CN109680850A - 一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种部分预制型钢‑混凝土叠合楼板及其施工方法，属于建筑技术领域以及结构工程技术领域。与现有的集成式预制混凝土楼板相比，此楼板具有以下优势：①能够有效改善预制和现浇混凝土之间的粘结性；②无需在预制混凝土板上对开洞支撑肋进行支模，预制复杂程度低；③能够显著减少受力钢筋的用量，加快现场施工进度；④此楼板可采用轻质混凝土材料做现浇混凝土板，能合理控制结构自重，适用于高层建筑。

Description

一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板及其施工方法，属于建筑技术领域以及结构工程技术领域。

背景技术

预制混凝土楼板是装配式建筑的重要组成部分，其主要特点是先由工厂预制受力构件，再到施工现场进行拼接，可以使构件生产工业化，加快施工进度，提高构件质量，同时减小施工成本。

相比于传统现浇楼板，预制混凝土楼板具有现场湿作业少、房屋整体建设周期短、建设成本低的优势；此外，相比于传统现浇楼板，预制混凝土楼板的质量更好，更节省模板和支撑，对环境的污染也较小。因此，在我国大力发展装配式建筑的背景下，预制混凝土楼板因其平整、规则且易于实现流水线自动生产的的特性而受到业内的重点关注。

目前，国内比较常见的预制混凝土楼板是叠合楼板。叠合楼板是由预制底板和现浇钢筋混凝土层叠合而成的装配整体式楼板，此预制底板既是楼板结构组成部分之一，又可作为现浇层的永久模板；并且，相比于全预制楼板，叠合楼板由于现浇层的存在，其整体性更好，抗震性能更优。

然而，现有的叠合楼板仅能实现楼板作为建筑结构构件的承重作用，若需铺设诸如地暖、通风等设备，还需繁琐的施工工序。因此，现有叠合楼板具有功能单一，集成化程度低的缺陷，尚未最大程度上利用工业化制造的优势。

为解决现有叠合楼板集成化程度低的问题，国内外已经有一些学者在预制混凝土楼板的基础上通过技术的集成以提高建筑的综合性能，提出了集成式的预制混凝土楼板。

此集成式预制混凝土楼板的主要特点是楼板设有空腔，可集成管道及其余机电设备，避免后续安装过程中的繁琐施工工序；底板内集成的水管可免去铺设地暖的工序，并显著提高室内的热舒适性；通过集成水管，提高了室内能源的利用效率，同时降低了维护和运行费用。但是，其预制底板上的开洞支撑肋支模难度大，且其新旧混凝土之间的粘结性能不佳；此外，为满足抗弯刚度和承载力需求，现有的集成式预制混凝土楼板需要配置较为密集的受力钢筋，这无疑大大降低了其预制和现场施工效率。

发明内容

[技术问题]

本发明要解决的技术问题是提供一种预制和现浇混凝土之间粘结性好、预制工序少且预制效率高的预制混凝土叠合楼板。

[技术方案]

为解决上述技术问题，本发明提供了一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板，所述楼板包含预制长方体混凝土板1，位于预制长方体混凝土板1上方的现浇长方体混凝土板2，位于预制长方体混凝土板1内部的若干正弯矩钢筋3、若干第一分布筋4，位于现浇长方体混凝土板2内部的若干负弯矩钢筋5、若干第二分布筋6，以及若干倒“J”型钢肋7；

所述倒“J”型钢肋7包含第一钢板8、第二钢板9、第三钢板10以及位于第一钢板8上的若干洞口11；所述第一钢板8部分内置于预制长方体混凝土板1、部分内置于现浇长方体混凝土板2；所述第二钢板9和第三钢板10位于现浇长方体混凝土板2内部；所述第一钢板8与第二钢板9相连且形成一定的第一夹角12；所述第二钢板9与第三钢板10相连且形成一定的第二夹角13；

