CN111608311A - 一种大跨度水平组合板结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大跨度水平组合板结构及其制备方法，水平组合板结构包括：底板；腹板，连接在所述底板的上表面上，且间隔设置有多块；面板，连接在多块所述腹板相对所述底板的端面上，与所述底板及相邻的两块腹板之间形成有供混凝土浇筑成型的空腔；所述面板上还开设有与所述空腔对应设置浇筑口。这种大跨度水平组合板结构，在相同钢材用量的情况下，可以提高水平组合板结构的抗弯曲承载力，并承受较大的垂直平面荷载和平面内各方向内力，适用于各类受力复杂的水平平板结构；而且与其他的钢板组合结构相比，板面不容易出现开裂，结构安全性更高。
Description
技术领域
本发明涉及建筑结构技术领域，具体涉及一种大跨度水平组合板结构及其制备方法。
背景技术
随着钢－混凝土组合结构的发展，建设领域组合结构逐渐成熟，钢－混凝土组合柱、钢板剪力墙及组合楼板等组合构件在工程建设中应用非常广泛，其中组合楼盖板应用较多的是压型钢板组合板和钢筋桁架组合板。目前有些复杂工程建设项目中，如连体结构之间受力非常复杂的水平楼板，承受较大的垂直平面荷载和平面内各方向内力，这要求水平板结构具有抗弯承载力大、面内各向承载力大等结构特性，常规的钢筋混凝土结构板、压型钢板组合板和钢筋桁架组合板等比较厚重，不适合选用。
现检索到公开号为CN204940641U的中国实用新型专利公开了一种加劲构件可拆卸的钢板加强组合楼板，钢板上方间隔焊接抗剪件，钢筋混凝土楼板浇筑于钢板上，钢板下方间隔设置加劲构件；加劲构件通过盲眼螺栓与钢板可拆卸连接。这种钢板加强组合楼板采用加劲构件保证其抗弯刚度，钢板与加劲构件间通过盲眼螺栓实现装配化安装拆卸，钢板底部增加临时槽钢解决了混凝土施工阶段受力问题。
但是，上述组合楼板的钢板上需要焊接栓钉、面层需要铺设钢筋网，制备比较复杂；而且现场施工时，临时槽钢需要装拆。为了水平板结构达到上述特性，需要设计一种热轧钢板与混凝土水平组合板结构，能实现复杂工程项目中抗弯承载力大且面内各向承载力大的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大跨度水平组合板结构及其制备方法，以解决现有技术中钢－混凝土楼板组合结构承载力不够，板面容易出现开裂的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种大跨度水平组合板结构，包括：
底板；
腹板，连接在所述底板的上表面上，且间隔设置有多块；
面板，连接在多块所述腹板相对所述底板的端面上，与所述底板及相邻的两块腹板之间形成有供混凝土浇筑成型的空腔；所述面板上还开设有与所述空腔对应设置浇筑口。
进一步地，多条所述腹板焊接固定在所述底板上，所述面板焊接在多条所述腹板相对所述底板的一端上。
进一步地，所述腹板上开设有可供混凝土在相邻的所述空腔之间流动的开孔。
进一步地，所述底板和所述面板平行布置，所述腹板纵向垂直于所述底板和所述面板。
进一步地，所述水平组合板结构包括多个沿水平方向依次拼接的部件单元，所述部件单元包括相互平行的上翼缘板和下翼缘板以及连接在所述上翼缘板和所述下翼缘板之间的两块腹板；所述面板由多个所述部件单元的上翼缘板依次拼接形成；所述底板由多个所述部件单元的下翼缘板依次拼接形成；所述上翼缘板、所述下翼缘板和两块所述腹板围合形成有所述空腔。
进一步地，所述部件单元的所述上翼缘板至少有一端相对所述腹板水平向外延伸部分的长度小于所述下翼缘板对应端部相对所述腹板水平向外延伸部分的长度。
进一步地，所述面板还包括补装在相邻两块所述上翼缘板之间的间隙上的嵌补翼缘板，所述嵌补翼缘板的水平两端分别与两块所述上翼缘板的水平端部焊接相连；所述嵌补翼缘板、所述上翼缘板、所述下翼缘板和两块所述腹板共同围合形成有所述空腔。
另一方面，本发明还提供了一种大跨度水平组合板结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤S10，采用四块钢板焊接形成内部具有空腔的部件单元，其中，作为所述部件单元的面板的一块钢板上开设有浇筑口；
