CN113585578B - 一种预制装配式预应力组合楼盖及施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种预制装配式预应力组合楼盖，包括预应力蜂窝型钢混凝土梁和型钢混凝土空心暗梁叠合楼板，预应力蜂窝型钢混凝土梁包括蜂窝H型钢，蜂窝H型钢的下部有预制UHPC外壳，所述预制UHPC外壳中沿长度方向预留有用于穿入预应力筋的孔道；型钢混凝土空心暗梁叠合楼板包括预制UHPC底板，预制UHPC底板搭接于相邻预应力蜂窝型钢混凝土梁的预制UHPC外壳上，预制UHPC底板上设置有若干型钢暗梁和空心内模，型钢暗梁的两端连接在相邻预应力蜂窝型钢混凝土梁的蜂窝H型钢的腹板之间；预制UHPC底板和预制UHPC外壳顶部有混凝土后浇层，混凝土后浇层将预应力蜂窝型钢混凝土梁的上部和型钢暗梁、空心内模浇筑在内，构成组合楼盖。

Description

一种预制装配式预应力组合楼盖及施工方法
技术领域
本发明属于建筑技术领域，特别涉及一种预制装配式预应力组合楼盖及施工方法。
背景技术
楼盖体系是结构的重要构成，不仅承担竖向荷载，还传递水平荷载作用，对装配式建筑的整体性、抗震能力具有重要意义。选择合适的楼盖体系不仅需要满足层高、跨度、承载力和抗震性能的要求，而且对结构的使用、室内的空间布置和降低整个工程的造价起到重要作用。近年来，工程领域不断涌现出各种楼盖结构体系，如各类预应力平板楼盖、密肋楼盖、组合式肋梁楼盖、井字楼盖、无梁楼盖等，楼盖结构形式丰富多样。
目前，装配式建筑工程中常采用的桁架钢筋混凝土叠合板，桁架钢筋混凝土叠合板中的钢筋桁架整体强度相对较低，抗震性能差，同时叠合楼盖在吊装施工过程中，因预制楼板总体质量较大，若上弦钢筋与腹筋连接强度不够具有一定的安全隐患。同时随着社会的长足发展和结构设计理念的不断更新，楼盖需要实现功能上的多样化和现代化，应用于更广阔的市场需求，例如倾向于大跨度、大开间和大柱网构造的商业综合体、停车场和写字楼等结构。但是楼盖的跨距长就会导致板厚尺寸大，结构自重增加，结构设计难度增加，建设成本也随之增加。
发明内容
为了满足实际工程需求，克服上述现有技术的缺点，解决上述楼盖系统存在的问题，本发明的目的在于提供一种预制装配式预应力组合楼盖及施工方法，该楼盖受力性能更合理，抗震性能更好，自重更小，同时施工方便，工期也比传统楼盖短。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种预制装配式预应力组合楼盖，包括预应力蜂窝型钢混凝土梁和型钢混凝土空心暗梁叠合楼板，其中：
所述预应力蜂窝型钢混凝土梁包括蜂窝H型钢，蜂窝H型钢的下部有预制UHPC外壳，所述预制UHPC外壳中沿长度方向预留有用于穿入预应力筋的孔道；
所述型钢混凝土空心暗梁叠合楼板包括预制UHPC底板，预制UHPC底板搭接于相邻预应力蜂窝型钢混凝土梁的预制UHPC外壳上，预制UHPC底板上设置有若干型钢暗梁和空心内模，型钢暗梁的两端连接在相邻预应力蜂窝型钢混凝土梁的蜂窝H型钢的腹板之间；
所述预制UHPC底板和预制UHPC外壳顶部有混凝土后浇层，混凝土后浇层将预应力蜂窝型钢混凝土梁的上部和型钢暗梁、空心内模浇筑在内，构成组合楼盖。
优选地，所述蜂窝H型钢上下翼缘外表面均设有纵筋，沿蜂窝H型钢的长度方向设置有若干箍筋，其中，下部的纵筋、箍筋的下部、蜂窝H型钢的下翼缘以及蜂窝H型钢的腹板下部均设置于预制UHPC外壳中。
优选地，所述孔道位于下翼缘内表面，且位于腹板两侧，孔道线型为直线型和抛物线型。
优选地，所述预制UHPC外壳的上表面处于蜂窝H型钢腹板上的蜂窝下沿之下。
优选地，所述型钢暗梁与蜂窝H型钢垂直，通过螺栓与蜂窝H型钢的腹板连接，且连接区域位于相邻蜂窝之间。