所述正弯矩钢筋3和负弯矩钢筋5均垂直于预制长方体混凝土板1的长度方向且平行于预制长方体混凝土板1的宽度方向；所述第一分布筋4和第二分布筋6均垂直于预制长方体混凝土板1的宽度方向且平行于预制长方体混凝土板1的长度方向；所述第一钢板8垂直于预制长方体混凝土板1。

在本发明的一种实施方式中，所述预制长方体混凝土板1内部还包含隔声层14、位于隔声层14上方的保温层15，以及位于保温层15上方且位于正弯矩钢筋3和第一分布筋4下方的若干预埋水管16。

在本发明的一种实施方式中，所述预埋水管16之间等间距。

在本发明的一种实施方式中，所述第一分布筋4位于正弯矩钢筋3下方；所述第二分布筋6位于负弯矩钢筋5上方；所述倒“J”型钢肋7位于正弯矩钢筋3与负弯矩钢筋5之间。

在本发明的一种实施方式中，所述第一夹角12为直角；所述第二夹角13为钝角。

在本发明的一种实施方式中，所述钢肋7还包含连接于第一钢板8且位于现浇长方体混凝土板2内部的加强钢板17。

在本发明的一种实施方式中，所述加强钢板17垂直于第一钢板8。

在本发明的一种实施方式中，所述加强钢板17连接于第一钢板8不与第二钢板9相连的一侧。

在本发明的一种实施方式中，所述加强钢板17是通过在第一钢板8上开设洞口11时，将洞口11被切割下的部分进行弯折得到的。

在本发明的一种实施方式中，所述第一钢板8上的若干洞口11之间等距。

在本发明的一种实施方式中，所述洞口11为矩形。

在本发明的一种实施方式中，所述预制长方体混凝土板1以及现浇长方体混凝土板2的材料可为玻璃轻石混凝土、陶粒混凝土或普通混凝土中的一种或多种。

在本发明的一种实施方式中，所述预制长方体混凝土板1的材料为普通混凝土；所述现浇长方体混凝土板2的材料为玻璃轻石混凝土。

所述玻璃轻石混凝土记载于公开号为CN108585682A的专利申请文本中。

本发明还提供了上述一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板的施工方法，所述方法为制作预制长方体混凝土板1的模板，并在模板中浇筑一定厚度混凝土；在浇筑的混凝土上方逐层铺设隔声层14、保温层15以及预埋水管16，并加以固定；将正弯矩钢筋3和第一分布筋4绑扎形成钢筋骨架，并将其固定于预埋水管16上方；将条形钢板等间距开设洞口，并将钢片进行两次弯折，形成倒“J”型钢肋7；将倒“J”型钢肋7固定于在钢筋骨架上方，并将混凝土浇筑至模板中，得到预制件；

将预制件运送至施工现场，并制作现浇长方体混凝土板2的模板；通过洞口11在倒“J”型钢肋7中铺设需铺设的线路和管道；将负弯矩钢筋5和第二分布筋6绑扎形成钢筋骨架，并将其固定于倒“J”型钢肋7上方；在模板中浇筑混凝土，得到完成件。

本发明还提供了上述部分预制型钢-混凝土叠合楼板或上述施工方法在建筑方面的应用。

[有益效果]

与现有的集成式预制混凝土楼板相比，本发明的楼板具有以下优势：

(1)本发明的楼板通过将钢肋埋入预制长方体混凝土板和现浇长方体混凝土板中，有效改善了预制和现浇混凝土之间的粘结，保证了两部分混凝土之间的共同工作，提升了楼板的整体性、承载能力以及抗剪性能；并且，本发明楼板的钢肋埋入现浇长方体混凝土板中的部分具有第二钢板、第三钢板以及加强钢板三处弯折构造，可以进一步增强钢和混凝土之间的粘结，同时增大预制楼板的抗弯刚度，使其能够承受现浇混凝土的重量而不产生过大挠度；当尺寸为2800mm×1000mm×120mm时，本发明的楼板的抗弯承载能力可达74.2kN·m；

