一种带有钢筋桁架的空心叠合板

(一)技术领域

本发明涉及一种装配式钢筋混凝土空心楼盖结构，尤其是一种带有钢筋桁架的空心叠合板及其制作方法，属于一般建筑物构造领域。

(二)背景技术

装配式建筑有着工厂化生产程度高、施工速度快、综合成本低的特点，该种结构形式目前正获得国家大力推广。

对于跨度在5m以下的装配式楼盖，普通的叠合板就可以解决；但是在跨度5m以上，尤其是跨度超过7m的楼盖，若采用普通的实心楼盖则结构的自重大、抗震性能差，且综合经济指标较低。对于楼盖结构而言，无论现浇还是叠合结构，空心化就是解决大跨度问题的一种技术手段。

2004年前，传统叠合楼盖最大跨度不超过6m，后来徐有邻、王晓峰等提出“预应力双向叠合楼盖”(CN2642887Y)。之后，高连玉、吴顺红等提出“预应力混凝土叠合板”(CN2706530)、“蜂窝孔式肋架预应力钢筋混凝土叠合板”(CN102995805A)和“一种箱式预应力混凝土轻型叠合板”(CN203603332U)。但以上技术分别存在：其分别存在预制件宽度小、自重大或者相邻预制件之间连接性能差、仅适用于单向板等缺陷。

2017年，本人分别提出“一种宽幅空心叠合板”(CN107254930A)和“一种预应力空心叠合板”(CN107313539A)的技术，克服了预制件宽度小、自重大和不太适用于双向板的缺陷；2020年，本人又提出“一种带有拉结支架的空心叠合板”(CN112302227A)。在数十次的试验中，本人发现CN107254930A和CN107313539A存在以下问题：1、空心叠合板中预制与现浇的混凝土仅在填充体间的实心肋接触，接触面积小导致新旧混凝土间的粘结力不足，沿构件水平方向接触面所产生的劈裂裂缝将导致构件的承载能力下降；2、由于空心板叠合板比传统叠合板跨度更大，即便预制件相对更厚，但由于实心肋占总面积的比例很小，预制件在吊装的运输时刚度偏弱；3、预制件中填充体的强度很低，多块预制件层叠运输时，填充体容易损坏。虽然CN112302227A能有效克服以上缺陷，但CN112302227A所采用的拉结支架仍存在以下缺陷：1、若支腿的锚固长度不够，吊装时支腿被拔出易导致安全事故；2、拉结支架支腿都大致垂直于预制件，大荷载(如多块预制件摞起运输)时钢筋容易弯曲而失稳；3、无论用焊接还是绑扎的方式将水平杆与支腿顶部连接，使得拉结支架的生产效率低。

这种情况下，开发一种克服上述缺陷的叠合板技术，已成为当前装配式叠合楼盖中急需解决的问题。

(三)发明内容

在现有装配式叠合楼盖技术中，存在：1、预制件跨度小、自重大、刚度小；2、预制构件宽度小；3、相邻预制件之间连接性能差，不适用于双向板；4、空心预制件与叠合层新旧混凝土结合性能差、填充体容易损坏；5、吊装性能差；6、运输性能差；7、生产效率低等问题，本发明的目的在于提供一种带有钢筋桁架的空心叠合板。