优选地，所述空心内模位于相邻的型钢暗梁之间，且相邻的型钢暗梁之间设置2～4个空心内模，空心内模为盒状、球状或筒状，或者盒状-球状-筒状的混合形式。
优选地，所述型钢暗梁为蜂窝型钢暗梁或实腹型钢暗梁。
优选地，所述混凝土后浇层所采用的混凝土为再生混凝土、轻骨料混凝土、橡胶混凝土、吸声混凝土或保温隔热混凝土。
本发明还提供了所述预制装配式预应力组合楼盖的施工方法，步骤如下：
步骤1)，在工厂，制作预应力蜂窝型钢混凝土梁和预制UHPC底板；
步骤2)，在施工现场，将预制UHPC底板搭接在预制UHPC外壳上，型钢暗梁端部焊接端板，并将型钢暗梁连接在相邻预应力蜂窝型钢混凝土梁的蜂窝H型钢的腹板上；
步骤3)，在预制UHPC底板上放置空心内模；
步骤4)，浇筑混凝土后浇层，将预应力蜂窝型钢混凝土梁的上部和型钢暗梁、空心内模浇筑在内得到组合楼盖；
步骤5)，待组合楼盖达到设定强度后，穿插预应力筋，张拉预应力筋。
优选地，所述步骤1)中，先将下部的纵筋、箍筋沿蜂窝H型钢设置，然后浇筑超高性能混凝土，将下部的纵筋、箍筋的下部、蜂窝H型钢的下翼缘以及蜂窝H型钢的腹板下部均浇筑于预制UHPC外壳内，其余部分外露；并在预制UHPC外壳中支模预留用于穿入预应力筋的孔道；所述步骤3)中，放置空心内模后，铺设上部的纵筋。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.结构性能提升。
预制装配式预应力组合楼盖中的预应力蜂窝型钢混凝土梁的预制部分与型钢混凝土空心暗梁叠合楼板的预制部分均配置了型钢与UHPC外壳，相比于传统钢筋混凝土肋梁楼盖，预制装配式预应力组合楼盖的承载能力与抗弯刚度均显著增加。预应力蜂窝型钢混凝土梁采用预应力技术能够改善结构抗裂性能，提高结构耐久性，减小结构变形，提高结构抗剪承载力和抗疲劳强度等。此外，型钢混凝土叠合楼板截面中空，在保证弯曲刚度降低不大的基础上大幅降低了楼盖的重，进而降低整个楼盖系统在地震作用下的响应。
2.建筑空间利用率提升
因预制装配式预应力组合楼盖的承载能力与弯曲刚度均较高，故在同等荷载水平下，预制装配式预应力组合楼盖的截面高度将远小于传统钢筋混凝土肋梁楼盖，从而建筑空间利用率明显提升。此外预应力蜂窝型钢混凝土梁的蜂窝孔洞可供预埋管线穿过，进而减少了楼盖下方管线的数量，同时超高性能材料与预应力技术的运用，极大减小构件截面尺寸，可有效降低吊顶的高度，提升建筑空间的开阔度及利用效率。
3.施工便捷、经济效益好
预制装配式预应力组合楼盖采用半预制、半现浇的施工方案，即预应力蜂窝型钢混凝土梁与型钢混凝土空心暗梁叠合板的底部在工厂预制并采用蒸压养护，施工现场仅需将梁、柱与楼板拼接后浇筑面层混凝土，无需额外的模板与支撑，预制底板下表面平整，便于装修粉刷、省去吊顶，现场施工过程便捷，人工需求较低。
附图说明
图1是本发明组合楼盖结构示意图。
图2是本发明预应力蜂窝型钢混凝土梁结构示意图。
图3是本发明型钢混凝土空心暗梁叠合楼板结构示意图。
图4是本发明蜂窝H型钢与型钢暗梁连接构造示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，本发明为一种预制装配式预应力组合楼盖，包括预应力蜂窝型钢混凝土梁1和型钢混凝土空心暗梁叠合楼板2。
如图1和图2所示，预应力蜂窝型钢混凝土梁1包括蜂窝H型钢1-1，蜂窝H型钢1-1的下部为预制UHPC外壳1-3，预制UHPC外壳1-3中沿长度方向预留有用于穿入预应力筋1-2的孔道。
示例地，可在蜂窝H型钢1-1上下翼缘外表面均设置纵筋1-4，并沿长度方向设置若干闭合的箍筋1-5，箍筋1-5将纵筋1-4与蜂窝H型钢1-1包裹在内。在浇筑超高性能混凝土后，下部的纵筋1-4、箍筋1-5的下部、蜂窝H型钢1-1的下翼缘以及蜂窝H型钢1-1的腹板下部应均位于预制UHPC外壳1-3中。而上部的纵筋1-4、箍筋1-5的上部、蜂窝H型钢1-1的上翼缘以及蜂窝H型钢1-1的腹板上部均外露。