(2)本发明的楼板以开设有洞口的钢肋代替了现有的集成式预制混凝土楼板的开洞支撑肋，使得本发明的楼板在施工时，无需在预制混凝土板上对开洞支撑肋进行支模，大大降低了预制复杂程度，减少了后续施工工序，同时，提高了施工质量和效率；此外，开设有洞口的钢肋便于吊装，进一步提高了施工质量和效率；

(3)本发明的楼板可采用轻质混凝土材料做现浇混凝土板，能在满足楼板抗剪性能的同时合理控制楼板结构自重，适用于高层建筑；当尺寸为2800mm×1000mm×120mm时，本发明的楼板的重量仅有719.67kg；

(4)本发明的楼板中需铺设的线路和管道是埋入现浇长方体混凝土板中的，避免了需铺设的线路和管道暴露于空气中时，易产生的老化、受损，大大延长了需铺设的线路和管道的使用寿命；

(5)在预制长方体混凝土板中的预埋水管可以通过控制水温进而调节室内的温度，免去在楼板上铺设地暖的同时，大大提高建筑物室内热舒适性，而预埋水管下方铺设的保温层可以有效减缓水管产生热量的流失，同时，预埋水管下方铺设的隔声层则可以有效隔绝外部噪音。

附图说明

图1为本发明预制型钢-混凝土叠合楼板的立体结构示意图；

图2为本发明预制型钢-混凝土叠合楼板的横截面示意图；

其中，1预制长方体混凝土板、2现浇长方体混凝土板、3正弯矩钢筋、4第一分布筋、5负弯矩钢筋、6第二分布筋、7倒“J”型钢肋、8第一钢板、9第二钢板、10第三钢板、11洞口、12第一夹角、13第二夹角、14隔声层、15保温层、16预埋水管以及17加强钢板。

具体实施方式

为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图以及实施例对本发明进行进一步的阐述：

下述实施例中涉及的玻璃轻石混凝土记载于公开号为CN108585682A的专利申请文本中，每1m³所述混凝土中含有玻璃轻石400kg～500kg、砂子700kg～750kg、凝胶材料445kg～555kg、水160kg～200kg以及减水剂4.8kg；下述实施例中涉及的普通混凝土为C30混凝土，每1m³所述混凝土中含有水175kg、水泥461kg、砂512kg以及石子1252kg。

下述实施例中涉及的检测方法如下：

抗弯承载能力检测方法：

对叠合楼板进行抗弯承载力试验研究，采用两点对称加载方式，采用50t级别油压千斤顶进行加载，并通过分配梁将荷载传递至试件的两个加载点处，在千斤顶处安装力传感器，其量程为100t，用来测量梁受到的荷载值。试验采用分级加载，在楼板开裂前，荷载每级增加5kN，叠合楼板开裂后直到破坏荷载改为每级10kN，每级荷载持续时间约为10min，现浇混凝土顶面压碎时加载结束。

将位移计布置在跨中和加载点处以量测楼板在纯弯段的位移。将应变片分别布置在试件跨中上表面、下表面以及内部受力钢筋上：在现浇混凝土表面等距布置五个应变片，在预制混凝土表面等距布置五个应变片，在跨中位置的正弯矩和负弯矩钢筋上分别布置应变片，以此测量混凝土板在荷载作用下混凝土和正负弯矩钢筋的受力情况。

重量检测方法：

采用估算方式计算叠合楼板的重量，即先用容重乘以体积算出各部分材料的重量，再将各部分材料的重量累加得到组合梁的总重量；

其中，普通混凝土的容重为2400kg/m³，玻璃轻石混凝土的容重为1800kg/m³，钢材的容重为7850kg/m³。

实施例1：一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板

如图1-2，部分预制型钢-混凝土叠合楼板包含预制长方体混凝土板1，位于预制长方体混凝土板1上方的现浇长方体混凝土板2，位于预制长方体混凝土板1内部的若干正弯矩钢筋3、若干第一分布筋4，位于现浇长方体混凝土板2内部的若干负弯矩钢筋5、若干第二分布筋6，以及若干倒“J”型钢肋7；

