CN111851869A - 预应力装配式屋面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种预应力装配式屋面板，包括：两个纵肋，平行间隔设置；两个横肋，平行间隔设置，两个横肋与两个纵肋的顶面固定连接以围成一水平截面为矩形的支撑框架；钢丝网，固定盖设在支撑框架的顶面；板面混凝土层，设置在钢丝网上，且板面混凝土层的底面形状与支撑框架的顶面形状相适配；多个预应力组件，沿纵肋的延伸方向间隔设置在纵肋的下表面，每个预应力组件均设置有绞线孔；钢绞线，依次穿过多个预应力组件的绞线孔，且钢绞线的两端分别与位于纵肋两端的预应力组件固定连接。本发明的有益效果是，可以在保证整体强度的前提下，减轻预应力装配式屋面板的重量，使本发明具有耐久性高，重量轻，制作方便的优点。

Description

预应力装配式屋面板

技术领域

本发明涉及一种预应力装配式屋面板。

背景技术

随着科学技术的发展以及人们逐渐提高的节能环保意识，装配式建筑受到了极大的重视。装配式建筑施工速度快，可以在短时间内竣工完成。装配式建筑可以在工厂制作出所需要的基本构件，在施工现场完成组合安装工作，既减少工人的工作量，又可以减少现场湿作业量；施工周期短，节省人力和物力，降低建筑成本。现有技术中常见的结构有以下两种：

现有技术一：公开号为CN208763276U，公开日期为2019.04.19的中国专利申请提供了一种组合式钢框轻质屋面板，包括屋面板本体；所述屋面板本体包括预制平板钢框及填充于预制平板钢框内的保温芯材；所述预制平板钢框底部放置于焊接钢框上，焊接钢框用于预制平板钢框；所述焊接钢框与预制平板钢框焊接连接。现有技术一的缺点：整体结构采用C型钢和轻质混凝土，刚度小，强度低。

现有技术二：公开号为CN 206299042 U，公开日期为2017.07.04的中国专利申请提供了一种轻质混凝土预制复合屋面板，包括防水加强层、保温层；防水加强层设置于保温层之上，保温层上、下均设置有钢筋网片；防水加强层下设置加强筋，所述防水加强层、保温层、钢筋网片均通过轻质混凝土浇筑为整体；所述复合屋面板两端设置有连接相邻复合屋面板的安装件；防水加强层上还可设有装饰面层；安装件为向上开口的槽型构件及相应的压条，相邻的复合屋面板之间的缝隙通过安装件和耐候胶密封。现有技术二的缺点：自重大，预制工艺复杂。

发明内容

本发明提供了一种预应力装配式屋面板，以达到提高耐久性并减轻重量的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种预应力装配式屋面板，包括：两个纵肋，平行间隔设置；两个横肋，平行间隔设置，两个横肋与两个纵肋的顶面固定连接以围成一水平截面为矩形的支撑框架；钢丝网，固定盖设在支撑框架的顶面；板面混凝土层，设置在钢丝网上，且板面混凝土层的底面形状与支撑框架的顶面形状相适配；多个预应力组件，沿纵肋的延伸方向间隔设置在纵肋的下表面，每个预应力组件均设置有绞线孔；钢绞线，依次穿过多个预应力组件的绞线孔，且钢绞线的两端分别与位于纵肋两端的预应力组件固定连接。

进一步地，预应力组件包括：两根结构相同的竖向撑杆，平行对称设置在两个纵肋下表面；圆钢管系杆，两端分别连接两根竖向撑杆的下端；两根结构相同的圆钢管斜撑杆，呈对称分布，每根圆钢管斜撑杆的下端均与对应的竖向撑杆的下端固定连接，每根圆钢管斜撑杆的上端均与横肋的下表面固定连接。

进一步地，沿纵肋的中部至纵肋的两端部方向，多个预应力组件的竖向撑杆的长度逐渐减小。

进一步地，预应力组件还包括多个锚固端，分别对称设置在每根纵肋的两端下表面，钢绞线的端部固定连接在对应的锚固端上。

进一步地，每个锚固端均包括端承板、竖向立板、端板和底板，端承板和端板沿竖直方向平行间隔设置，竖向立板沿竖直方向设置且竖向立板的两侧分别与端承板和端板连接，底板固定于端承板、竖向立板和端板的底部，钢绞线穿过端板并与端承板固定连接。