为实现上述目的，在现有技术和实验的基础上，本发明采用的技术方案是：一种带有钢筋桁架的空心叠合板，该叠合板为钢筋混凝土结构，包括底部的预制件与上部的叠合层，预制件为长条形，每条预制件的宽度≥1800mm且≤3500mm，长度≥5000mm且≤10000mm，预制件的底板混凝土厚度≥40mm且≤65mm，底板中双向配置底板钢筋，在每条预制件的上部布置3行或3行以上、5列或5列以上的轻质材料的填充体，预制件内相邻填充体之间或填充体边缘是混凝土纵向实心肋或横向实心肋，在至少两道纵向实心肋中预埋钢筋桁架，每道钢筋桁架由一根上弦筋、两根下弦筋和两侧的腹筋构成，钢筋桁架的顶部高度超过填充体顶部高度，在至少3道横向实心肋中安装有横向支架，每道横向支架由一根横筋和至少3条支腿构成，横向支架的横筋位于钢筋桁架上弦筋的上部，支腿下部锚固在预制件的混凝土中，将2条或2条以上的预制件并联在一起，相邻预制件之间的底板钢筋在拼缝区内互相搭接，预制件除拼缝区之外的底板钢筋的伸出段都锚入周圈的梁或墙支座中，叠合板的上部钢筋安放在钢筋桁架或横向支架上面，绑扎上部钢筋，浇筑叠合层混凝土，填充体上部叠合层的混凝土最小厚度≥40mm且≤100mm，形成叠合板。每条预制件的宽度≥1800mm且≤3500mm，可以减少楼板中预制件的数量，降低拼缝区费用在总造价中所占的比例。预制件长度≥5000mm且≤10000mm，使得叠合板能适用于大跨度且满足正常运输要求。在每条预制件的上部布置3行或3行以上、5列或5列以上的轻质材料的填充体，每条预制件内相邻填充体之间或边缘的纵向实心肋和横向实心肋，既能提高预制件的空心率，又能保证有足够的实心肋参与结构受力。填充体可以预先安置在预制件上，也可以等预制件混凝土成型硬化后再嵌入。本人在构件实验中发现，越靠近拼缝区，预制件与叠合层之间越容易出现水平劈裂裂缝，因此拼缝区附近的实心肋属于薄弱部位，应采取专门措施加强拉结。在至少两道纵向实心肋中预埋钢筋桁架，钢筋桁架为空间立体结构，在两个方向水平都具有三角形的稳定性，故任何方向的刚度都非常大，适合于多块预制件上下摞起存放和运输；钢筋桁架的上弦筋能增大预制件的刚度，预制件吊装时不易开裂，而腹筋与下弦筋相连使得腹筋在预制件中的锚固性能好，增强了吊装的安全性，且下弦筋还能兼受力筋做到一筋两用；钢筋桁架能实现自动化流水制作，生产效率高。在至少3道横向实心肋中安装有横向支架首先是为了增大预制件的横向刚度，因为生产和运输过程中的竖向力主要由钢筋桁架承担，故横向支架仅分散竖向力故可设计得简单些以降低生产成本。钢筋桁架的顶部高度超过填充体顶部高度，当填充体预先埋设时，钢筋桁架和横向支架在生产和运输过程中能对填充体起保护作用。在现场施工中，将2条或2条以上的预制件并联在一起，将叠合板上部钢筋安放在钢筋桁架或横向支架上面再绑扎，钢筋桁架与横向支架又起着钢筋马镫或架立筋的作用，可以节省相关的材料费和制作费。

本发明的特征在于预制件底板钢筋中的纵向钢筋位于横向钢筋的上部，钢筋桁架的腹筋为折线型，上弦筋直径≥8mm，下弦筋直径≥纵向钢筋的直径，下弦筋与纵向钢筋位于同一层。纵向钢筋位于横向钢筋的上部，使得下弦筋能与纵向钢筋位于同一层，下弦筋除了作为腹筋的锚固措施外，还能参与受力，当直径≥纵向钢筋的直径时，下弦筋可直接代替纵向钢筋降低预制件的造价。

本发明的特征在于横向支架的支腿在两个端头范围内局部加密。支腿仅在受力较大的端头范围内局部加密可以降低造价；若端头位于弯矩较大的拼缝区，支腿能增强此区域附近预制与现浇混凝土的粘结；若端头位于剪力较大的边支座，支腿能提高支座附近截面的抗剪能力。