示例地，上述的孔道位于下翼缘内表面，且在腹板两侧分别设置，孔道线型可为直线型和抛物线型。
示例地，预制UHPC外壳1-3的上表面处于蜂窝H型钢1-1腹板上的蜂窝下沿之下，即，保证蜂窝的洞开状态。
如图1和图3所示，型钢混凝土空心暗梁叠合楼板2包括预制UHPC底板2-1，预制UHPC底板2-1搭接于相邻预应力蜂窝型钢混凝土梁1的预制UHPC外壳1-3上，预制UHPC底板2-1上放置有若干空心内模2-5以及若干型钢暗梁，型钢暗梁的两端连接在相邻预应力蜂窝型钢混凝土梁1的蜂窝H型钢1-1的腹板之间。
示例地，如图4所示，型钢暗梁与蜂窝H型钢1-1垂直连接，连接的具体方式一般可为螺栓，连接区域最好位于相邻蜂窝之间。
示例地，空心内模2-5应位于相邻的型钢暗梁之间，且相邻的型钢暗梁之间可根据面积设置2～4个空心内模2-5，空心内模2-5可为盒状、球状或筒状，或者盒状-球状-筒状的混合形式。
示例地，型钢暗梁可为蜂窝型钢暗梁2-2或实腹型钢暗梁2-3，可单独选择任意一种，也可两种任意搭配使用。
本发明的预制UHPC底板2-1和预制UHPC外壳1-3顶部有混凝土后浇层2-4，混凝土后浇层2-4将预应力蜂窝型钢混凝土梁1的上部和型钢暗梁、空心内模2-5浇筑在内，构成组合楼盖。
示例地，混凝土后浇层2-4所采用的混凝土可为再生混凝土、轻骨料混凝土、橡胶混凝土、吸声混凝土或保温隔热混凝土。
其中：
1、预应力蜂窝型钢混凝土梁1和型钢混凝土空心暗梁叠合楼板2的预制部分所涉及的混凝土采用超高性能混凝土，可提高预应力蜂窝型钢混凝土梁1和型钢混凝土空心暗梁叠合楼板2的抗裂性能、耐久性能和耐火性能。
2、空心内模2-5的设置，可提高降低楼盖自重，减小地震作用下结构的响应。
3、型钢暗梁端部焊接端板，采用螺栓与蜂窝H型钢1-1连接，从而便于现场安装。
4、蜂窝H型钢1-1能够满足梁内预埋横向管道需要，并可根据实际设计需求调整蜂窝空洞大小。
本发明还提供了预制装配式预应力组合楼盖的施工方法，步骤如下：
步骤1，在工厂，制作预应力蜂窝型钢混凝土梁1和预制UHPC底板2-1。
其中，可先将下部的纵筋(1-4)、箍筋(1-5)沿蜂窝H型钢(1-1)设置，然后浇筑超高性能混凝土，将下部的纵筋(1-4)、箍筋(1-5)的下部、蜂窝H型钢(1-1)的下翼缘以及蜂窝H型钢(1-1)的腹板下部均浇筑于预制UHPC外壳(1-3)内，其余部分外露。并在预制UHPC外壳(1-3)中支模预留用于穿入预应力筋(1-2)的孔道。
预制UHPC底板2-1则直接铺设钢筋后支模浇筑浇筑超高性能混凝土即可。
步骤2，在施工现场，将预制UHPC底板2-1搭接在预制UHPC外壳1-3上，型钢暗梁端部焊接端板，并将型钢暗梁连接在相邻预应力蜂窝型钢混凝土梁1的蜂窝H型钢1-1的腹板上。
步骤3，在预制UHPC底板2-1上放置空心内模2-5，并铺设上部的纵筋1-4。
步骤4，浇筑混凝土后浇层2-4，将预应力蜂窝型钢混凝土梁1的上部和型钢暗梁、空心内模2-5浇筑在内，得到组合楼盖。
步骤5，待组合楼盖达到设定强度后，穿插预应力筋1-2，张拉预应力筋1-2。
本发明相比于传统钢筋混凝土肋梁楼盖承载能力与抗弯刚度大，楼板内部可填充空心内模，大幅降低楼盖的自重，减小结构在地震下的响应。本发明采用超高性能混凝土，并张拉预应力，可扩大建筑使用功能，扩大柱网尺寸，降低构件尺寸，降低本发明截面高度，提升建筑空间利用率。楼盖系统采用预制装配的方式，现场施工过程便捷，经济效益好。根据本发明提出设计方法，可以进一步优化预制混凝土的材料，形状，型钢种类，型钢蜂窝孔大小，后浇混凝土强度和种类以实现本实例优化设计。

Claims (8)