进一步地，竖向立板上设置有安装孔，位于两个纵肋同一端处的两个锚固端的两个安装孔内穿设有圆钢管系杆。

进一步地，预应力装配式屋面板还包括混凝土挡板，设置在支撑框架的顶面的外周，混凝土挡板首尾连接并形成一矩形环状结构，钢丝网和板面混凝土层均设置在矩形环状结构内。

进一步地，两个纵肋、两个横肋、一片钢丝网、一块板面混凝土层、多个预应力组件和两条钢绞线形成一个预应力装配式屋面板单元，预应力装配式屋面板包括多个预应力装配式屋面板单元，相邻两个预应力装配式屋面板单元的纵肋间隔相邻。

进一步地，每个纵肋的底部外侧均设置有灌浆料挡板，灌浆料挡板的一端与对应的纵肋的底部外表面固定连接，灌浆料挡板的另一端朝向远离对应的纵肋的方向延伸。

进一步地，预应力装配式屋面板还包括水平连接板，水平连接板的底面固定连接在相邻预应力装配式屋面板单元的相邻纵肋的顶面上。

本发明的有益效果是，采用两个纵肋和两个横肋组成的边框，以及强度高的板面混凝土层和钢丝网共同受力，同时增设预应力组件和钢绞线，可以在保证整体强度的前提下，减轻预应力装配式屋面板的重量，使本发明具有耐久性高，重量轻，制作方便的优点。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为预应力装配式屋面板平面布置图；

图2为预应力装配式屋面板平面立面图；

图3为预应力组件的结构示意图；

图4为纵肋和横肋连接图；

图5为横肋和钢丝网的连接示意图；

图6为相邻预应力装配式屋面板单元之间的示意图；

图7为锚固端的结构示意图；

图8为两个相邻预应力装配式屋面板单元之间连接示意图；

图9为四个相邻预应力装配式屋面板单元之间连接示意图。

图中附图标记：1、纵肋；2、横肋；3、钢丝网；4、连接钢板；5、混凝土挡板；6、灌浆料挡板；7、板面混凝土层；8、聚氯乙烯密封棒；9、水平连接板；10、灌浆料层；11、竖向撑杆；12、圆钢管系杆；13、圆钢管斜撑杆；14、锚固端；15、端承板；16、竖向立板；17、钢绞线；18、端板；19、底板；21、屋面钢梁；22、钢垫板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图9所示，本发明实施例提供了一种预应力装配式屋面板，包括两个纵肋1、两个横肋2、钢丝网3、板面混凝土层7、多个预应力组件和钢绞线17。两个纵肋1平行间隔设置；两个横肋2平行间隔设置，两个横肋2与两个纵肋1的顶面固定连接以围成一水平截面为矩形的支撑框架；钢丝网3固定盖设在支撑框架的顶面；板面混凝土层7设置在钢丝网3上，且板面混凝土层7的底面形状与支撑框架的顶面形状相适配。多个预应力组件沿纵肋1的延伸方向间隔设置在纵肋1的下表面，每个预应力组件均设置有绞线孔；钢绞线17依次穿过多个预应力组件的所述绞线孔，且钢绞线17的两端分别与位于纵肋两端的预应力组件固定连接。

采用两个纵肋1和两个横肋2组成的边框，以及强度高的板面混凝土层7和钢丝网3共同受力，同时增设预应力组件和钢绞线17，可以在保证整体强度的前提下，减轻预应力装配式屋面板的重量，使本发明具有耐久性高，重量轻，制作方便的优点。

本实施例中，预应力组件包括：两根结构相同的竖向撑杆11、圆钢管系杆12和两根结构相同的圆钢管斜撑杆13。两根结构相同的竖向撑杆11平行对称设置在两个纵肋1的下表面；圆钢管系杆12的两端分别连接两根竖向撑杆11的下端；两根结构相同的圆钢管斜撑杆13呈对称分布，每根圆钢管斜撑杆13的下端均与对应的竖向撑杆11的下端固定连接，每根圆钢管斜撑杆13的上端均与横肋2的下表面固定连接。设置预应力组件能够增加整体结构的稳定性，以达到提高耐久性的目的。

如图2所示，沿纵肋1的中部至纵肋1的两端部方向，多个预应力组件的竖向撑杆11的长度逐渐减小。如此设置的目的是便于形成预应力钢绞线弧形布置，在施加预应力时，竖向撑杆11上产生向上的支撑力。

