面拼装是通过将所述的楼板主体结构中用于安装水泥纤维板的一侧面向胎模平台进行安装；每条钢结构井字梁和钢结构龙骨两侧通过靠山进行定位，钢管的拼接部位通过点焊进行拼装；
S4：将拼装完成的楼板主体结构由胎模平台转移至焊接生产线，进行全面满焊、抛丸、油漆工序；
S5：按设计要求切割水泥纤维板，并将其安装至楼板主体结构上，水泥纤维板与钢结构主梁之间预留后补段；
S6：将安装好的楼板结构运输至现场采用一吊钩多吊点的形式进行吊装，将集成楼板下落至钢结构主梁对应的节点定位板上；待集成楼板稳定后，进行定位微调，直至每个节点孔位对正；，经标高校准和水平校准后，用螺栓将楼板主体结构上的连接节点与钢结构主梁进行固定；
S7：利用自攻钉安装楼板后补段；
S8：安装地板层。
作为优选，集成楼板结构在运输过程中，集成楼板上下叠加堆放，每相邻两个集成楼板间应至少对称放置两块枕木；集成楼板出厂需配套相应已编号的后补段水泥纤维板，且水泥纤维板上不得堆放其他钢构件等重物；集成楼板的节点处须有专用护具进行节点防护，防止节点扭曲。
作为优选，吊装过程中，控制吊装过程中集成楼板的倾斜度＜10％及就位后的平整度≥1/1000。
作为优选，吊装过程中，采用两带四点或四带四点吊装方式。
作为优选，在吊装后楼板后补段安装楼板后补段之前需对油漆损伤处进行补漆处理。
本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
1)钢结构建筑的集成装配式轻质楼板，不破坏主体结构受力体系，采用工厂模数化生产，配合工厂专业生产线的模块化工具，可以进行批量化生产，方便快捷的生产过程可以提高加工速度和加工质量，降低加工成本。
2)表面平正，无需二次抹灰找平即可直接安装装饰地面层，现场无任何湿作业，不影响环境。
3)提高装配化率，集成楼板与钢结构主梁采用螺栓式连接，可实现异地多次循环使用。
4)整体高度小，有效提高室内净高。楼板用钢量较小，有效降低工程造价。
5)现场工序减少，仅需直接安装就位，减少工期优势明显。
附图说明
图1是集成装配式轻质楼板主体结构平面图；
图2是集成装配式轻质楼板立面图；
图3是集成装配式轻质楼板与钢结构主梁连接的结构示意图；
图4是安装楼层位置连接示意图；
图5是集成楼板钢构件反面拼装示意图；
图6是四点吊装示意图。
图中：1、钢结构钢柱；2、钢结构主梁；3、钢结构井字梁；4、钢结构龙骨；5、水泥纤维板；6、10.9级M20高强螺栓；7、M16普通螺栓；8、后补段；9、自攻钉；10、椭圆孔；11、平台；12、底座；13、牛腿。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
如图1～3所示，一种集成装配式轻质楼板，包括水泥纤维板5、钢结构井字梁3和钢结构龙骨4；钢结构井字梁3由若干条矩形钢管呈井字形焊接而成，钢管截面尺寸为100mm～150mm，由设计计算确定，有效增加室内净高。钢结构井字梁3上铺设有钢结构龙骨4，钢结构井字梁3和钢结构龙骨4组成楼板主体结构，钢结构龙骨为50mm×3.0mm方钢管，作为水泥纤维板5的支撑，保证楼面舒适度。钢结构井字梁和钢结构龙骨均为市场常用成品钢管，采购方便。水泥纤维板5作为楼板基层，铺设在楼板主体结构表面并通过自攻钉与楼板主体结构组装成一体，自攻钉间距200mm。；矩形钢管的端部均固定有连接节点，用于连接层间钢结构主梁2上的节点。
连接节点包括一块竖向连接钢板和两块水平连接钢板三块连接钢板上均开设有螺孔，且水平连接钢板上的螺孔呈椭圆形。