所述倒“J”型钢肋7包含第一钢板8、第二钢板9、第三钢板10以及位于第一钢板8上的若干洞口11；所述第一钢板8部分内置于预制长方体混凝土板1、部分内置于现浇长方体混凝土板2；所述第二钢板9和第三钢板10位于现浇长方体混凝土板2内部；所述第一钢板8与第二钢板9相连且形成一定的第一夹角12；所述第二钢板9与第三钢板10相连且形成一定的第二夹角13；

所述正弯矩钢筋3和负弯矩钢筋5均垂直于预制长方体混凝土板1的长度方向且平行于预制长方体混凝土板1的宽度方向；所述第一分布筋4和第二分布筋6均垂直于预制长方体混凝土板1的宽度方向且平行于预制长方体混凝土板1的长度方向；所述第一钢板8垂直于预制长方体混凝土板1。

作为进一步地优选，所述预制长方体混凝土板1内部还包含隔声层14、位于隔声层14上方的保温层15，以及位于保温层15上方且位于正弯矩钢筋3和第一分布筋4下方的若干预埋水管16。

作为进一步地优选，所述预埋水管16之间等间距。

作为进一步地优选，所述第一分布筋4位于正弯矩钢筋3下方；所述第二分布筋6位于负弯矩钢筋5上方；所述倒“J”型钢肋7位于正弯矩钢筋3与负弯矩钢筋5之间。

作为进一步地优选，所述第一夹角12为直角；所述第二夹角13为钝角。

作为进一步地优选，所述钢肋7还包含连接于第一钢板8且位于现浇长方体混凝土板2内部的加强钢板17。

作为进一步地优选，所述加强钢板17垂直于第一钢板8。

作为进一步地优选，所述加强钢板17连接于第一钢板8不与第二钢板9相连的一侧。

作为进一步地优选，所述加强钢板17是通过在第一钢板8上开设洞口11时，将洞口11被切割下的部分进行弯折得到的。

作为进一步地优选，所述第一钢板8上的若干洞口11之间等距。

作为进一步地优选，所述洞口11为矩形。

作为进一步地优选，所述预制长方体混凝土板1以及现浇长方体混凝土板2的材料可为玻璃轻石混凝土、陶粒混凝土或普通混凝土中的一种或多种。

作为进一步地优选，所述预制长方体混凝土板1的材料为普通混凝土；所述现浇长方体混凝土板2的材料为玻璃轻石混凝土。

实施例2：一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板的施工方法

具体步骤如下：

(1)制作预制长方体混凝土板1的模板，并在模板中浇筑一定厚度混凝土；在浇筑的混凝土上方逐层铺设隔声层14、保温层15以及预埋水管16，并加以固定；将正弯矩钢筋3和第一分布筋4绑扎形成钢筋骨架，并将其固定于预埋水管16上方；将条形钢板等间距开设洞口，并将钢片进行两次弯折，形成倒“J”型钢肋7；将倒“J”型钢肋7固定于在钢筋骨架上方，并将混凝土浇筑至模板中，得到预制件；

(2)将预制件运送至施工现场，并制作现浇长方体混凝土板2的模板；通过洞口11在倒“J”型钢肋7中铺设需铺设的线路和管道；将负弯矩钢筋5和第二分布筋6绑扎形成钢筋骨架，并将其固定于倒“J”型钢肋7上方；在模板中浇筑混凝土，得到完成件。

实施例3：一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板的检测

具体步骤如下：

以C30普通混凝土为预制长方体混凝土板的材料；玻璃轻石混凝土为现浇长方体混凝土板的材料；HRB400钢筋为正弯矩钢筋、负弯矩钢筋、第一分布筋以及第二分布筋的材料；Q345钢材为倒“J”型钢肋的材料；PE-X管为预埋水管的材料，按实施例1-2，制备得到一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板。

