CN1800534A - 复合预应力混凝土夹层板及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种复合预应力混凝土夹层板及其施工方法，它是将轻质夹芯层作为结构的一个组成部分，轻质夹芯层是由轻质夹芯层板块铺砌在一起，其轻质夹芯层板块的四角位置设置拉接上、下结构层钢筋网片的拉钩，由混凝土将轻质夹芯层与上、下结构层浇筑为周边封闭的结构，其轻质夹芯层与上、下结构层是共同工作的。现浇的工期与普通钢筋混凝土结构的工期相同，半预制半现浇的工期每层可提前1天半完成。每1m²楼盖结构的造价比常规钢筋混凝土梁板和实心平板节省投资50～180元，本发明可广泛适用于多层与高层建筑工程。

Description

复合预应力混凝土夹层板及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种建筑构件及施工方法，特别是一种复合预应力混凝土楼板构件及其施工方法。

背景技术

现有国内外的复合预应力混凝土夹层板作为楼盖结构，是将上下钢筋混凝土结构层作为成型模板，将轻质夹芯层或预制轻质夹芯层板块作为“轻质填充材料”复合而成。其上下钢筋混凝土结构层和轻质夹芯层均作为“外加恒载”，而不是作为结构的一个组成部分，不考虑其轻质夹芯层与上下结构层是否能共同工作，甚至现有技术规程也是这样考虑和制定的。因此，限制了预应力混凝土夹层板的抗弯刚度和承载力。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合预应力混凝土夹层板及其施工方法，解决现有复合预应力混凝土夹芯板的轻质夹芯层与上下结构层不能共同工作的技术问题；解决进一步提高复合预应力混凝土夹层板的抗弯刚度和承载力的技术问题。

本发明的技术方案：

这种复合预应力混凝土夹层板，包括上、下结构层，上、下结构层内的钢筋网片，预应力筋和中间的轻质夹芯层；其特征在于：轻质夹芯层是由轻质夹芯层板块铺砌在一起，其轻质夹芯层板块的四角位置设置拉接上、下结构层内的钢筋网片的拉钩，由混凝土将轻质夹芯层与上、下层浇筑为周边封闭的结构。

上述轻质夹芯层板块横向之间由字形扒钉相互拉结，并由轻质夹芯层板块对接竖缝中的水硬性胶结料粘合。

上述字形扒钉两弯钩呈楔形，两端内侧对横杆＞90°，而外侧≤90°。

上述预应力筋是位于暗肋或下结构层与上结构层之内或轻质夹芯层板块或剪力墩之间设置的粘结预应力筋、无粘结预应力筋或混合配置的预应力筋；预应力筋是呈直线锚固、折线锚固、多段曲线锚固，连续锚固或间断锚固的单向或多向预应力筋。