该轻质楼板用于吊装至钢结构主梁2上，其装配结构如图4所示。钢结构主梁2水平架设于钢结构钢柱1上，作为楼板的受力梁。钢结构主梁2上设有若干个与连接节点位置契合的牛腿13。钢结构井字梁3末端的连接节点包括一块竖向连接钢板和两块水平连接钢板三块连接钢板上均开设有螺孔，且水平连接钢板上的螺孔呈椭圆形，在集成装配式轻质楼板的长边和短边方向均有节点设置，因此可以利用椭圆孔调整两个方向的安装位置，以防出现因加工和安装误差导致集成装配式轻质楼板无法安装就位的问题。牛腿上也同时固定有与竖向连接钢板相匹配的节点定位板，牛腿13上也可以事先固定节点定位板，楼板主体结构通过各连接节点固定于节点定位板上。其中，竖向连接钢板过10.9级M20高强螺栓6连接，两块水平连接钢板通过M16普通螺栓7连接。水泥纤维板5与钢结构主梁2之间留有后补段，其宽度为水泥纤维板边缘与钢结构主梁2翼缘板边缘间的距离，可取200mm。设置后补段，有利于集成装配式轻质楼板的安装。
本发明中所采用的水泥纤维板5为20mm厚，容重仅为钢筋混凝土容重的一半左右，属于轻质材料。表面平正，无需二次抹灰找平即可直接安装装饰地面层，现场无湿作业。水泥纤维板5拼接处均为钢结构主体结构表面，且两块水泥纤维板5间距为10mm，作为楼板伸缩缝。
钢结构井字梁各钢梁间距、钢结构龙骨与井字梁各钢梁间距均为模数化取值，，例如取模数300mm，则间距均为300mm的整数倍，利用工厂专业生产线的模数化胎模工具，集成装配式轻质楼板主体结构的批量化生产，方便快捷的生产过程可以提高加工速度和加工质量，降低加工成本。集成装配式轻质楼板与钢结构主梁连接方式为螺栓连接，现场无焊接，可实现异地多次循环使用。
下面介绍一种集成装配式轻质楼板的施工方法，其步骤如下：
1、钢结构构件下料：包括楼盖梁与节点板，采用数控切割机设备，保证精度要求。
2、节点拼装：将下料及打孔好的节点板按图拼装成节点。制作简易拼装模具，提升拼装效率与质量。
3、胎模平台的组成与加工制作：
(1)胎模平台的组成由底座和钢板组成，平台需采用翼缘板表面平整度较高的H型钢，钢板由数控平面钻床开孔，并且攻丝后使用；
(2)胎模平台的加工制作采用反面拼装，即开孔攻丝后的钢板平铺在操作平台，H型钢根据孔位定位拼装。
(3)胎模平台的要求：平台表面平整度≥1/1000，有多组定位孔，每组4个孔，可根据矩形管的尺寸选择相应的孔位配合使用。
4、靠山的组成与加工制作：
(1)靠山分为大靠山和小靠山，宽度相同，长度相差较大，其主要作用为钢梁和骨架定位，由钢板制作；
(2)钢板由数控切割并由数控平面钻床开孔，垂直拼装；
(3)靠山要求：表面平整度≥1/1000，有多组定位孔，每组孔位2个，可根据矩形管尺寸选择相应孔位配合使用。
5、胎模上拼装楼盖梁集成楼板钢构件操作要点：
(1)为充分利用胎模平台平整度，减少支撑垫块造成的加工误差，楼盖梁集成楼板钢构件采用反面拼装的方式，如图5所示，即将所述的楼板主体结构中用于安装水泥纤维板5的一侧面向胎模平台进行安装；
(2)大靠山定位：靠山定位前，用直角尺复核其垂直度；根据矩形管尺寸选择相应孔位安装螺栓，并校准平台孔位到靠山肢背间距；
单侧小靠山定位：至少2点定位，并根据矩形管尺寸选择相应孔位安装螺栓，校准平台孔位到靠山肢背间距；
节点定位：以相邻两个节点孔位间距校准节点位置；
(3)楼盖梁定位：底部贴紧平台表面，侧面贴紧靠山肢背，校准楼盖梁对角线距离；
(4)另一侧小靠山定位：与前述靠山夹紧楼盖梁构件，做到三点成一线的要求；
(5)点焊拼装：点焊位置与平台保持足够距离，勿损伤平台表面平整度；
(6)重复(5)(6)(7)工序进行龙骨拼装；
(7)胎模平台上焊渣清理。
6、拼装完成后的楼盖梁集成楼板钢构件由胎模平台转移至焊接生产线，进行全面满焊、抛丸、油漆等工序。在抛丸之前对集成构件需要安装楼板一面进行水准尺校准并做磨平处理，尤其是楼盖梁与龙骨、楼盖梁与节点连接处的焊缝磨平处理。
7、楼板基层板排版：
(1)楼板基层板的排版应分为工厂专业生产线集成加工部分与施工现场后补段部分；
(2)相邻楼板基层板保留3-5mm孔隙做伸缩缝；
(3)工厂集成加工部分编号规则如下：
aJL—b—c
式中a——表示层数，如2，3，4……等；
JL——表示集成楼板；