1.一种预制装配式预应力组合楼盖，其特征在于，包括预应力蜂窝型钢混凝土梁(1)和型钢混凝土空心暗梁叠合楼板(2)，其中：
所述预应力蜂窝型钢混凝土梁(1)包括蜂窝H型钢(1-1)，蜂窝H型钢(1-1)的下部有预制UHPC外壳(1-3)，所述预制UHPC外壳(1-3)中沿长度方向预留有用于穿入预应力筋(1-2)的孔道；
所述型钢混凝土空心暗梁叠合楼板(2)包括预制UHPC底板(2-1)，预制UHPC底板(2-1)搭接于相邻预应力蜂窝型钢混凝土梁(1)的预制UHPC外壳(1-3)上，预制UHPC底板(2-1)上设置有若干型钢暗梁和空心内模(2-5)，型钢暗梁的两端连接在相邻预应力蜂窝型钢混凝土梁(1)的蜂窝H型钢(1-1)的腹板之间；
所述预制UHPC底板(2-1)和预制UHPC外壳(1-3)顶部有混凝土后浇层(2-4)，混凝土后浇层(2-4)将预应力蜂窝型钢混凝土梁(1)上部和型钢暗梁以及空心内模(2-5)浇筑在内；所述空心内模(2-5)位于相邻的型钢暗梁之间，且相邻的型钢暗梁之间设置2～4个空心内模(2-5)，空心内模(2-5)为盒状、球状或筒状，或者盒状-球状-筒状的混合形式，所述型钢暗梁与蜂窝H型钢(1-1)垂直，通过螺栓与蜂窝H型钢(1-1)的腹板连接，且连接区域位于相邻蜂窝之间。
2.根据权利要求1所述预制装配式预应力组合楼盖，其特征在于，所述蜂窝H型钢(1-1)上下翼缘外表面均设有纵筋(1-4)，沿蜂窝H型钢(1-1)的长度方向设置有若干箍筋(1-5)，其中，下部的纵筋(1-4)、箍筋(1-5)的下部、蜂窝H型钢(1-1)的下翼缘以及蜂窝H型钢(1-1)的腹板下部均设置于预制UHPC外壳(1-3)中。
3.根据权利要求1或2所述预制装配式预应力组合楼盖，其特征在于，所述孔道位于下翼缘内表面，且位于腹板两侧，孔道线型为直线型和抛物线型。
4.根据权利要求1或2所述预制装配式预应力组合楼盖，其特征在于，所述预制UHPC外壳(1-3)的上表面处于蜂窝H型钢(1-1)腹板上的蜂窝下沿之下。
5.根据权利要求1所述预制装配式预应力组合楼盖，其特征在于，所述型钢暗梁为蜂窝型钢暗梁(2-2)或实腹型钢暗梁(2-3)。
6.根据权利要求1所述预制装配式预应力组合楼盖，其特征在于，所述混凝土后浇层(2-4)所采用的混凝土为再生混凝土、轻骨料混凝土、橡胶混凝土、吸声混凝土或保温隔热混凝土。
7.权利要求1所述预制装配式预应力组合楼盖的施工方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1)，在工厂，制作预应力蜂窝型钢混凝土梁(1)和预制UHPC底板(2-1)；
步骤2)，在施工现场，将预制UHPC底板(2-1)搭接在预制UHPC外壳(1-3)上，型钢暗梁端部焊接端板，并将型钢暗梁连接在相邻预应力蜂窝型钢混凝土梁(1)的蜂窝H型钢(1-1)的腹板上；
步骤3)，在预制UHPC底板(2-1)上放置空心内模(2-5)；
步骤4)，浇筑混凝土后浇层(2-4)，将蜂窝H型钢(1-1)上部和型钢暗梁浇筑在内得到组合楼盖；
步骤5)，待组合楼盖达到设定强度后，穿插预应力筋(1-2)，张拉预应力筋(1-2)。
8.根据权利要求7所述施工方法，其特征在于，所述步骤1)中，先将下部的纵筋(1-4)、箍筋(1-5)沿蜂窝H型钢(1-1)设置，然后浇筑超高性能混凝土，将下部的纵筋(1-4)、箍筋(1-5)的下部、蜂窝H型钢(1-1)的下翼缘以及蜂窝H型钢(1-1)的腹板下部均浇筑于预制UHPC外壳(1-3)内，其余部分外露；并在预制UHPC外壳(1-3)中支模预留用于穿入预应力筋(1-2)的孔道；所述步骤3)中，放置空心内模(2-5)后，铺设上部的纵筋(1-4)。
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