上述轻型夹芯层板块之间设有双向、单向、等截面或变截面的暗肋，暗肋中布有钢筋及其箍筋。

上述轻型夹芯层板块各角部分布有间隔的剪力墩，剪力墩中布有钢筋及其箍筋。

上述轻型夹层板的混凝土内或拼缝处加设普通钢筋、型钢或工厂预制好的预应力型钢。

这种复合预应力混凝土夹层板的施工方法，其特征在于有以下步骤：

(1)、在施工现场的预定位置绑扎下结构层钢筋网片、暗肋或剪力墩中的钢筋、型钢、预应力型钢和预应力筋；

(2)、浇灌下结构层和周边的支承梁的混凝土；

(3)、在下结构层上铺砌轻型夹芯层板块；

(4)、将拉钩插入砌轻型夹芯层板块四角处的下结构层的混凝土内，并拉住下结构层的钢筋网片；

(5)、盖上结构层钢筋网片，拉钩将上、下结构层内的钢筋网片拉接；

(6)、在下结构层混凝土初凝之前，依次浇灌周边的支承梁、暗肋或剪力墩和上结构层的混凝土，由混凝土将轻质夹芯层与上、下结构层浇筑为周边封闭的结构；

(7)、压抹平整，进行混凝土养护；

(8)、对混凝土和预应力筋施加预应力。

上述步骤(3)中，在轻型夹芯层板块对接竖缝中用水硬性胶结料粘合，在轻型夹芯层板块的拼接缝上用扒钉骑缝连接，有坡度的扒钉使轻型夹芯层板块挤紧。

上述步骤(3)中，在夹芯层内设计有暗肋或剪力墩的情况下，需同时留出暗肋或剪力墩的位置，二次浇灌，一次成型。

有益效果：本发明将轻质夹芯层或预制轻质夹芯层板块作为结构的一个组成部分，形成结构自重，而且使轻质夹芯层与上下结构层能完全共同工作或者部分共同工作，构成复合预应力混凝土夹层板或三层板。与现有传统技术相比，本发明不仅具有结构自重轻、地震作用力小、降低结构层高，隔音、隔热的特点，还显著提高了复合预应力混凝土夹层板的抗弯刚度和承载力，比现有技术更经济、更适用、更合理。

本发明的复合预应力混凝土夹层板作为楼盖结构的优点：自重轻、地震作用力小、能降低结构层高，有的还能隔音或隔热；先张法预应力混凝土结构跨度达4m以上时，比实心板经济；后张法预应力混凝土结构跨度达6m～7m以上时，预应力板比非预应力板经济。特别是地震区的高层建筑，保证净空高度和地基不变时，当柱网达6m～7m以上时，每十层楼可多盖一个楼层，而柱网达8m以上时，每8层就可多盖一个楼层，降低了工程的造价，对节地、节能和投资非常有利。按夹层与上下结构层共同工作的程度不同，本发明再分为两大类：第一类是完全利用夹层与上下结构层共同工作的；第二类仅部分利用夹层与上下结构层来共同工作。每一类再按隔音、隔热和承载力的要求不同而有三种基本造型，均可现浇或半预制半现浇。夹层的上下结构层混凝土板及暗肋或剪力墩采用“二次浇灌，一次成型”工法。现浇的工期与普通钢筋混凝土结构的工期相同，半预制半现浇的工期每层可提前1天半完成。每1m²夹层板楼盖结构的造价比常规钢筋混凝土梁板和实心平板节省投资50～180元；可广泛适用于多层与高层建筑工程。