步骤S20，在所述部件单元的垂直截面水平延伸方向上，分别焊接两块所述部件单元的面板和底板，以形成具有多腔结构的构件单元；
步骤S30，在所述构件单元的水平延伸方向上，分别焊接两个所述构件单元的面板和底板，持续延伸以形成大跨度的水平板结构；
步骤S40，向所述水平板结构的浇筑口内浇筑混凝土，形成大跨度水平组合板结构。
进一步地，在所述步骤S30中，在两块所述构件单元的两个面板之间的缺失部分补装嵌补翼缘板，所述嵌补翼缘板的相对两侧分别焊接在两块所述构件单元的面板内。
进一步地，所述步骤S10和步骤S20的操作在工厂进行；所述步骤S30和所述步骤S40的操作在现场进行。
进一步地，所述步骤S10、步骤S20和步骤S30中的焊接操作由机器人和/ 或人工进行作业。
综上所述，本发明技术方案，具有如下优点：
1、这种大跨度水平组合板结构，面板和底板之间有多块间隔设置的腹板，发挥了钢与混凝土各自的材料优势，在相同钢材用量的情况下，可以提高水平组合板结构的抗弯曲承载力，并承受较大的垂直平面荷载和平面内各方向内力，适用于各类受力复杂的水平组合板结构。
2、这种大跨度水平组合板结构，与其他的钢板组合结构相比，板面不容易出现开裂，结构安全性较高。
3、这种大跨度水平组合板结构，在腹板上设置开孔，使混凝土可以在多个空腔之间流淌，有利于浇筑的混凝土全部密实填充水平组合板内的多个空腔，使整体结构更加牢固。
4、这种大跨度水平组合板结构的制备方法，可采用机械化作业，具有施工速度快的优点。
5、这种大跨度水平组合板结构的制备方法，在腔内浇筑混凝土时，无需额外搭设底模板，施工操作更加简单。
6、这种大跨度水平组合板结构的制备方法，焊接形成部件单元、构件单元和大跨度的水平板结构的操作都可以采用机器人作业，提高生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的大跨度水平组合板结构的侧视图；
图2为本发明实施例提供的大跨度水平组合板结构的俯视图；
图3为本发明实施例的一种实施方式中步骤S10拼装形成的部件单元的结构示意图；
图4为本发明实施例的一种实施方式中步骤S20形成的构件单元的结构示意图；
图5为本发明实施例的一种实施方式中步骤S30形成的大跨度水平板结构的示意图；
图6为本发明实施例的另一种实施方式中步骤S20形成的构件单元的结构示意图。
附图标记说明：11、底板；12、腹板；13、面板；14、浇筑口；15、开孔； 16、混凝土；21、部件单元；22、构件单元；23、水平板结构；24、嵌补翼缘板。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1－6所示的一种大跨度水平组合板结构，包括相互平行设置的面板13 和底板11，面板13和底板11之间焊接固定有多块均匀间隔的腹板12。面板 13、底板11和任意相邻的两块腹板12之间围合形成有空腔，面板13上还开设有与空腔对应设置浇筑口14，在浇筑混凝土的过程中，在面板13上的浇筑口14注入混凝土，混凝土在水平板结构23的空腔内固化成型，形成大跨度的水平板结构23。这种大跨度水平组合板结构，在相同钢材用量的情况下，可以提高水平组合板结构的抗弯曲承载力，并承受较大的垂直平面荷载和平面内各方向内力，适用于各类受力复杂结构的水平组合结构板中；而且与其他的钢板组合结构相比，板面不容易出现开裂，结构安全性较高。
在本实施例中，腹板12纵向垂直于底板11和面板13，腹板12的两端分别采用焊接和底板11和面板13连接。
在本实施例中，面板13上的浇筑口14为方形孔或圆形孔。例如，浇筑口 14为200mm×200mm的方形孔，或直径为200mm的圆孔。
在本实施例中，腹板12上开设有可供混凝土在相邻的空腔之间流动的开孔 15。在腹板12上设置开孔15，使混凝土可以在多个空腔之间流淌，有利于浇筑的混凝土全部密实填充水平组合板内的多个空腔，使整体结构更加牢固。
在本实施例中，大跨度的水平板结构23由多个小的部件单元21沿水平方向拼接而成。部件单元21包括相互平行设置的上翼缘板、下翼缘板，以及焊接在上翼缘板和下翼缘板之间的两块腹板12；浇筑口14开设在上翼缘板上，两块腹板12平行设置且垂直于上翼缘板和下翼缘板，上翼缘板和下翼缘板的水平两端均相对于腹板12水平向外伸出。上翼缘板、下翼缘板和两块腹板12之间形成有空腔。多个部件单元21的多块上翼缘板焊接后形成水平板结构23的面板13，多个部件单元21的下翼缘板焊接后形成水平板结构23的底板11。两块上翼缘板的伸出部分、两块下翼缘板的伸出部分、及相拼接的两个部件单元21 上相靠近的两块腹板12之间也形成有空腔结构。