如图2和图7所示，预应力组件还包括多个锚固端14，分别对称设置在每根纵肋1的两端下表面，钢绞线17的端部固定连接在对应的锚固端14上。设置上述锚固端14可以用于固定钢绞线17，以达到足够的张力大小。

本实施例中锚固端14为四个，分别设置在两个纵肋1的端部，且位于两个纵肋1同一端的两个锚固端14位置相对。

具体地，每个锚固端14均包括端承板15、竖向立板16、端板18和底板19，端承板15和端板18沿竖直方向平行间隔设置，竖向立板16沿竖直方向设置且竖向立板16的两侧分别与端承板15和端板18连接，底板19固定于端承板15、竖向立板16和端板18的底部，钢绞线17穿过端板18并与端承板15固定连接。竖向立板16上设置有安装孔，位于两个纵肋1同一端处的两个锚固端14的两个安装孔内穿设有圆钢管系杆4。

安装时，上述钢绞线17的端部连接一卡接箍，将钢绞线17拉紧至预定张力值，并在端承板15处设置有垫片，以避免钢绞线17张力过大时损毁端承板15。

如图4和图5所示，纵肋1和横肋2均采用矩形钢管制作而成，其材质可采用Q345或Q235，纵肋1和横肋2需除锈，在外漏部分刷防锈漆和面漆。

预制装配式屋面板包括多个连接钢板4，多个连接钢板4支撑框架的顶面焊接固定，且钢丝网3通过焊接方式与连接钢板4连接。

预应力装配式屋面板还包括混凝土挡板5，设置在支撑框架的顶面的外周，混凝土挡板5首尾连接并形成一矩形环状结构，钢丝网3和板面混凝土层7均设置在矩形环状结构内。

设置混凝土挡板5目的是对板面混凝土层7进行限位，确保其安装至设定位置。其中，板面混凝土层7的长度小于6m，板宽一般为1480mm，名义宽度1500mm，横肋2的间距一般小于等于板面混凝土层7的板宽，板面混凝土层7的板厚最小30mm；板面混凝土层7的混凝土强度采用C30。

其中，板面混凝土层7安装时是将上述焊好的支撑框架和钢丝网3平放在地面，安装板面混凝土层7的底膜，底膜可以是胶合板或钢模，底膜的顶面和纵肋1以及横肋2的顶面平齐。在底膜上刷隔离剂，以方便脱模，底膜可以重复使用。

本发明实施例中，混凝土挡板5的底面与支撑框架的顶面固定连接，混凝土挡板5的顶面在竖直方向上高于支撑框架的顶面。将混凝土挡板5设置成上述结构，目的是在支撑框架的顶面形成一能够容纳板面混凝土层7的容纳空间，以使板面混凝土层7放置在容纳空间中时其顶面与混凝土挡板5的顶部平齐。

本实施例中两个纵肋1、两个横肋2、一片钢丝网3和一块板面混凝土层7形成一个预应力装配式屋面板单元，预应力装配式屋面板包括多个预应力装配式屋面板单元，相邻两个预应力装配式屋面板单元的纵肋1间隔相邻。

本实施例可以设置一个或者多个预应力装配式屋面板单元，以适配不同工况需要。

优选地，上述两个及以上的预应力装配式屋面板单元形成一预应力装配式屋面板列，本实施例还可以采用多个预应力装配式屋面板列平行连接的形式(例如四个预应力装配式屋面板单元呈矩形阵列形式布置)，来适配不同的工况需求。

如图5所示，每个纵肋1的底部外侧均设置有灌浆料挡板6，灌浆料挡板6的一端与对应的纵肋1的底部外表面固定连接，灌浆料挡板6的另一端朝向远离对应的纵肋1的方向延伸。设置灌浆料挡板6可以对灌浆料层10进行阻挡，避免灌浆料层10泄露。

相邻两个预应力装配式屋面板单元的相邻两个纵肋1之间的缝隙处设置有聚氯乙烯密封棒8，聚氯乙烯密封棒8位于灌浆料挡板6上方。

如图6所示，预应力装配式屋面板还包括灌浆料层10，设置在相邻预应力装配式屋面板单元的相邻纵肋1之间的缝隙处和相邻板面混凝土层7的两端部之间。灌浆料层10用于连接相邻两个预应力装配式屋面板单元之间的缝隙。