b——表示集成楼板编号，如1，2，3……等；
c——表示该集成楼板上的楼板基层板编号，如1，2，3……等。
(1)施工现场后补段部分编号规则如下：
aJL—b.d
式中a——表示层数，如2，3，4……等；
JL——表示集成楼板；
b——表示集成楼板编号，如1，2，3……等；
d——表示该集成楼板上的节点编号，如1，2，3……等。
8、楼板基层板切割：采用木工设备进行切割，并按规则编号在显著位置。
9、楼板基层板安装：
(1)在楼板基层板上弹线，以表示龙骨以及钢梁相应位置；
(2)以20cm的间距在楼板基层板上打孔；
(3)自攻钉安装。
10、运输防护：
(1)集成楼板可上下叠加堆放，但是每相邻两个集成楼板间应至少对称放置两块枕木；
(2)集成楼板出厂需配套相应已编号的后补段水泥纤维板，且水泥纤维板上不得堆放其他钢构件等重物。
(3)须有专用护具进行节点防护，防止节点扭曲；
11、集成楼板现场吊装：采用一吊钩多吊点的形式，控制吊装过程中集成楼板的倾斜度＜10％，便于节点定位调整与安装；节点定位板可以作为楼板支撑，进行定位微调，无需搭设支撑架；经标高校准后，安装节点处的螺栓。
集成楼板现场堆放：
(1)集成楼板堆放场地需平整，地面不能有凸出物；
(2)集成楼板可上下叠加堆放，但是每相邻两个集成楼板间应至少对称放置两块枕木，枕木高度应保持一致，以使集成楼板保持水平；
(3)集成楼板上下堆放不能超过5个模块；
(4)有一定的防御措施，如雨篷布等。
吊装目标：
(1)控制集成楼板吊装过程的倾斜度＜10％及就位后的平整度≥1/1000；
(2)集成部品损伤小；
(3)节点就位顺利，螺栓安装顺畅；
起重吊装带要求：
(1)选用扁平式起重吊装带，减少吊装过程中集成楼板的滑动，并且起到保护钢构件表面油漆的作用；
(2)起重吊装带材质选择合成纤维优质的涤纶和强力拉丝混合；
(3)起重吊装带吨位选择：吊装带极限吨位≥max(集成楼板重量)×5～6。
吊点选择：
(1)起重吊装带长度足够时，可以采用两带四点吊装方式；
(2)起重吊装带长度不足时，需采用四带四点吊装方式。
吊装状态如图6所示。
安装定位与调整：
(1)楼盖梁集成楼板节点处部分节点板可作为楼板支撑，故集成楼板下部无需搭设支撑架，操作人员只需在安装集成楼板的同层进行安装操作；
(2)集成楼板起吊时需绑扎至少2个定位牵引绳，当集成楼板起吊至安装位置上方时，由安装工人通过牵引绳的调整，逐步下落至安装楼层，减少汽车吊吊臂移动造成的集成楼板晃动和定位不准；
(3)根据节点预留间隙，将集成楼板下落至主梁相应的可作为安装支撑的节点板上；
(4)待集成楼板稳定后，拆除吊装带，通过撬棍等安装工具进行定位微调，直至每个节点孔位对正；
(5)用水准仪进行标高校准；
(6)水准尺水平校准；
(7)安装螺栓，宜两侧对称同时进行。
12、油漆损伤处处理：吊装过程中如果出现油漆破损，在节点安装完成后，需现场涂刷油漆后方可进行下一道工序。
13、楼板后补段安装：集成楼板节点处一定范围内为后补段楼板。
后补段堆放：
(1)后补段楼板应在工厂专业生产线上完成切割工序，并编号
(2)不同块集成楼板上的后补段宜分块堆放；
(3)要有一定的防雨措施，如雨篷布等。
后补段安装：
(1)校准节点连接处的表面平整度；
(2)按编号放置后补段水泥纤维板；
(3)在水泥纤维板上弹线，以表示龙骨以及楼盖梁相应位置；
(4)以20cm的间距在水泥纤维板上打孔，避开节点区域；
(5)自攻钉安装。
14、地板层安装：地板层安装前，将水泥纤维板上的自攻钉涂刷防锈剂，水泥纤维板接缝处进行填充。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种集成装配式轻质楼板，其特征在于，包括水泥纤维板(5)、钢结构井字梁(3)和钢结构龙骨(4)；钢结构井字梁(3)由若干条矩形钢管呈井字形焊接而成；钢结构井字梁(3)上铺设有钢结构龙骨(4)，钢结构井字梁和钢结构龙骨组成楼板主体结构，水泥纤维板(5)作为楼板基层，铺设在楼板主体结构表面并通过连接件与楼板主体结构组装成一体；矩形钢管的端部均固定有连接节点，用于连接层间钢结构主梁(2)上的节点。