附图说明

图1为本发明复合预应力混凝土夹层板的平面图，其中左半部示意了含有暗肋的轻质夹芯层，右半部示意了含有剪力墩的轻质夹芯层；

图2为本发明复合预应力混凝土夹层板的剖面图，其中左半部示意了暗肋和在轻质夹芯层中含有曲线预应力筋，右半部中示意了剪力墩和在上下结构层中有直线预应力筋。

图3为组合式的复合预应力混凝土夹层板的平面图，其中左半部示意了有变截面暗肋的轻质夹芯层，右半部示意了剪力墩和暗柱帽的轻质夹芯层；

图4为全用预制夹芯块的预应力轻质夹芯层板，其中左半部示意了无暗柱帽的情况；右半部示意了有暗柱帽的情况。

图5为轻质夹芯层板块之间用水硬性胶结料和扒钉连接的平面图；

图6为轻质夹芯层板块之间用水硬性胶结料和扒钉连接的剖面图；

图7为扒钉的示意图；

图8为轻质夹芯层板块与上下结构层用拉钩连接的平面图；

图9为轻质夹芯层板块与上下结构层用拉钩连接的剖面图；

图10为拉钩的立面图；

图11为另一种拉钩的立面图；

图12为轻质夹芯层板块之间设有暗肋的平面图；

图13为轻质夹芯层板块之间设有暗肋的剖面图；

图14为轻质夹芯层板块之间设有剪力墩的平面图；

图15为轻质夹芯层板块之间设有剪力墩的剖面图；

图16为轻质夹芯层板块之间用水硬性胶结料和扒钉连接并在铺砌时插入拉钩连接上下结构层的示意图；

图17为轻质夹芯层板块之间用胶结料、扒钉和拉钩连接的剖面图。

图18为本发明施工方法的步骤(1)绑扎钢筋和预应力筋的示意图；

图19为本发明施工方法的步骤(2)先浇灌下结构层混凝土的示意图；

图20为本发明施工方法的步骤(3)用胶结料铺砌轻质夹芯板块、插拉钩并用扒钉打入轻质夹芯板块，使拼缝内的胶结料挤紧的示意图；

图21为本发明施工方法的步骤(4)、(5)、(6)、(7)盖上结构层钢筋网片、扎好拉钩，再浇灌暗肋和上结构层混凝土的示意图。

1-轻质夹芯层或轻质夹芯层板块；

2-扒钉；

3-对接竖缝和水硬性胶结料；

4-拉钩；

5-剪力墩(将上下结构层混凝土连接并抗剪与挂重，可用各种形状和钢材)；

6-暗肋(用于布曲线或折线预应力筋，可用等截面或变截面)；

7-上下结构层内的钢筋网片；

8-曲线预应力筋；

9-直线预应力筋；

10-剪力墩中的钢筋及其箍筋；

11-周边的支承梁；

12-四角的柱子；

13-上结构层；

14-下结构层。

具体实施方式

这种复合预应力混凝土夹层板支承在周边的支承梁11和四角的柱子12上，它包括上结构层13、下结构层14，上、下结构层钢筋网片7，预应力筋8、9和中间的轻质夹芯层1，其轻质夹芯层是由轻质夹芯层板块铺砌在一起，而轻质夹芯层板块的四角位置设置拉接上、下结构层钢筋网片的拉钩4，由混凝土将轻质夹芯层与上、下结构层浇筑为周边封闭的结构。

上述轻质夹芯层板块横向之间可由字形扒钉2相互拉结，轻质夹芯层板块对接竖缝中由水硬性胶结料3粘合。

上述字形扒钉两弯钩呈楔形，两端内侧对横杆＞90°，而外侧≤90°。

上述预应力筋可以是位于暗肋6、下结构层、上结构层或轻质夹芯层板块间的粘结预应力筋8、9、无粘结预应力筋或混合配置预应力筋，预应力筋是呈直线锚固、折线锚固、多段曲线锚固，连续锚固或间断锚固的单向或多向预应力筋。

上述轻型夹层板块内或拼缝处可加设普通钢筋、型钢或工厂预制好的预应力型钢。

上述轻型夹芯层板块之间可设有双向、单向、等截面或变截面的暗肋6，暗肋中布有钢筋及其箍筋。

上述轻型夹芯层板块各角部可分布有间隔的剪力墩5，剪力墩中可布有钢筋及其箍筋10。

在具体实施中，先按用户要求和设计条件选择本说明书提供的的一种最适合的特征方案做建筑与结构设计。具体施工步骤：

(1)、参见图18，在施工现场的预定位置绑扎下结构层钢筋网片、暗肋或剪力墩中的钢筋、型钢、预应力型钢和预应力筋。

(2)、参见图19，然后进行下结构层混凝土的浇灌：优先采用“二次浇灌，一次成型”的混凝土浇灌工艺。宜采用“补偿收缩”混凝土，根据环境的温湿度和水泥品种适量掺缓凝剂，预先选定好混凝土的初凝时间。

(3)、参见图20，在下结构层上铺砌轻型夹芯层板块。在轻型夹芯层板块1对接竖缝中可用水硬性胶结料3粘合，在轻型夹芯层板块的拼接缝上可用扒钉2骑缝连接，有坡度的扒钉使轻型夹芯层板块挤紧。在夹芯层内设计有暗肋6或剪力墩5的情况下，需同时留出暗肋或剪力墩的位置。在钢筋和预应力筋就位后(若设计有剪力墩，也一起就位)，将下结构层每次浇灌该楼层一小部分面积。用平板式振捣器和控制混凝土厚度的钢筋刻度尺，将浇灌的混凝土操作到下结构层的设计厚度。

在未初凝的下结构层混凝土板面上铺砌预制轻质夹芯层板块，对块体之间产生的竖直通缝，现场用水硬性胶结料拌和的稠浆，人工满砌块体拼接面，及时以特制的钢筋扒钉骑缝用木槌将其打下，有坡度的扒钉会使对头缝挤紧。特制的骑缝钢筋扒钉2的规格用量由设计施工图确定，每一小块预制轻质夹芯层板的一条拼接缝上可用一个或两个。严格控制混凝土的初凝时间。二次浇灌混凝土之前，下结构层混凝土不得初凝。(以上只用于完全利用轻质夹芯层与上下结构层来共同工作的轻质夹芯层板。改用现浇的轻质夹芯层时，没有这道工序。)