优选地，预应力装配式屋面板还包括水平连接板9，水平连接板9的底面固定连接在相邻预应力装配式屋面板单元的相邻纵肋1的顶面上。设置水平连接板9可以增加相邻预应力装配式屋面板单元的连接稳定程度。

在本实施例吊装到位后，将纵肋1焊接在钢屋架的钢垫板上。在相邻两个纵肋1之间的缝隙处中塞入聚氯乙烯密封棒8，焊接水平连接板9，水平连接板9位于纵肋1的跨中。待焊接完成后浇灌灌浆料层10，达到强度后再完成保温层防水层等后续作业。

需要说明的是，本实施例中上述预应力装配式屋面单元端部设置在屋面钢梁21上，并在屋面钢梁21上设置钢垫板22，上述预应力装配式屋面单元的端部底面与钢垫板22焊接固定。

如图8和图9所示，本发明实施例提供了两种相邻预应力装配式屋面板单元连接方式，其中图8为两个相邻预应力装配式屋面板单元之间的示意图，在该实施例中水平连接板9的两端分别连接两个相邻预应力装配式屋面板单元。图9为四个相邻预应力装配式屋面板单元之间的示意图，在该实施例中水平连接板9的两端分别连接两个相邻预应力装配式屋面板单元，每个预应力装配式屋面板单元均固定焊接在水平连接板9的一角。

需要说明的是：

纵肋1和横肋2应符合《结构用方型和矩形热轧无缝钢管》GB/T 34201的有关规定，钢材应符合《钢结构设计标准》GB50017的要求。板面混凝土层7的强度和耐久性应符合《混凝土结构设计规范》GB50010中有关规定，采用C30以上等级混凝土。钢丝网3应符合《冷拔低碳钢丝应用技术规程》JGJ19-2010的规定。使用Q345钢材时，焊条采用E50型；使用Q235钢材时，焊条采用E43型；吊钩采用Q235钢材。

计算原则：一般情况下，预应力装配式屋面板使用阶段的安全等级为二级，对于重要建筑屋面，可采用一级。预应力装配式屋面板应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算，纵肋1的容许挠度1/200，板面混凝土层7的容许裂缝不大于0.2mm。

其中，计算时按均布荷载，分端部板块和中部板块计算板的钢丝网3直径和间距，端部板块按三边简支，一边固结计算；中间板块按两边简支，两边固结计算，并按最大计算结果统一选用，计算并控制板面混凝土层7的裂缝。

进一步地，纵肋1上作用有多段三角形荷载和跨中横肋传来的集中荷载，按单跨简支梁计算纵肋的强度和挠度。横肋2计算时按三角形荷载，单跨简支梁计算横肋的强度和挠度。

优选地，本实施例还应进行以下计算：

1、吊装状态计算：本实施例在板端四哥节点处考虑四个吊点，在吊装过程中，考虑板自重，动力系数，进行张拉计算，确定纵肋1，竖向撑杆11，钢绞线17的技术参数。

2、施工状态计算：本实施例安装就位，进行屋面防水及保温层施工，此时应考虑屋面静荷载，以及施工活荷载进行张拉计算，确定纵肋1，竖向撑杆11，钢绞线17的技术参数。

3、使用阶段计算：屋面施工完毕后，应考虑屋面静荷载，以及使用活荷载进行张拉计算，确定纵肋1，竖向撑杆11，钢绞线17的技术参数。

4、由于考虑在地面一次张拉，最大张拉力应保证吊装时，纵肋1作为压弯构件的强度和稳定性。

5、综合以上所述工况计算的包洛值，确定纵肋1，竖向撑杆11，钢绞线17的技术参数。

进一步地，根据最大张拉力，计算锚固端14，应进行端承压板7计算，竖向立板16抗剪和抗弯计算。同时根据竖向撑杆11的内力，按上下端铰接压杆计算其强度和稳定。

需要说明的是，圆钢管系杆4和圆钢管斜撑杆5按压杆考虑，长细比小于等于150。同时根据纵肋1的端部最大反力，进行纵肋1端部抗剪和抗弯验算。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：采用两个纵肋1和两个横肋2组成的边框，以及强度高的板面混凝土层7和钢丝网3共同受力，同时增设预应力组件和钢绞线17，可以在保证整体强度的前提下，减轻预应力装配式屋面板的重量，使本发明具有耐久性高，重量轻，制作方便的优点。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种预应力装配式屋面板，其特征在于，包括：