2.如权利要求1所述的集成装配式轻质楼板，其特征在于，所述的连接节点包括一块竖向连接钢板和两块水平连接钢板三块连接钢板上均开设有螺孔，且水平连接钢板上的螺孔呈椭圆形。
3.如权利要求1所述的集成装配式轻质楼板，其特征在于，所述的连接件为自攻钉。
4.一种集成装配式轻质楼板结构，其特征在于，包括钢结构主梁(2)、水泥纤维板(5)、钢结构井字梁(3)和钢结构龙骨(4)；钢结构井字梁(3)由若干条矩形钢管呈井字形焊接而成；钢结构井字梁(3)上铺设有钢结构龙骨(4)，钢结构井字梁和钢结构龙骨组成楼板主体结构，水泥纤维板(5)作为楼板基层，铺设在楼板主体结构表面并通过连接件与楼板主体结构组装成一体；矩形钢管的端部均固定有连接节点；所述的钢结构主梁(2)水平架设于钢结构钢柱(1)上，作为楼板的受力梁；钢结构主梁(2)上设有若干个与所述的连接节点位置契合的牛腿，所述的楼板主体结构通过各连接节点固定于所述的牛腿上；所述的水泥纤维板(5)与钢结构主梁(2)之间留有后补段，其宽度为水泥纤维板边缘与钢结构主梁(2)翼缘板边缘间的距离。
5.如权利要求4所述的集成装配式轻质楼板，其特征在于，所述的连接节点包括一块竖向连接钢板和两块水平连接钢板三块连接钢板上均开设有螺孔，且水平连接钢板上的螺孔呈椭圆形；所述的牛腿上也同时固定有与所述的竖向连接钢板相匹配的节点定位板，两者之间通过10.9级M20高强螺栓(6)连接；两块水平连接钢板通过M16普通螺栓(7)与所述的牛腿连接。
6.一种如权利要求1所述集成装配式轻质楼板的施工方法，其特征在于，步骤如下：
S1：采用数控切割机设备进行待用钢结构构件的下料；
S2：加工制作胎模平台：胎模平台由作为底座的H型钢和作为平台的钢板组成，预先由数控平面钻床根据设计要求开设定位孔并攻丝；将攻丝后的钢板平铺在操作平台，H型钢根据孔位定位拼装；
S3：在胎膜上采用反面拼装方式对所述集成装配式轻质楼板进行拼装，所述的反面拼装是通过将所述的楼板主体结构中用于安装水泥纤维板(5)的一侧面向胎模平台进行安装；每条钢结构井字梁(3)和钢结构龙骨(4)两侧通过靠山进行定位，钢管的拼接部位通过点焊进行拼装；
S4：将拼装完成的楼板主体结构由胎模平台转移至焊接生产线，进行全面满焊、抛丸、油漆工序；
S5：按设计要求切割水泥纤维板(5)，并将其安装至楼板主体结构上，水泥纤维板(5)与钢结构主梁(2)之间预留后补段；
S6：将安装好的楼板结构运输至现场采用一吊钩多吊点的形式进行吊装，将集成楼板下落至钢结构主梁(2)对应的节点定位板上；待集成楼板稳定后，进行定位微调，直至每个节点孔位对正；，经标高校准和水平校准后，用螺栓将楼板主体结构上的连接节点与钢结构主梁(2)进行固定；
S7：利用自攻钉安装楼板后补段；
S8：安装地板层。
7.如权利要求6所述的施工方法，其特征在于，集成楼板结构在运输过程中，集成楼板上下叠加堆放，每相邻两个集成楼板间应至少对称放置两块枕木；集成楼板出厂需配套相应已编号的后补段水泥纤维板，且水泥纤维板上不得堆放其他钢构件等重物；集成楼板的节点处须有专用护具进行节点防护，防止节点扭曲。
8.如权利要求6所述的施工方法，其特征在于，吊装过程中，控制吊装过程中集成楼板的倾斜度＜10％及就位后的平整度≥1/1000。
9.如权利要求6所述的施工方法，其特征在于，吊装过程中，采用两带四点或四带四点吊装方式。
10.如权利要求6所述的施工方法，其特征在于，在吊装后楼板后补段安装楼板后补段之前需对油漆损伤处进行补漆处理。
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