在铺砌的同时，对上下结构层混凝土板及其钢筋网片，用钢筋拉钩插入预制轻质夹芯层块体四角处的下结构层现浇混凝土板内，将上下结构层之间以拉钩连接，见图4～6和图20。拉钩的材料、尺寸与间隔由设计施工图确定，照图施工。(本操作对所有轻质夹芯层，包括预制和现浇的轻质夹芯层与上下结构层共同工作的轻质夹芯层板都做拉钩。)

对于在轻质夹芯层内设计有剪力墩的轻质夹芯层板，按施工图的尺寸位置，见图14～15和图18、19，在钢筋和预应力筋就位后，首次浇灌下结构层板的混凝土之前就应将其安装好，再浇灌下结构层板的混凝土。铺砌预制的轻质夹芯层时，现场用水硬性胶结料拌和的稠浆人工满砌块体拼接面或者留出开洞，等二次浇灌上层板的混凝土时，再人工将剪力墩一起浇灌振捣好。

(4)、参见图21，将拉钩插入砌轻型夹芯层板块四角处的下结构层的混凝土内，并拉住下结构层的钢筋网片。

(5)、参见图21，盖上结构层钢筋网片，拉钩将上、下结构层内的钢筋网片拉接；

(6)、在下结构层14的混凝土初凝之前，浇注上结构层13的混凝土，由混凝土将轻质夹芯层与上、下结构层浇筑为周边封闭的结构；将轻质夹芯层板的上面层钢筋网片盖上，垫好保护层厚度并绑扎好面层钢筋网与拉钩。在下结构层板的混凝土初凝之前，应及时做二次浇灌梁、暗肋和上层板的混凝土，见图21。同样，用平板式振捣器(配插入式振捣器)和控制混凝土厚度的钢筋刻度尺将浇灌的混凝土操作到面层的设计厚度并复查总厚度。如此循环进行该楼层一小部分区段面积的施工。

(7)、对上结构层13的混凝土宜做面层刮平并二次压抹，终凝后按国家技术规范或设计图纸要求养护。

(8)、对混凝土和预应力筋施加预应力。预应力的建立是利用混凝土在养护的过程中微膨胀混凝土的化学反应，建立初始微量预应力；养护期间混凝土的性能达到设计施工图的有关要求后，再用千斤顶按规范施加预应力，建立复合预应力。

本发明技术经济效益的描述：

楼板结构层的工程单价，轻质夹芯层板楼盖每1m²的造价比常规钢筋混凝土梁板和实心平板节省投资50～180元。下表是常用8.4m×8.4m柱网，在荷载和净高相同的条件下(同一市场价格，不考虑地震，活荷载一律2.0kN/m²，灵活隔墙附加荷载1.0kN/m²)，住宅和公共建筑楼房结构方案的技术经济比较见附表。附表是在荷载和净高相同的条件下(大开间、大柱网灵活隔墙)住宅和公共建筑楼房结构方案的技术经济比较。

楼盖结构方案			结构高度(m)			砼和夹层		钢筋和型钢	预应力筋	模板	吊顶	楼板结构层的工程单价				质量特点
																	净高	层高	结构层的高度	用量(m3/m2)	管或夹层(元/m2)	用量(kg/m2)	用量(kg/m2)	单价(元/m2)	单价(元/m2)	本发明(元/m2)	梁板单价(元/m2)	净高相同的楼层单价(元/m2)	净高相同的单价对比
			普通砼	1	普通板柱	2.52.7)	2.77(2.97)	0.27	0.270	0	53	0	10	0	0															518	1057(1093)	1.00	微裂缝
2	有柱帽板柱	2.90(3.10)														0.40	0.257	0	39.4	0	12	40	0	464	1025(1061)	0.97
				3	梁板		3.10(3.30)	0.60	0.210	0	30	0	18	40	0												380	970(1006)	0.92
4	现浇园孔板	2.75(2.95)														0.25	0.178	110GBF管	55	0	10	0	0	585	1108(1143)	1.05
				5	压型钢板钢梁+钢板+钢筋+砼)		3.10(3.30)	0.60	0080(0.100)	0	46	0	0	40	0												387	960(996)	0.91
预应力砼	6	预应力板柱														2.72(2.92)	0.22	0.220	0	19	8.8	10	0	2	410	933(969)				0.88	无裂缝
			7	2.75(2.95)	0.25		0.250	0	17	7.5	10	0	2	396	961(995)												0.91
	8															梁板	3.00(3.00)	0.50	0.200	0	18	4.9	18	40	4	380		950(986)	0.90
		9	现浇园孔板	275(2.95)	0.25		0.178	110GBF管	15	5.9	10	0	5	426	948(984)												0.90
	10															密肋板	2.91(3.11)	0.26+0.15	0.160	0	16	49	25	40	5	350		898(924)	0.85
		11	SP板(预制+钢梁+叠层)	3.24(3.44)	0.74		0.248	0	14.4	5.2	2	40	0	379	999(1035)												0.95
	12															夹层板(预制+钢梁+叠层)	3.24(3.44)	0.74	0.164	62	13	4.2	2	40	15	375		983(1003)	0.93	无裂缝隔音与保温好
		13	夹层板(预制+叠层)	2.74	0.24		0.151	62	31	3.7	2	0	15	420	936												0.89
	14															夹层板(现浇有柱帽)	2.90(3.10)	0.40	0.152	61	13.2	3.2	12	40	15	350		895(931)	0.85
		15	夹层板(现浇无柱帽)	2.75(2.95)	0.25		0.155	66	15	4.5	10	0	15	346	864(900)												0.82

