CN107620417A - 一种带消防功能的装配式钢结构用空腔板构件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带消防功能的装配式钢结构用空腔板构件，含钢筋砼纵肋梁、钢筋砼横肋梁、带肋钢网镂、表面外露钢筋、吊环、下翼缘板、两端头砼下凹；所钢筋砼纵肋梁混凝土中，最少有一边纵向肋梁混凝土的下底面有L形状混凝土凸起,所述钢筋砼横肋梁钢筋有下部钢筋外露；所述带肋钢网镂为扩张带肋钢网镂或鱼鳞带肋钢网镂；所述带肋钢网镂的镂身为带肋金属网，带肋钢网镂内有冷拨丝网支撑体；所述带肋钢网镂中有板材形成的暗风道；所述的板材为金属板材或无机板；所述下翼缘板由金属网与砼砂浆构成；所述两端头砼下凹是横钢筋砼肋梁高度低于其他横钢筋砼肋梁。

Description

一种带消防功能的装配式钢结构用空腔板构件

技术领域

本发明涉及一种装配式建筑系统技术，具体涉及一种带消防功能的装配式钢结构用空腔板构件技术。

背景技术

国家大力推广装配式建筑，明确了具体的实施计划；并要求在钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土框架剪力墙结构、钢结构和钢·混组合结构体系中广泛应用,明确了我国装配式建筑结构体系和应用领域；但是，水平结构的装配式建筑楼板刚起步,并且采用的是普通叠合楼板，技术存在缺陷，装配式建筑造价过高，不接地气，导致国家推广装配式建筑速度受阻。

如发明人的ZL200410082381.9“一种空腹小密肋楼盖”和ZL200820126232.1“一种现浇型钢混凝土空腔楼盖”，空心填充体埋在现浇楼盖中形成“T字型”受力截面空心层，解决了大跨度、大空间、大荷载的问题。为了使纵横肋梁钢筋通过工字钢梁腹板，形成连续板带的现浇空心楼板,在工字钢梁腹板中预留的孔太多并孔径太小,加工麻烦；同时，水泥空心填充体凝固硬化时间长，模具利用率低，空心填充体密度大质重，生产运输不便和填充体整体性差易破损等缺陷。

为实现工业化生产,发明人又申请ZL201310332173.9“一种现浇空心楼盖成孔用网状箱形构件”和ZL201510331724.X“一种新型钢—混组合现浇空心楼盖”,对现有浇空心楼盖技术进行全面提升，实现了转型升级,更新换代和大大减轻了空腔楼盖的自重,增添了自保温隔热性能,结构安全性强,解决了实现大跨度、大空间、大荷载的空心楼盖存在的问题；发明人不断提升自己现浇空心楼盖背景技术,为装配式建筑大跨度、无明梁的水平结构奠定了坚石的基础；虽然解决了成孔构件生产的问题,但是,都是现场浇注，与国家强推装配式精神不符。

又为了推进我国住宅产业化发展,发明人申请的ZL201620408935.8“被动式建筑节能一体化系统”和ZL201620409015.8“一种免支模预制装配式空腔板”把现浇混凝土空心楼盖,通过创造转型扩展到装配式建筑领域,解决了装配式建筑结构整体性差、大跨度无明梁、构件超大、构件工业化、建筑质量可控性、工效和环境保护等问题；这些发明,虽然为我国住宅产业化进程夯实了基础,但是还存在长条型预制装配式空腔板构件受力的单向性、两块预制装配式空腔板拼合时缝隙的裂纹、双向受力空腔楼板横方向钢筋的连接空间限制等问题。