两个纵肋(1)，平行间隔设置；

两个横肋(2)，平行间隔设置，两个所述横肋(2)与两个所述纵肋(1)的顶面固定连接以围成一水平截面为矩形的支撑框架；

钢丝网(3)，固定盖设在所述支撑框架的顶面；

板面混凝土层(7)，设置在所述钢丝网(3)上，且所述板面混凝土层(7)的底面形状与所述支撑框架的顶面形状相适配；

多个预应力组件，沿所述纵肋(1)的延伸方向间隔设置在所述纵肋(1)的下表面，每个所述预应力组件均设置有绞线孔；

钢绞线(17)，依次穿过多个所述预应力组件的所述绞线孔，且所述钢绞线(17)的两端分别与位于所述纵肋(1)两端的所述预应力组件固定连接。

2.根据权利要求1所述的预应力装配式屋面板，其特征在于，所述预应力组件包括：

两根结构相同的竖向撑杆(11)，平行对称设置在两个所述纵肋(1)下表面；

圆钢管系杆(12)，两端分别连接两根所述竖向撑杆(11)的下端；

两根结构相同的圆钢管斜撑杆(13)，呈对称分布，每根所述圆钢管斜撑杆(13)的下端均与对应的所述竖向撑杆(11)的下端固定连接，每根所述圆钢管斜撑杆(13)的上端均与所述横肋(2)的下表面固定连接。

3.根据权利要求2所述的预应力装配式屋面板，其特征在于，沿所述纵肋(1)的中部至所述纵肋(1)的两端部方向，多个所述预应力组件的所述竖向撑杆(11)的长度逐渐减小。

4.根据权利要求3所述的预应力装配式屋面板，其特征在于，所述预应力组件还包括多个锚固端(14)，分别设置在每根所述纵肋(1)的两端下表面，所述钢绞线(17)的端部固定连接在对应的所述锚固端(14)上。

5.根据权利要求4所述的预应力装配式屋面板，其特征在于，每个锚固端(14)均包括端承板(15)、竖向立板(16)、端板(18)和底板(19)，所述端承板(15)和所述端板(18)沿竖直方向平行间隔设置，所述竖向立板(16)沿竖直方向设置且所述竖向立板(16)的两侧分别与所述端承板(15)和所述端板(18)连接，所述底板(19)固定于所述端承板(15)、所述竖向立板(16)和所述端板(18)的底部，所述钢绞线(17)穿过所述端板(18)并与所述端承板(15)固定连接。

6.根据权利要求5所述的预应力装配式屋面板，其特征在于，所述竖向立板(16)上设置有安装孔，位于两个所述纵肋(1)同一端处的两个所述安装孔内穿设有所述圆钢管系杆(4)。

7.根据权利要求1所述的预应力装配式屋面板，其特征在于，所述预应力装配式屋面板还包括混凝土挡板(5)，设置在所述支撑框架的顶面的外周，所述混凝土挡板(5)首尾连接并形成一矩形环状结构，所述钢丝网(3)和所述板面混凝土层(7)均设置在所述矩形环状结构内。

8.根据权利要求1所述的预应力装配式屋面板，其特征在于，两个所述纵肋(1)、两个所述横肋(2)、一片所述钢丝网(3)、一块所述板面混凝土层(7)、多个所述预应力组件和两条所述钢绞线(17)形成一个预应力装配式屋面板单元，所述预应力装配式屋面板包括多个所述预应力装配式屋面板单元，相邻两个所述预应力装配式屋面板单元的所述纵肋(1)间隔相邻。

9.根据权利要求8所述的预应力装配式屋面板，其特征在于，每个所述纵肋(1)的底部外侧均设置有灌浆料挡板(6)，所述灌浆料挡板(6)的一端与对应的所述纵肋(1)的底部外表面固定连接，所述灌浆料挡板(6)的另一端朝向远离对应的所述纵肋(1)的方向延伸。

10.根据权利要求9所述的预应力装配式屋面板，其特征在于，所述预应力装配式屋面板还包括水平连接板(9)，所述水平连接板(9)的底面固定连接在相邻所述预应力装配式屋面板单元的相邻所述纵肋(1)的顶面上。

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