本发明的特征在于在预制件的部分纵向实心肋或横向实心肋中预埋拉结钢筋棍，拉结钢筋棍在预制件混凝土中的埋设深度和外露长度都≥30mm。本发明要解决的一个技术问题是空心预制件与叠合层混凝土因拉结力不足而产生的劈裂现象，在实心肋中预埋钢筋桁架或横向支架能解决这一问题，但二者成本相对较高安装也稍显复杂，当预制件的吊装、运输及填充体的保护问题已解决后，为了进一步提高抗劈裂能力，预埋拉结钢筋棍防止水平剪切破坏就是一个便宜、简单、高效的技术方案，钢筋棍仅起一个销栓作用，故无论预埋还是外露都不必太长只要≥30mm就可以了。

本发明的特征在于叠合板为双向板时，相邻预制件拼缝区的后浇带宽度≥100mm且≤300mm，在拼缝区内，相邻预制件之间的横向钢筋向上弯起，在横向钢筋弯折处设置2根压筋。压筋除参与双向板短跨方向的抗弯受力外，还能增强拼缝区横向钢筋的锚固性能。

本发明的特征在于预制件的全部或部分纵向钢筋为高强预应力筋。采用预应力筋后，既能减少钢筋用量降低预制件的造价，还能提高叠合板正常使用过程中的抗裂能力，使得结构的耐久性更好。

本发明的特征在于填充体后置，在预制件成型过程中其上预留与填充体大小、形状相吻合的槽口，预制件成型后，将填充体嵌入槽口中。采用填充体后嵌入的技术方案，可以避免出现预制件在制作、运输和吊装中发生填充体破损的现象，在现场施工中，叠合板中需要预埋的管线、灯头等可以安装在填充体下部混凝土最薄的区域，减少混凝土切割、开洞的工作量；当管线等与填充体位置发生冲突时，在易切割钻孔的填充体上进行相应处理，可以方便管线施工。

本发明的特征在于填充体预先安放时，其主材为聚苯泡沫或硬质塑料，填充体的上下表面周圈有倒角，填充体的中部有一个竖向漏浆孔，漏浆孔的上端为上大下小的漏斗形，下端为上小下大的倒漏斗形。填充体的上下表面周圈倒角，一方面消除应力集中、不出现厚度突变的现象；另一方面在填充体上部的混凝土为一个拱形盖，可以大大增强楼面承受集中荷载的能力，填充体下部的切角或倒角可以方便混凝土的浇筑。在填充体中部开一个竖向漏浆孔，漏浆孔的上漏斗大大加快混凝土流入漏浆孔的速度；而下漏斗则可以保证混凝土中的粗骨料能迅速且无障碍地流到填充体的下部，保证混凝土浇筑密实。

本发明一种带有钢筋桁架的空心叠合板的制作方法的制作方法是：该叠合板为钢筋混凝土结构，包括底部的预制件与上部的叠合层，预制件为长条形，每条预制件的宽度≥1800mm且≤3500mm，长度≥5000mm且≤10000mm，预制件的底板混凝土厚度≥40mm且≤65mm，底板中双向配置底板钢筋，在每条预制件的上部布置3行或3行以上、5列或5列以上的轻质材料的填充体，预制件内相邻填充体之间或填充体边缘是混凝土纵向实心肋或横向实心肋，在至少两道纵向实心肋中预埋钢筋桁架，每道钢筋桁架由一根上弦筋、两根下弦筋和两侧的腹筋构成，钢筋桁架的顶部高度超过填充体顶部高度，在至少3道横向实心肋中安装有横向支架，每道横向支架由一根横筋和至少3条支腿构成，横向支架的横筋位于钢筋桁架上弦筋的上部，支腿下部锚固在预制件的混凝土中，将2条或2条以上的预制件并联在一起，相邻预制件之间的底板钢筋在拼缝区内互相搭接，预制件除拼缝区之外的底板钢筋的伸出段都锚入周圈的梁或墙支座中，叠合板的上部钢筋安放在钢筋桁架或横向支架上面，绑扎上部钢筋，浇筑叠合层混凝土，填充体上部叠合层的混凝土最小厚度≥40mm且≤100mm，形成叠合板。