目前,由于装配式建筑还有很多技术问题沒有解决,导致推广受阻；为了促进建筑科学技术进步，采用多功能、经济性、科技含量、节能环保和市场需求大、安全系数高、成本低，又符合国家产业政策和产业发展方向的建筑结构体系。因此,发明人又在自已现有背景技术的基础上,将现浇空心楼盖技术创造性的应用到装配式建筑结构中,形成新型的装配式空心楼板结构体系和钢·混组合装配式建筑楼板结构体系；将现浇空腔楼盖难点技术问题在工厂化解决,定型生产装配式空腔构件、钢结构构件,楼板结构整体受力通过现场后浇上翼缘板和组合肋梁或预应力的方式解决,把工厂化生产预制装配式空腔构件与钢结构构件梁板有机结合起来。又为了推进我国住宅产业化健康发展,最近，发明人在自己生产基地参与由同济大学、中南大学土木建筑学院、国家天津消防科研主持的规模最大的“装配式大跨度无次梁的钢结构空腔楼板足尺试验”、“装配式大跨度无明梁钢筋混凝土结构足尺试验”、“利用装配式空腔楼板的消防排烟试验”来检验发明人现有技术创新性，先进性、合理性和安全性；试验采用连续板带的多跨荷载加压足尺试验和装配式楼板极限荷载加载足尺试验，极限荷载加载试验具体数据是所做的无梁装配式实验模型跨度8.4m、四周悬挑1.6m、边长11.6m、受压面积134.56m²、使用动荷载2KN,实际加载荷载22KN；极限裂缝国标是1.5mm,实际裂缝只有0.5mm；按国标计算极限挠度为168mm,实际挠度39mm；通过试验验证了装配式建筑在钢筋混凝土结构无明梁或钢结构无次梁的结构的安全性；试验验证了将单向受力楼板构件变为双向受力楼板、将单块简支楼板构件变为连续板带的楼板结构；彻底解决了大跨度楼板构件结合缝开裂、防火、隔音、常年维护、装配工艺等问题,特别是把装配式建筑造价下降了20％；通结构足尺试验，为装配式建筑进一步创新夯实了实践基础；但是，试验揭示装配式建筑结构内力分配的变成规律，还有在确保装配式建筑结构安全要求的前题下，装配式建筑技术还有很多优化的空间。研发一种带消防功能的装配式钢结构用空腔板构件,解决该结构水平方向楼板整体性、防火、多功能、接合缝裂纹等问题；是实现钢·混组合的装配式建筑结构体系新技术的重大突破,已经成为装配式建筑技术领域创新的急需。

发明内容

本发明的目的在于发挥创新钢结构装配式建筑技术的优势,克服现有技术的缺点；把工厂化生产的预制装配式空腔板构件与现场钢结构梁板通过后浇技术有机结合起来,提高建筑结构的整体；王字钢梁增强了空腔板构件支座,将王字钢梁的腹板和中间翼缘板设置预留孔洞，解决组合肋梁钢筋的通长和中间翼缘板与下翼缘板之间砼的注入，既解决了王字钢梁的防火、防锈问题，又增强了中间翼缘板对空腔板构件支撑；组合肋梁空槽的形成为横向肋梁钢筋的连接提供了空间,为双向受力增加了再生横肋梁，使单向受力变双向受力；又解决空腔板构件组合裂纹的再现；一种带消防功能的装配式钢结构用空腔板构件,减轻了板的重量，增大构件的单位面积；在空腔板构件中发明了替代消防风管的功能；节省现有装配式叠合楼板所占层高空间产生的效益，达到优化现有钢结构技术体系；克服了现有钢结构技术存在的防火、常年维护、质量、楼板叠合占用空间层高等一系列缺陷。

本发明的技术方案如下,一种带消防功能的装配式钢结构用空腔板构件，含钢筋砼纵肋梁、钢筋砼横肋梁、带肋钢网镂、表面外露钢筋、吊环、下翼缘板、两端头砼下凹；所钢筋砼纵肋梁混凝土中，最少有一边纵向肋梁混凝土的下底面有L形状混凝土凸起,所述钢筋砼横肋梁钢筋有下部钢筋外露；所述带肋钢网镂为扩张带肋钢网镂或鱼鳞带肋钢网镂；所述带肋钢网镂的镂身为带肋金属网，带肋钢网镂内有冷拨丝网支撑体；所述带肋钢网镂中有板材形成的暗风道；所述的板材为金属板材或无机板；所述下翼缘板由金属网与砼砂浆构成；所述两端头砼下凹是横钢筋砼肋梁高度低于其他横钢筋砼肋梁。