附表是住宅和公共建筑楼房结构方案的技术经济比较(8.4m×8.4m柱网)：

1.活荷载一律2.0kN/m²，灵活隔墙附加荷载1.0kN/m² 。表中一律为非抗震设计的钢材用量。

2.表中第4和9行中的圆孔管150，每1m宽预埋5根，80元/m²×1.28+80×10％＝110元/m²(长沙市GBF圆孔管和其它厂家150平均出厂单价16元/每1m长度)。

3.表中第10行中的密肋板用定型的标准塑料膜壳(按定额周转20次)成型砼，厂家租金1.4元/每1m²每日。

4.表中第11行～13行的砼包括预制板、梁(钢梁重已折合为砼重，价格计入钢筋和型钢费)和叠合层砼(含灌缝0.056m)；而珍珠岩芯板平均厚度0.107m(45元/m²)折算为砼0.018m，已计入表中砼用量，作结构自重计算用。增强憎水膨胀珍珠岩芯板按(出厂单价420元/m³)×间接费1.28+铺砌费420×10％＝580元/m³计。预制构件和商品砼(含外加剂)的短距离运输吊装费已计入砼费用中。美国SP板专利费已计入厂家砼的费用中。

5.表中第14和15行中的现浇砼轻质夹芯层板楼盖的砼折算厚度(含梁、板和条肋＝0.134m和0.136m)加珍珠岩芯板平均厚度分别为0.105m(44元/m²)和0.114m(48元/m²)折算砼厚为0.018m和0.019m，合计＝0.152m和0.155m厚，用于结构自重与楼层计算。珍珠岩芯板的费用计价同上。

6.普通砼C30，605元/m³(含外加剂和施工，下同)；预应力砼C40，624元/m³；轻质夹芯层板砼C 40，644元/m³；钢筋和型钢6.5元/kg(现场)，6元/kg(预制)；预应力筋成套技术的施工与器材组装件15.6元/kg。

7.表中括号内的数值为公共建筑的层高，仅供参考。

本发明在保证构造要求的前提下，按使用要求和设计形式有三种基本造型。每种造型均可现浇后张预应力筋；也可先张预应力筋预制，到现场加现浇叠合层后，再二次张拉产生复合预应力。混凝土的成型均用“二次浇灌，一次成型”工艺较快而经济。本发明名称中的“复合”具有双重涵义，既有复合构造层的形式，又有复合预应力的作用(复合预应力是指可利用微膨胀混凝土产生微量的自应力或者在叠合层混凝土达到强度后，二次施加预应力对混凝土产生复合应力)。当然，不预制，后一种复合应力也就不用二次预应力了。这种类型的轻质夹芯层板造型和设计方法不同于空心板，它不是将轻质夹芯层作为“模板或者轻质填充材料的外加恒载”，而是将轻质夹芯层作为结构的一个组成部分，构成轻质夹芯层板或三层板；其轻质夹芯层与上下结构层是共同工作的。这是本发明的实质性特点。