进一步的，如图3所示，上翼缘板水平方向上的一个端部相对腹板12水平向外延伸部分的长度小于下翼缘板对应水平端部相对腹板12水平向外延伸部分的长度。当两个部件单元在施工现场进行焊接时，两块下翼缘板对接在一起，两块上翼缘板对接在一起。由于在施工现场，施工人员大都是站在面板13上方的，施工人员要从底板11下方进行两块下翼缘板的焊接的操作比较繁琐，焊接操作不便，工作效率低；将上翼缘板相对腹板12水平向外伸出部分的长度设置较短，当两块部件单元21拼接时，两块上翼缘板之间会形成间隙，施工人员可以通过间隙从面板13正面将两块下翼缘板焊接在一起，然后在两块下翼缘板之间的间隙部分补装嵌补翼缘板24，嵌补翼缘板24的水平两侧分别与两块上翼缘板焊接相连，从而使部件单元21的焊接操作更加方便。
为了减少在施工现场的焊接操作，在运输和起重吊装能力条件下可在工厂或地面先将两个部件单元21的上翼缘板和下翼缘板对齐的一端相互焊接在一起以形成构件单元22。由于地面焊接相对于高空焊接操作更加方便，也方便机器人进行焊接作业，在地面先将两个部件单元21焊接形成构件单元22，可以减小高空作业的焊接量，提高施工效率。
在替换的实施方式中，浇筑口14还可以开设在补装的嵌补翼缘板24上。嵌补翼缘板24可以为整体的一块连接板或由多块小型连接板共同组成，两块小型的连接板之间的间隙和上翼缘板或下翼缘板共同形成空腔的浇筑口14。
另一方面，本发明实施例还提供了一种大跨度水平组合板结构的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤S10，采用四块钢板焊接形成内部具有空腔的部件单元21，其中，作为部件单元21的面板13的一块钢板上开设有浇筑口14；在部件单元21的面板13和底板11均设有水平向外伸出的部分。
步骤S20，在部件单元21的垂直截面水平延伸方向上，分别焊接两块部件单元21的面板13和底板11，以形成具有多腔结构的构件单元22；
步骤S30，在构件单元22的水平延伸方向上，分别焊接两个构件单元22 的面板13和底板11，持续延伸以形成大跨度的水平板结构23；
步骤S40，向水平板结构23的浇筑口14内浇筑混凝土，形成大跨度水平组合板结构。
具体的，在步骤S30中，在两块构件单元22的两个面板13之间的缺失部分补装嵌补翼缘板24，嵌补翼缘板24的相对两侧分别焊接在两块构件单元22 的面板13内。嵌补翼缘板24和水平两侧的面板13的厚度相同，且上表面处于同一水平面上。
具体的，在步骤S10中焊接形成部件单元21和步骤S20中焊接形成构件单元22的操作在工厂进行；在步骤S30焊接形成大跨度的水平板结构23和在步骤S40中向水平板结构23的浇筑口14内浇筑混凝土的操作在现场进行。
具体的，在步骤S10、步骤S20和步骤S30中的焊接操作由建筑施工机器人进行自动化作业，或采用人工进行焊接作业，或施工机器人和人工结合进行焊接作业。
具体的，在步骤S10中，构成部件单元21的腹板12上为预先开设有开孔 15的钢板。
综上所述，本发明实施例提供的大跨度水平组合板结构及其制备方法，具有如下优点：
其一、这种大跨度水平组合板结构，面板13和底板11之间有多块间隔设置的腹板12，腔内浇混凝土16，发挥了钢与混凝土各自的材料优势，在相同钢材用量的情况下，可以提高水平组合板结构的抗弯曲承载力，并承受较大的垂直平面荷载和平面内各方向内力，适用于各类受力复杂的水平组合结构板。
其二、这种大跨度水平组合板结构，与其他的钢板组合结构相比，板面不容易出现开裂，结构安全性较高。
其三、这种大跨度水平组合板结构，在腹板12上设置开孔15，使混凝土可以在多个空腔之间流淌，有利于浇筑的混凝土全部密实填充水平组合板内的多个空腔，使整体结构更加牢固。
其四、这种大跨度水平组合板结构的制备方法，可采用机械化作业，具有施工速度快的优点。