叠合楼板的截面尺寸为1000mm×120mm，跨度为2800mm；预制长方体混凝土板和现浇长方体混凝土板的厚度均为60mm；固嵌于预制长方体混凝土板和现浇长方体混凝土板中的正弯矩钢筋及负弯矩筋的直径均为8mm，间距为100mm，固嵌于预制长方体混凝土板和现浇长方体混凝土板中的第一分布筋和第二分布筋的直径也为8mm，间距为200mm；倒“J”型钢肋中第一钢板、第二钢板和第三钢板的长度分别为80mm、55mm和30mm，厚度为4mm，第一夹角12和第二夹角13分别为90°和128°，肋上洞口11的尺寸为60mm×80mm，洞口间距为200mm，加强钢板的尺寸为60mm×80mm，厚度为4mm；预埋水管的直径为14mm，管道安装间距为25mm。

测量叠合楼板极限抗弯承载能力以及重量，检测结果为：极限抗弯承载能力为74.2kN·m、重量为719.67kg。

对比例1：现有集成式预制混凝土楼板的施工方法

具体步骤如下：

(1)制作预制长方体混凝土底板的模板，将正弯矩钢筋和箍筋绑扎形成钢筋骨架，并将其固定于底模上方一定高度处；在其上方铺设预埋水管并加以固定，制作并支护开洞支撑肋对应的模板并保持一定长度的箍筋外露，之后将普通混凝土浇筑至模板中，并在混凝土表面铺设保温层，得到预制长方体混凝土底板；

(2)制作预制长方体混凝土顶板的模板，布置负弯矩钢筋并将其固定于底模上方一定高度处，将普通混凝土浇筑至模板中，得到预制长方体混凝土顶板；

(3)将预制件运送至施工现场，吊装预制混凝土底板并在底板拼接缝处浇筑混凝土；通过洞口在支撑肋中铺设线路和管道；吊装预制混凝土顶板，并在相邻预制混凝土顶板拼接缝间浇筑混凝土，得到完成件。

(本对比例中的现有集成式预制混凝土楼板的结构参照文献：金曈.浅谈新型集成式预制混凝土楼板构造及施工技术[J].住宅与房地产，2018，17:47-49.)

对比例2：现有集成式预制混凝土楼板的检测

具体步骤如下：

以C30普通混凝土为预制长方体混凝土底板和预制长方体混凝土顶板的材料、以HRB400钢筋为正弯矩钢筋、负弯矩钢筋和箍筋的材料；PE-X管为预埋水管的材料，结合文献[1]及对比例1，制备得到现有集成式预制混凝土楼板。

叠合楼板的尺寸为1000mm×2800mm×120mm；预制长方体混凝土底板和预制长方体混凝土顶板的厚度分别为50mm和30mm；预制混凝土肋高度为40mm，宽度为80mm，洞口尺寸为30mm×60mm，间距为200mm；预制长方体混凝土底板与顶板中的正负弯矩钢筋的直径为8mm，间距为100mm；箍筋截面尺寸为60mm×60mm，直径为6mm，相邻两根的间距为100mm；预埋水管的直径为14mm，管道安装间距为25mm。

测量叠合楼板极限抗弯承载力以及重量，检测结果为：极限抗弯承载能力为59.9kN·m，重量为806.4kg。

从实施例3和对比例2可以看出，实施例1-3的部分预制型钢-混凝土叠合楼板的抗弯承载力相比现有集成式预制混凝土楼板有显著提高，其重量有所降低，且在试验中观察新旧混凝土界面无滑移现象，证明本发明提出的新型预制叠合楼板新旧混凝土间的协同工作性能良好，能够安全有效地应用于工程实际，且比现有的集成式预制混凝土楼板具有更多的优势。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板，其特征在于，所述楼板包含预制长方体混凝土板(1)，位于预制长方体混凝土板(1)上方的现浇长方体混凝土板(2)，位于预制长方体混凝土板(1)内部的若干正弯矩钢筋(3)、若干第一分布筋(4)，位于现浇长方体混凝土板(2)内部的若干负弯矩钢筋(5)、若干第二分布筋(6)，以及若干倒“J”型钢肋(7)；