本发明一种带有钢筋桁架的空心叠合板的制作方法的特征在于预制件底板钢筋中的纵向钢筋位于横向钢筋的上部，钢筋桁架的腹筋为折线型，上弦筋直径≥8mm，下弦筋直径≥纵向钢筋的直径，下弦筋与纵向钢筋位于同一层。

采用上述方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明首先克服了传统实心叠合板适用跨度小、预制件自重大的缺点，与CN112302227A等现有技术相比，效果也十分明显：1、解决了空心叠合板预制件与叠合层之间越容易出现水平劈裂裂缝的问题；2、增大了预制件的刚度方便构件的运输与堆放；3、在钢筋桁架上形成多处吊点，便于预制件的吊装；4、钢筋桁架与横向支架的存在增大了对填充体的保护力度；5、钢筋桁架与横向支架能作为后期施工上部钢筋的架立筋，可节省相关的人力物力；6、增强了构件的抗弯或抗剪能力。

本发明的一种带有钢筋桁架的空心叠合板中预制构件的自重轻、预制与叠合层混凝土结合性好，适用跨度大、可适用于双向板、便于运输与安装。本发明具有很好的经济性和适用性，对建筑技术的发展起促进作用。

(四)附图说明

以下结合附图对本发明做进一步说明。

图1是本发明叠合板的平面图

图2是本发明叠合板竖向剖面构造示意图

图3是本发明叠合板中单条预制件的平面图

图4是图3中预制件的A-A剖面图

图5是钢筋桁架构造示意图

图6是横向支架构造示意图

图7是本发明叠合板拼缝区局部大样图

图8是预制件中填充体后嵌入示意图

图9是填充体竖向剖面图

图10是填充体俯视图

图中：1.预制件，2.叠合层，3.底板，4.底板钢筋，5.填充体，6.纵向实心肋，7.横向实心肋，8.钢筋桁架，9.上弦筋，10.下弦筋，11.腹筋，12.横向支架，13.横筋，14.支腿，15.拼缝区，16.支座，17.上部钢筋，18.纵向钢筋，19.横向钢筋，20.拉结钢筋棍，21.压筋，22.预应力筋，23.槽口，24.倒角，25.漏浆孔。

(五)具体实施方式

本发明是按照以下方式实现：

在图1-图7所示实施例中，一种带有钢筋桁架的空心叠合板，该叠合板为钢筋混凝土结构，包括底部的预制件(1)与上部的叠合层(2)，预制件为长条形，每条预制件的宽度≥1800mm且≤3500mm，长度≥5000mm且≤10000mm，预制件的底板(3)混凝土厚度≥40mm且≤65mm，底板中双向配置底板钢筋(4)，在每条预制件的上部布置3行或3行以上、5列或5列以上的轻质材料的填充体(5)，预制件内相邻填充体之间或填充体边缘是混凝土纵向实心肋(6)或横向实心肋(7)，在至少两道纵向实心肋中预埋钢筋桁架(8)，每道钢筋桁架由一根上弦筋(9)、两根下弦筋(10)和两侧的腹筋(11)构成，钢筋桁架的顶部高度超过填充体顶部高度，在至少3道横向实心肋中安装有横向支架(12)，每道横向支架由一根横筋(13)和至少3条支腿(14)构成，横向支架的横筋位于钢筋桁架上弦筋的上部，支腿下部锚固在预制件的混凝土中，将2条或2条以上的预制件并联在一起，相邻预制件之间的底板钢筋在拼缝区(15)内互相搭接，预制件除拼缝区之外的底板钢筋的伸出段都锚入周圈的梁或墙支座(16)中，叠合板的上部钢筋(17)安放在钢筋桁架或横向支架上面，绑扎上部钢筋，浇筑叠合层混凝土，填充体上部叠合层的混凝土最小厚度≥40mm且≤100mm，形成叠合板。