本发明按轻质夹芯层与上下结构层共同工作的程度不同，有两类：第一类是完全利用轻质夹芯层与上下结构层共同工作的；第二类是仅部分利用轻质夹芯层与上下结构层来共同工作。

本发明对轻质夹芯层的基本要求与选择：

一、要求轻质夹芯层与混凝土有粘结力；

二、轻质夹芯层材料有一定的弹性模量和强度；

三、要求轻质夹芯层材料的拉压极限延伸率大于或等于上下结构层板的混凝土拉压极限延伸率，即δ_b≥δ_c；

四、轻质夹芯层材料为固体、轻质、防火、耐冻、环保、耐久、防水或软化系数合格、隔音隔热较好的建筑材料，如“结构用增强憎水膨胀珍珠岩芯板”、“轻混凝土”、“轻骨料混凝土”…等等。

本发明的原理与表达公式的特征说明：

基本假定：

①假定轻质夹芯层在构造措施上能保持上下结构层共同工作，周边为封闭结构；

②轻质夹芯层板为中等的厚度；(高跨比在1/5～1/50之间)

③轻质夹芯层板的挠度小于其厚度的1/5；

④平截面假定成立；

⑤垂直板的中间层平面上的正应力σ_z忽略不计(板面受集中力作用的局部应力问题和采用其它计算理论时，可删去本条假定)。

轻质夹芯层板的单位宽度的截面弯曲刚度的弹性值D_c可用下式计算(裂缝出现前的预应力轻质夹芯层板)：

$D_c=\frac{E_c}{1-v^2}\underset{{-H}_2}{\overset{H_1}{\∫}}\frac{E_b}{E_c}{z}^2\mathrm{dz}$

当公式中E_b＝E_c，H₁＝H₂时， $D_c=\frac{E_c{H}^3}{12(1-v^2)}$ ——单位宽度的实心平板弯曲刚度的弹性值。轻质夹芯层板与空心板有本质上的不同；轻质的轻质夹芯层起着“剪力腹板”的作用，即其功能与上述工字形肋梁的腹板相似。截面的剪应力不仅随高度与平面位置而变化，而且还随其层间弹性模量的不同而变化。式中

E_c——混凝土的弹性模量；(按规范采用，并在计算短期挠度时，E_c应乘以0.85)

E_b——轻质夹芯层材料的弹性模量，按规范与标准或者实测值采用；

v——泊松比；同上按国家、行业、企业的规范与标准或者实测值采用；

H——轻质夹芯层板截面的总高度(即总厚度)；

δ_c——混凝土的拉压极限延伸率；

δ_b——轻质轻质夹芯层材料的拉压极限延伸率；

使板的上下结构层共同工作的两类构造措施是本发明的基本手段，分别说明如下：

第一类：

图4～11结合起来(或者图4～11和图12～13或图14～15结合起来)并采用δ_p≥δ_c的轻质夹芯层，同混凝土有很好的粘结力而又有一定的弹性模量和强度——是第一类，可以完全利用轻质夹芯层与上下结构层共同工作的轻质夹芯层板。将轻质夹芯层预制块的竖直通缝，用水硬性胶结料拌和的稠浆，现场满砌拼接，及时以特制的钢筋扒钉骑缝用木槌将其打下，有坡度的扒钉会使对头缝挤紧。特制的钢筋扒钉与轻质夹芯层预制块的布置见图5、6和7。扒钉的特征为两端略有坡度的尖端张开，两端内侧对横杆略＞90°，而外侧略≤90°。上下结构层混凝土板内的钢筋网片以钢筋拉钩连结，见图8、9、10和11，间隔与尺寸由设计人与专利发明人在施工图上具体确定。轻质夹芯层板与上下结构层混凝土板的拉压极限延伸率满足要求δ_b≥δ_c，并有层间粘结力，而且也有一定的弹性模量和强度。截面的剪应力不仅随高度与平面位置而变化，而且还随其层间弹性模量的不同而变化。这类板可充分利用上式中的E_b和v值，即完全利用轻质夹芯层与上下结构层共同工作。轻质的轻质夹芯层起着“剪力腹板”的作用，即其功能与工字形截面肋梁的腹板相似。这种系列化基本构造与要求适用于图12～17，适用于图1～4的组合构造形式。其中最直观的是折合为有暗肋的轻质夹芯层板，见图12和13。显然，轻质夹芯层既起到了结构的作用，又起到了模板的作用。