所述倒“J”型钢肋(7)包含第一钢板(8)、第二钢板(9)、第三钢板(10)以及位于第一钢板(8)上的若干洞口(11)；所述第一钢板(8)部分内置于预制长方体混凝土板(1)、部分内置于现浇长方体混凝土板(2)；所述第二钢板(9)和第三钢板(10)位于现浇长方体混凝土板(2)内部；所述第一钢板(8)与第二钢板(9)相连且形成一定的第一夹角(12)；所述第二钢板(9)与第三钢板(10)相连且形成一定的第二夹角(13)；

所述正弯矩钢筋(3)和负弯矩钢筋(5)均垂直于预制长方体混凝土板(1)的长度方向且平行于预制长方体混凝土板(1)的宽度方向；所述第一分布筋(4)和第二分布筋(6)均垂直于预制长方体混凝土板(1)的宽度方向且平行于预制长方体混凝土板(1)的长度方向；所述第一钢板(8)垂直于预制长方体混凝土板(1)。

2.如权利要求1所述的一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板，其特征在于，所述预制长方体混凝土板(1)内部还包含隔声层(14)、位于隔声层(14)上方的保温层(15)，以及位于保温层(15)上方且位于正弯矩钢筋(3)和第一分布筋(4)下方的若干预埋水管(16)。

3.如权利要求1或2所述的一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板，其特征在于，所述第一分布筋(4)位于正弯矩钢筋(3)下方；所述第二分布筋(6)位于负弯矩钢筋(5)上方；所述倒“J”型钢肋(7)位于正弯矩钢筋(3)与负弯矩钢筋(5)之间。

4.如权利要求1-3任一所述的一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板，其特征在于，所述第一夹角(12)为直角；所述第二夹角(13)为钝角。

5.如权利要求1-4任一所述的一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板，其特征在于，所述钢肋(7)还包含连接于第一钢板(8)且位于现浇长方体混凝土板(2)内部的加强钢板(17)。

6.如权利要求5所述的一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板，其特征在于，所述加强钢板(17)垂直于第一钢板(8)。

7.如权利要求5或6所述的一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板，其特征在于，所述加强钢板(17)连接于第一钢板(8)不与第二钢板(9)相连的一侧。

8.如权利要求5-7任一所述的一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板，其特征在于，所述第一钢板(8)上的若干洞口(11)之间等距。

9.权利要求2-8任一所述的一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板的施工方法，其特征在于，所述方法为制作预制长方体混凝土板(1)的模板，并在模板中浇筑一定厚度混凝土；在浇筑的混凝土上方逐层铺设隔声层(14)、保温层(15)以及预埋水管(16)，并加以固定；将正弯矩钢筋(3)和第一分布筋(4)绑扎形成钢筋骨架，并将其固定于预埋水管(16)上方；将条形钢板等间距开设洞口，并将钢片进行两次弯折，形成倒“J”型钢肋(7)；将倒“J”型钢肋(7)固定于在钢筋骨架上方，并将混凝土浇筑至模板中，得到预制件；

将预制件运送至施工现场，并制作现浇长方体混凝土板(2)的模板；通过洞口(11)在倒“J”型钢肋(7)中铺设需铺设的线路和管道；将负弯矩钢筋(5)和第二分布筋(6)绑扎形成钢筋骨架，并将其固定于倒“J”型钢肋(7)上方；在模板中浇筑混凝土，得到完成件。

10.权利要求1-8任一所述的一种部分预制型钢-混凝土叠合楼板或权利要求9所述的施工方法在建筑方面的应用。