其五、这种大跨度水平组合板结构的制备方法，在腔内浇筑混凝土时，无需额外搭设底模板，施工操作更加简单。
其六、这种大跨度水平组合板结构的制备方法，焊接形成部件单元21、构件单元22和大跨度的水平板结构23的操作都可以采用机器人作业，提高生产效率。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (11)
1.一种大跨度水平组合板结构，其特征在于，包括：
底板(11)；
腹板(12)，连接在所述底板(11)的上表面上，且间隔设置有多块；
面板(13)，连接在多块所述腹板(12)相对所述底板(11)的端面上，与所述底板(11)及相邻的两块腹板(12)之间形成有供混凝土浇筑成型的空腔；所述面板(13)上还开设有与所述空腔对应设置浇筑口(14)。
2.根据权利要求1所述的大跨度水平组合板结构，其特征在于，多条所述腹板(12)焊接固定在所述底板(11)上，所述面板(13)焊接在多条所述腹板(12)相对所述底板(11)的一端上。
3.根据权利要求1所述的大跨度水平组合板结构，其特征在于，所述腹板(12)上开设有可供混凝土在相邻的所述空腔之间流动的开孔(15)。
4.根据权利要求1所述的大跨度水平组合板结构，其特征在于，所述底板(11)和所述面板(13)平行布置，所述腹板(12)纵向垂直于所述底板(11)和所述面板(13)。
5.根据权利要求1所述的大跨度水平组合板结构，其特征在于，所述水平组合板结构包括多个沿水平方向依次拼接的部件单元(21)，所述部件单元(21)包括相互平行的上翼缘板和下翼缘板以及连接在所述上翼缘板和所述下翼缘板之间的两块腹板；所述面板(13)由多个所述部件单元(21)的上翼缘板依次拼接形成；所述底板(11)由多个所述部件单元(21)的下翼缘板依次拼接形成；所述上翼缘板、所述下翼缘板和两块所述腹板(12)围合形成有所述空腔。
6.根据权利要求5所述的大跨度水平组合板结构，其特征在于，所述部件单元(21)的所述上翼缘板至少有一端相对所述腹板(12)水平向外延伸部分的长度小于所述下翼缘板对应端部相对所述腹板(12)水平向外延伸部分的长度。
7.根据权利要求5所述的大跨度水平组合板结构，其特征在于，所述面板(13)还包括补装在相邻两块所述上翼缘板之间的间隙上的嵌补翼缘板(14)，所述嵌补翼缘板(24)的水平两端分别与两块所述上翼缘板的水平端部焊接相连；所述嵌补翼缘板(24)、所述上翼缘板、所述下翼缘板和两块所述腹板(12)共同围合形成有所述空腔。
8.一种大跨度水平组合板结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10，采用四块钢板焊接形成内部具有空腔的部件单元(21)，其中，作为所述部件单元(21)的面板(13)的一块钢板上开设有浇筑口(14)；
步骤S20，在所述部件单元(21)的垂直截面水平延伸方向上，分别焊接两块所述部件单元(21)的面板(13)和底板(11)，以形成具有多腔结构的构件单元(22)；
步骤S30，在所述构件单元(22)的水平延伸方向上，分别焊接两个所述构件单元(22)的面板(13)和底板(11)，持续延伸以形成大跨度的水平板结构(23)；
步骤S40，向所述水平板结构(23)的浇筑口(14)内浇筑混凝土，形成大跨度水平组合板结构。
9.根据权利要求8所述的大跨度水平组合板结构的制备方法，其特征在于，在所述步骤S30中，在两块所述构件单元(22)的两个面板(13)之间的缺失部分补装嵌补翼缘板(24)，所述嵌补翼缘板(24)的相对两侧分别焊接在两块所述构件单元(22)的面板(13)内。
10.根据权利要求8所述的大跨度水平组合板结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S10和步骤S20的操作在工厂进行；所述步骤S30和所述步骤S40的操作在现场进行。
11.根据权利要求8所述的大跨度水平组合板结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S10、步骤S20和步骤S30中的焊接操作由机器人和/或人工进行作业。
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