在图1、图3-图5、图7所示实施例中，预制件底板钢筋(4)中的纵向钢筋(18)位于横向钢筋(19)的上部，钢筋桁架的腹筋(11)为折线型，上弦筋(9)直径≥8mm，下弦筋(10)直径≥纵向钢筋的直径，下弦筋与纵向钢筋位于同一层。

在图1、图3、图6所示实施例中，横向支架(12)的支腿(14)在两个端头范围内局部加密。

在图3、图4所示实施例中，在预制件(1)的部分纵向实心肋(6)或横向实心肋(7)中预埋拉结钢筋棍(20)，拉结钢筋棍在预制件混凝土中的埋设深度和外露长度都≥30mm。

在图1、图7所示实施例中，叠合板为双向板时，相邻预制件(1)拼缝区(15)的后浇带宽度≥100mm且≤300mm，在拼缝区内，相邻预制件之间的横向钢筋(19)向上弯起，在横向钢筋弯折处设置2根压筋(21)。

在图3、图4所示实施例中，预制件(1)的全部或部分纵向钢筋(18)为高强预应力筋(22)。

在图1-图4、图7、图8所示实施例中，填充体(5)后置，在预制件(1)成型过程中其上预留与填充体大小、形状相吻合的槽口(23)，预制件成型后，将填充体嵌入槽口中。

在图1、图3、图4、图7-图10所示实施例中，填充体(5)预先安放时，其主材为聚苯泡沫或硬质塑料，填充体的上下表面周圈有倒角(24)，填充体的中部有一个竖向漏浆孔(25)，漏浆孔的上端为上大下小的漏斗形，下端为上小下大的倒漏斗形。

在图1-图7所示实施例中，一种带有钢筋桁架的空心叠合板的制作方法是：该叠合板为钢筋混凝土结构，包括底部的预制件(1)与上部的叠合层(2)，预制件为长条形，每条预制件的宽度≥1800mm且≤3500mm，长度≥5000mm且≤10000mm，预制件的底板(3)混凝土厚度≥40mm且≤65mm，底板中双向配置底板钢筋(4)，在每条预制件的上部布置3行或3行以上、5列或5列以上的轻质材料的填充体(5)，预制件内相邻填充体之间或填充体边缘是混凝土纵向实心肋(6)或横向实心肋(7)，在至少两道纵向实心肋中预埋钢筋桁架(8)，每道钢筋桁架由一根上弦筋(9)、两根下弦筋(10)和两侧的腹筋(11)构成，钢筋桁架的顶部高度超过填充体顶部高度，在至少3道横向实心肋中安装有横向支架(12)，每道横向支架由一根横筋(13)和至少3条支腿(14)构成，横向支架的横筋位于钢筋桁架上弦筋的上部，支腿下部锚固在预制件的混凝土中，将2条或2条以上的预制件并联在一起，相邻预制件之间的底板钢筋在拼缝区(15)内互相搭接，预制件除拼缝区之外的底板钢筋的伸出段都锚入周圈的梁或墙支座(16)中，叠合板的上部钢筋(17)安放在钢筋桁架或横向支架上面，绑扎上部钢筋，浇筑叠合层混凝土，填充体上部叠合层的混凝土最小厚度≥40mm且≤100mm，形成叠合板。

在图1、图3-图5、图7所示实施例中，一种带有钢筋桁架的空心叠合板的制作方法是：预制件底板钢筋(4)中的纵向钢筋(18)位于横向钢筋(19)的上部，钢筋桁架的腹筋(11)为折线型，上弦筋(9)直径≥8mm，下弦筋(10)直径≥纵向钢筋的直径，下弦筋与纵向钢筋位于同一层。