第二类：

图8～11和图12～13或图14～15结合起来并采用δ_p≥δ_c的轻质夹芯层，同混凝土有很好的粘结力而又有一定的弹性模量和强度——是第二类，仅部分利用轻质夹芯层与上下结构层共同工作的轻质夹芯层板。如果铺砌预制夹芯块不用胶结料与扒钉，只对轻质夹芯层预制块的竖直通缝在现场干拼接，仅在每小块预制轻质夹芯层的四角上，将上下结构层混凝土板内的钢筋网片以钢筋拉钩连结，见图8、9、10、11。当达到了要求轻质夹芯层表面与上下结构层混凝土粘结良好，轻质夹芯层材料的极限延伸率δ_b不小于上下结构层混凝土的极限延伸率δ_c，而且轻质夹芯层材料有一定的弹性模量和强度；轻质轻质夹芯层仍然起着一定程度“剪力腹板”的作用，即其功能起着与“工字形肋梁开孔的腹板”相似的作用。因为有了竖直通缝，故这类轻质夹芯层板不能充分利用上式中的泊松比v值，令v＝0，(弹性模量E_b值应酌情考虑；即当其数值远小于E_c时，从偏于安全与简化的角度出发，可以不考虑，而取E_b≈0)。这时，可以部分利用轻质夹芯层与上下结构层共同工作。轻质夹芯层也起到了一定的结构作用，又起到了模板的作用。

对于有暗肋的轻质夹芯层板，构造处理符合图12～13和图5～11时，可用网格梁计算，其杆元的长度可取用条肋节点间距，扩大翼缘的计算宽度达条肋之间的净距离，合理得增大了轻质夹芯层板的弹性抗弯刚度与承载力。

然而，以往常规的箱形空心板、带肋双层板和轻质材料填充的双向肋形板对工字形、T形及倒L形截面位于受压区的翼缘计算宽度b_f′不能充分发挥其作用，其轻质夹芯层填充料只作为不拿出来的模板，夹芯是外加的恒载，不参加结构共同工作。由此可见，其弹性抗弯刚度与承载力显然不如本轻质夹芯层板。而且以往的空心板内的模板和轻质轻质夹芯层是作为填充料的，不能用下述第6条提出的三种基本造型中的后两种作设计与施工。

对于没有暗肋，当其轻质夹芯层符合δ_b≥δ_c，有适量的弹性模量和强度并与混凝土有粘结力的预制夹芯块做的轻质夹芯层板，按图5～11、图3和图4(含图14和图15的剪力墩)构造处理，轻质夹芯层的功能也起着与上述“剪力腹板”相似的作用，并使轻质夹芯层与上下结构层共同工作；其单位宽度的弹性抗弯刚度也能获得一定程度的提高。

由上述解释，可见各类轻质夹芯层板均与以往的空心板有明显的和本质上的区别，性能和经济效益也就显示出来了。当然，关于轻质夹芯层板块的计算方法有多种理论可以证明上述结论。

在上述两类轻质夹芯层板中，每一类还再细分为下列三种基本造型：

a、在轻质夹芯层板内设单向或双向暗肋，见图12和13，含贯通的暗肋、局部设暗肋和变截面暗肋，其暗肋可以是现浇的、预制的或型钢暗肋或钢管暗肋，暗肋内设间断或拉通的曲线、折线或直线，有粘结、无粘结或者一部分有粘结、一部分无粘结混合配置预应力筋(含必要的非预应力筋和型钢)；

b、内设剪力墩，见图14和15，(含暗肋和剪力墩的组合型，见图3；即用短柱将上下结构层板以一定间隔拉结起来)，剪力墩可用现浇或预制的钢筋混凝土、型钢、钢管混凝土…等，剪力墩的截面具体形状(如圆形、方形、矩形、空管形…)与上下端锚固构造按工程的需要由结构设计人和发明人共同选定。轻质夹芯层板内设的剪力墩也可与暗肋相结合成混合型(如、靠近板的周边设暗肋，中间设剪力墩)。板的上层局部、下层或上下结构层内均可设单向或双向(含直线、曲线或折线)预应力筋(含必要的非预应力筋和型钢)。

c、在轻质夹芯层板中不加暗肋和剪力墩，见图16、17和4，只有轻质夹芯层材料在板的上下结构层内设单向或双向直线预应力筋。在后张预应力混凝土结构中，优先采用1×7标准型无粘结φ^s9.5～12.7的钢绞线。在先张预应力混凝土结构中，优先采用φ^H5～6螺旋肋消除应力高强钢丝。具体的预应力筋品种、数量和间隔由工程的设计人和专利发明人按使用功能、跨度与荷载情况具体确定。