所述空腔板构件的钢筋砼纵肋梁、钢筋砼横肋梁采用桁架梁。

所述横钢筋砼肋梁中预留有竖向孔洞。

所述横钢筋砼肋梁中预埋有横向波纹管或预置有预应力筋串入的孔道。

所述带肋钢网镂中有板材形成的暗风道；所述暗风道口并联作为消防排烟道或串联作为太阳能的送风道。

本发明的一种带消防功能的装配式钢结构用空腔板构件,是在建筑结构设计图纸的基础上针对水平结构楼盖和垂直结构墙板的几何尺寸，分解建筑结构设计图纸,对装配形式进行量化二次设计,图纸分解成N个钢柱和钢梁和装配式空腔板构件和墙体构件等,工厂按分解的图纸组织生产成所述规格型号的装配式构件，将装配式构件运送到工程施工现场装配和后浇而成。

具体实施的一种带消防功能的装配式钢结构用空腔板构件，其型钢柱一般采用H型钢或圆型钢、为了增强柱的受力强度和防火性能，减少常年维护，将用钢筋混凝土裹住H型钢柱或圆型钢柱,构成静型混凝土柱或用发泡水泥物包裹,发泡水泥物外沿有增强性带肋钢网体,构成防火、防锈的钢柱。王字形钢梁的结构形式是翼缘板的宽度不等同,上翼缘板最窄除满足结构外，是为了便于空腔板构件装配到位预留空间；中间翼缘板最宽是为支撑空腔板构件两端有足够的接合面；王字钢的下翼缘板主要是结构受力；对防火等级要求高的建筑，在装配空腔板构件前对王字钢梁最好先做防火处理；王字形钢梁的中间翼缘板也可由N块钢板组成,将N块不连接的中间翼缘板焊接在腹板中部，每块焊接在腹板中部的短钢板与下翼缘板之间至少焊接有一块支撑钢板，每块中间翼缘板间隙距离大于1000mm,有利于混凝土流入中间翼缘板和下翼缘板之间，浇灌混凝土来增强支撑空腔板构件和解决王字钢梁腹板防火和常年维护；王字形钢梁的中间翼缘板也可在腹板中下部位与下翼缘板之间多增设支撑板，利用支撑板厚度表面直接替代中间翼缘板，空腔板构件直接放在支撑板上截面厚度的水平面上；当采用整体中间翼缘板时,为了有利于混凝土浇入中间翼缘板和下翼缘板之间,增强对空腔板构件的支撑力和钢梁防火性，中间翼缘板上预制有N个面积≥25cm²孔洞，其孔洞靠近王字钢梁腹板；中间翼缘板和下翼缘板之间的外缘,用建筑模板封堵，防止浇注时混凝土外泄漏；为了再次增强结构整体性,在王字形钢梁腹板与安装在中间翼缘板上的相邻两块空腔板构件接合处的王字钢梁腹板上,有直径＞50mm的预留孔；便于相邻两块空腔板构件的L形状混凝土凸起接合构成肋梁槽，肋梁槽中设置通长钢筋通过预留孔穿过腹板，形成通长肋受力钢筋，后浇时将空腔板构件纵向肋梁与肋梁槽钢筋融为新产生通长组合肋梁，使简支的空腔板构件变为受力连续的楼板；在王字形钢梁的中间翼缘板与下翼缘板之间焊接有N块支撑钢板,是防止中间翼缘板上装配空腔板构时因承载变型，也可多焊类式支撑板，利用支撑板上截面的水平面，直接等同中间翼缘板来承载空腔板构件。在纵肋梁钢筋、横肋梁钢筋形成的网格中，安置带肋钢网镂或预制空腔或塑料空腔或发泡水泥块或泡沫块的空腔体，为了减轻空腔板构件自重、防火等多功能应用，最佳方案是采用带肋钢网镂,带肋钢网镂在同一薄钢板上,经过冲切薄钢板、冲切成网口和机械制肋、形成带肋钢网镂或带肋钢质鱼鳞网镂；空腔板构件在模具的作用下，浇注混凝土的同时将空腔板构件的空腔之间相互连通,形成空腔板构件送风道或消防暗风道；为了减少消防防排烟时的阻力，在带肋钢网镂或带肋钢质鱼鳞网镂中，增设内风道，增设内风道最佳是形成冂形内风道；建筑楼盖空腔板构件与空腔板构件之间，由于纵向肋梁混凝土的下底面有L形状混凝土凸起形成的组合肋梁、上翼缘板、连接的横肋钢筋与空腔板构件的预留钢筋进行整体绑扎，后浇混凝土主要解决结构的整体性和空腔板构件接合缝开裂；在横肋梁钢筋连接口预留在空腔板构件横肋梁钢筋外露端的局部底面，用铁丝将小模板块吊在横肋梁钢筋上,封堵横肋梁钢筋连接口；在制作空腔板构件时,空腔板构件的两条纵向肋梁混凝土边的下底面有L形状混凝土凸起，两端头钢筋也可内置，内置钢筋部位预留钢筋连接小孔，便于将带有丝的内置钢筋用机械连接或不带丝的内置钢筋用注浆连接或焊接；为了方便空腔板构件施工，空腔板构件的端头横肋上设置混凝土流入王字钢中间翼缘板预留孔洞的通道，空腔板构件两端头横肋和与钢梁衔接的空腔板构件纵肋梁边只浇部分高度混凝土；制作空腔板构件时,将空腔板构件两端头与王字钢中间翼缘板接合部位凹起相应的空间，保持王字钢中间翼缘板下表面与空腔板构件下翼缘板表面在同一个平面。空腔板构件接合缝且不通长,是预留横肋梁钢筋连接口,在后浇混凝土时同期将预留受力横肋梁钢筋连接口浇密实；接合缝中断且不通长,空腔板构件接合缝的深度＜50mm；将空腔板构件横肋梁钢筋一般采取焊接、机械连接和注浆连接方式进行连接，形成再生横肋梁；为了减少再生横肋梁的连接，也可在空腔板构件肋梁中预置通长预应力钢筋或预应力钢绞绳孔道管，现场装配时，在孔道管中串入预应力钢筋，采取后张法施加预应力；将上述过程完成后,再将王字钢腹板空间、纵向组合肋梁、再生横肋梁、楼板上翼缘或净型钢柱浇注混凝土，筑成所需的一种带消防功能的装配式钢结构用空腔板构件；为了防止空腔板构件在运输或安装期间因下雨或施工时积水,在空腔板构件下翼缘板中预制N个直径大于4mm的孔洞,临时排水；围护结构的墙体,采用带自保温、抗裂缝、抗老化、防渗漏、易装饰面的墙板。