上述三种基本造型的轻质夹芯层板及其上下结构层可以是等厚度或者变厚度。变厚度的型式可以在外观上、轻质夹芯层内变厚度或者外观与轻质夹芯层都变厚度与局部变厚度。三种基本造型还可混合或复合组成多种复杂造型，例如、暗肋可凸出板的上下面，形成肋梁或扁梁，但应便于设计与施工。

Claims (10)

1.一种复合预应力混凝土夹层板，包括上、下结构层，上、下结构层内的钢筋网片，预应力筋和中间的轻质夹芯层；其特征在于：轻质夹芯层是由轻质夹芯层板块铺砌在一起，其轻质夹芯层板块的四角位置设置拉接上、下结构层内的钢筋网片的拉钩，由混凝土将轻质夹芯层与上、下层浇筑为周边封闭的结构。

2.根据权利要求1所述的复合预应力混凝土夹层板，其特征在于：上述轻质夹芯层板块横向之间由ㄇ字形扒钉相互拉结，并由轻质夹芯层板块对接竖缝中的水硬性胶结料粘合。

3.根据权利要求2所述的复合预应力混凝土夹层板，其特征在于：上述ㄇ字形扒钉两弯钩呈楔形，两端内侧对横杆＞90°，而外侧≤90°。

4.根据权利要求1所述的复合预应力混凝土夹层板，其特征在于：上述预应力筋是位于暗肋或下结构层与上结构层之内或轻质夹芯层板块或剪力墩之间设置的粘结预应力筋、无粘结预应力筋或混合配置的预应力筋；预应力筋是呈直线锚固、折线锚固、多段曲线锚固，连续锚固或间断锚固的单向或多向预应力筋。

5.根据权利要求1所述的复合预应力混凝土夹层板，其特征在于：上述轻型夹芯层板块之间设有双向、单向、等截面或变截面的暗肋，暗肋中布有钢筋及其箍筋。

6.根据权利要求1所述的复合预应力混凝土夹层板，其特征在于：上述轻型夹芯层板块各角部分布有间隔的剪力墩，剪力墩中布有钢筋及其箍筋。

7.根据权利要求1所述的复合预应力混凝土夹层板，其特征在于：上述轻型夹层板的混凝土内或拼缝处加设普通钢筋、型钢或工厂预制好的预应力型钢。

8.一种复合预应力混凝土夹层板的施工方法，其特征在于有以下步骤：

(1)、在施工现场的预定位置绑扎下结构层钢筋网片、暗肋或剪力墩中的钢筋、型钢、预应力型钢和预应力筋；

(2)、浇灌下结构层和周边的支承梁的混凝土；

(3)、在下结构层上铺砌轻型夹芯层板块；

(4)、将拉钩插入砌轻型夹芯层板块四角处的下结构层的混凝土内，并拉住下结构层的钢筋网片；

(5)、盖上结构层钢筋网片，拉钩将上、下结构层内的钢筋网片拉接；

(6)、在下结构层混凝土初凝之前，依次浇灌周边的支承梁、暗肋或剪力墩和上结构层的混凝土，由混凝土将轻质夹芯层与上、下结构层浇筑为周边封闭的结构；

(7)、压抹平整，进行混凝土养护；

(8)、对混凝土和预应力筋施加预应力。

9.根据权利要求1所述的复合预应力混凝土夹层板的施工方法，其特征在于：上述步骤(3)中，在轻型夹芯层板块对接竖缝中用水硬性胶结料粘合，在轻型夹芯层板块的拼接缝上用扒钉骑缝连接，有坡度的扒钉使轻型夹芯层板块挤紧。

10.根据权利要求1所述的复合预应力混凝土夹层板的施工方法，其特征在于：上述步骤(3)中，在夹芯层内设计有暗肋或剪力墩的情况下，需同时留出暗肋或剪力墩的位置，二次浇灌，一次成型。

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