附图说明

图1为本发明一种钢·混组合的装配式建筑楼板结构实施例。

图2为本发明空腔板构件组合肋梁剖析图。

图3为本发明一种钢·混组合的装配式建筑楼板结构平视图。

图3中A为本发明空腔板构件部分再生肋梁钢筋剖析放大图。

图3中B为本发明空腔板构件部分再生肋梁钢筋剖析放大图。

图3中C为本发明空腔板构件部分肋梁钢筋中上部钢筋剖析图。

图4为本发明王字型钢梁结构正面图。

图5为本发明王字型钢梁正视结构图。

图6为本发明王字型钢梁截面结构图。

图7为本发明空腔板构件平视结构图。

图8为本发明空腔板构件纵截面结构图。

图9为本发明空腔板构件横截面结构图。

具体实施方式

下面结合附图本发明进行进一步说明。

图1为本发明一种钢·混组合的装配式建筑楼板结构实施例,本发明实施时，将工厂制作好的型钢柱1、王字形钢梁2、空腔板构件3分别运输到施工现场；在基础柱墩上安装型钢柱1和王字型钢梁2,可以同时在H型钢柱中将围护结构的外墙板镶入；吊运空腔板构件3装配在王字形钢梁2的上翼缘板22，中间翼缘板23之间，下翼缘板24与中间翼缘板23之间设置支撑；相邻两块空腔板构件3的L形状混凝土32凸起接合构成肋梁槽33，肋梁槽33中设置通长钢筋通过腹板25预留孔21穿过，形成通长肋受力钢筋，构成组合肋梁钢筋；空腔板构件3运输安装过程中以主纵肋梁35受力；将横向肋梁钢筋在肋梁槽33中联接,构成双向受力的再生横肋钢筋34混凝土梁和接合缝。

图2为本发明空腔板构件组合肋梁剖析图,相邻两块空腔板构件3装配放置在王字型钢梁的中间翼缘板23上,中间翼缘板23与下翼缘板24之间用支撑板26支撑,王字形钢梁的中间翼缘板也可在腹板中下部位与下翼缘板之间多增设支撑板，利用支撑板厚度表面直接替代中间翼缘板，空腔板构件直接放在支撑板厚度的水平面上；空腔板构件边肋34的L形状混凝土32凸起接合构成组合肋梁槽33，组合肋梁槽33中设置通长钢筋通过预留孔穿过腹板预制孔21，与通过王字型钢梁的上翼缘板22上的钢筋形成通长受力组合肋梁钢筋35，并用箍钢筋36绑扎,将空腔板构件3边肋34的L形状混凝土32凸起接合构成肋梁槽33中的组合肋梁钢筋35、空腔板构件接合缝6、王字型钢梁、装配式建筑楼板的上翼缘7，通过后浇混凝土来实现组合肋梁；为了防止运输和吊装时损坏空腔板构件3边肋34的L形状混凝土32凸起部位,可将L形状混凝土32凸起部位中放置小钢筋或将混凝土32凸起部位预制成斜面。

图3为本发明一种钢·混组合的装配式建筑楼板结构平视图,在型钢柱和王字型钢梁2组合的框架中，将三块空腔板构件3安放在王字型钢梁的中间翼缘板上，A和B横肋梁接合部位的再生横肋梁下部钢筋通过焊接、机械、注浆等方式连接,C再生横肋梁上部钢筋用短钢筋跨空腔板构件边肋34的L形状混凝土32凸起接合构成肋梁槽33,连接相邻两块空腔板构件横肋梁钢筋的上部钢筋,形成再生横肋梁上部钢筋31；若采用预应力时,在空腔板构件肋梁中预留的预置通长预应力钢筋或预应力钢绞绳孔道管中施加应力钢筋；为了减少空腔板构件装配时的连接量,最佳是将纵横肋梁钢筋的上部钢筋,用短钢筋跨王字型钢梁2将空腔板构件相邻之间肋梁钢筋连接,将简支的空腔板构件转变为连续板带,实现结构受力的整体性。

图3中A为本发明空腔板构件部分再生肋梁钢筋剖析放大图,为加强结构受力的整体性和从根本上解决两块空腔板构件之间的裂缝,空腔板构件边肋的L形状混凝土凸起接合构成肋梁槽，肋梁槽中设置通长受力组合肋梁钢筋32，焊接横肋粱下部钢筋和搭接横肋粱上部钢筋31,形成再生横肋梁钢筋。

图3中B为本发明空腔板构件部分再生肋梁钢筋剖析放大图,为了解决空腔板构件之间的连接,在预留的预应力钢筋孔道中,施加预应力钢筋34。

图3中C为本发明空腔板构件部分肋梁钢筋中上部钢筋剖析图,纵横肋梁的上部钢筋32,通过王字型钢梁上翼缘板22的上表面连接相邻两块空腔板构件3的肋梁钢筋的上部钢筋,纵横肋梁的下部钢筋33在王字钢的中间翼缘板上。

图4为本发明王字型钢梁结构正面图,王字形钢梁的结构形式是翼缘板的宽度不等同,上翼缘板22最窄除满足结构受力作用外，是为了便于空腔板构件装配到位预留足够安装空间；中间翼缘板23最宽是为支撑空腔板构件两端有足够的接合面；下翼缘板24主要是结构受力；腹板25最佳是混凝土包裹,解决防火和生锈导致常年维护；中间翼缘板23中预留N个灌注混凝土的孔洞231；中间翼缘板23与下翼缘板24和腹板25之间，用支撑板26焊接,增强支撑板的受压能力。

图5为本发明王字型钢梁正视结构图,王字型钢梁正视结构图的上翼缘板22，下翼缘板24,在腹板25中设置组合肋梁通长钢筋的贯通孔道21,实现楼盖简支变连续板带；中间翼缘板23有整板和间断板26，也可采用多增设支撑板26，利用支撑板26的顶截面231替代中间翼缘板。

图6为本发明王字型钢梁截面结构图,王字型钢梁截面结构图在腹板与下翼缘板之间，多增设支撑板261,用支撑板截面231替代中间翼缘板。

图7为本发明空腔板构件平视结构图,空腔板构件由主纵肋梁钢筋328，边纵肋梁钢筋323；端头横肋梁钢筋327,再生横肋梁钢筋324，带肋钢网镂326，在带肋钢网镂326钢筋框架中,浇注混凝土325,形成钢筋混凝土空腔板构件；为了组合肋梁产生,在空腔板构件的纵肋边下面,设置L形状混凝土凸起321。

图8为本发明空腔板构件纵截面结构图,空腔板构件纵截面结构图是为了给注入到腹板中的混凝土设置流入通道311,内置肋钢筋连接空间和预应力钢丝预留孔341；空腔板构件成空腔用的带肋钢网镂37；在模具作用下,肋中浇注混凝土,渗流到带肋钢网镂37的混凝土砂浆与带肋钢网镂37底部复合,构成空腔板构件的楼板顶面39。

图9为本发明空腔板构件横截面结构图,空腔板构件横截面结构图端头末浇满混凝土形成预留空间311,是为了给注入到腹板中的混凝土设置流入通道311,内置肋钢筋连接空间329和空腔板构件边肋的L形状接合构成肋梁槽的混凝土凸起321，当采用太阳能取暖功能或消防防排烟功能时用短管连接梁相邻的装配式空腔板构件管道孔口411,作为消防防排烟管道或太阳能送风管道之用,实现了空腔楼板多功能应用。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而末脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种带消防功能的装配式钢结构用空腔板构件，含钢筋砼纵肋梁、钢筋砼横肋梁、带肋钢网镂、表面外露钢筋、吊环、下翼缘板、两端头砼下凹；所钢筋砼纵肋梁混凝土中，最少有一边纵向肋梁混凝土的下底面有L形状混凝土凸起,所述钢筋砼横肋梁钢筋有下部钢筋外露；所述带肋钢网镂为扩张带肋钢网镂或鱼鳞带肋钢网镂；所述带肋钢网镂的镂身为带肋金属网，带肋钢网镂内有冷拨丝网支撑体；所述带肋钢网镂中有板材形成的暗风道；所述的板材为金属板材或无机板；所述下翼缘板由金属网与砼砂浆构成；所述两端头砼下凹是横钢筋砼肋梁高度低于其他横钢筋砼肋梁。

2.如权利要求1所述的一种带消防功能的装配式钢结构用空腔板构件，其特征在于空腔板构件的钢筋砼纵肋梁、钢筋砼横肋梁采用桁架梁。

3.如权利要求1所述的一种带消防功能的装配式钢结构用空腔板构件，其特征在于所述横钢筋砼肋梁中预留有竖向孔洞。

4.如权利要求1所述的一种带消防功能的装配式钢结构用空腔板构件，其特征在于所述横钢筋砼肋梁中预埋有横向波纹管或预置有预应力筋串入的孔道。

5.如权利要求1所述的一种带消防功能的装配式钢结构用空腔板构件，其特征在于所述带肋钢网镂中有板材形成的暗风道；所述暗风道口并联作为消防排烟道或串联作为太阳能的送风道。