一種裝配式鋼框架預制混凝土樓板結構的制作方法

本發明屬于裝配式建筑技術領域，尤其涉及一種裝配式鋼框架預制混凝土樓板結構。

背景技術：

工業化建筑在國內外逐步替代大規模現場制作建筑，采用工廠化預制，在建筑工場組裝，是建筑業發展的方向，已成為我國建筑業發展的國家戰略加以大力推行。目前在工業化建筑的主要形式為裝配式混凝土結構，鑒于我國鋼產量的大量庫存和鋼結構在城市建設中環保、高效的優勢，大力推廣鋼結構建筑也是一個發展方向。

現有的鋼結構建筑主要是在工廠制作鋼結構梁、柱構件，在現場組裝成框架結構，再在現場澆筑混凝土結構樓蓋。這種結構體系的優點之一是通過現澆混凝土結構樓蓋可將鋼結構框架緊密的連成整體，同時滿足層間隔音保溫等功能；但此體系存在一個致命弱點就是現場混凝土澆筑量大，需要的人工多，還需要一定數量的模板及支撐等，且現場混凝土施工帶來較大的粉塵，對城市環境有一定的影響。

技術實現要素：

為了克服現有技術存在的不足，本發明提供一種造價低、易推廣的裝配式鋼框架預制混凝土樓板結構。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種裝配式鋼框架預制混凝土樓板結構，包括鋼框架和預制混凝土樓板，所述鋼框架包括鋼柱和鋼梁，所述預制混凝土樓板位于所述鋼梁的上方并通過連接件安裝在鋼梁上；

所述預制混凝土樓板為預應力空心樓板。

進一步，所述預應力空心樓板的上部設有板面鋼筋，所述預應力空心樓板的中部沿著跨度方向設有空心通孔，所述預應力空心樓板的下部穿設有板底鋼筋，所述板面鋼筋沿著跨度方向水平布置且其兩端均設有外伸段，所述板底鋼筋沿著跨度方向水平布置且其兩端均設有外伸段，所述板面鋼筋為非預應力鋼筋，所述板底鋼筋包括預應力鋼筋和非預應力鋼筋，且預應力鋼筋與非預應力鋼筋間隔布置；

所述連接件為連接短板，所述連接短板的下部沿著預應力空心樓板跨度方向設有用于板底鋼筋的外伸段穿過的預留孔，所述連接短板成兩列間斷式焊接在所述鋼梁的上表面上，所述板面鋼筋位于所述連接短板的上方。

再進一步，設置在鋼梁兩側相鄰兩塊的預應力空心樓板的板底鋼筋的外伸段同時穿過同一排的兩個連接短板的預留孔，且通過鋼筋扣緊夾頭將兩根板底鋼筋的預應力鋼筋的外伸段夾緊，所述鋼筋扣緊夾頭位于兩個連接短板之間，兩根板底鋼筋的非預應力鋼筋的外伸段穿過同一排的兩個連接短板的預留孔直接焊接在連接短板上；

所述鋼梁的上方還設有板面連接鋼筋，所述板面連接鋼筋位于相鄰兩塊的預應力空心樓板之間，且其左右兩端分別與兩塊預應力空心樓板的板面鋼筋的外伸段連接；

設置在鋼梁上并沿著預應力空心樓板跨度方向的相鄰兩塊預應力空心樓板之間設有現澆混凝土連接部，所述現澆混凝土連接部的上表面與預應力空心樓板的上表面齊平，相鄰兩塊預應力空心樓板的板面鋼筋的外伸段、板面連接鋼筋、連接短板、相鄰兩塊預應力空心樓板的板底鋼筋的外伸段、鋼筋扣緊夾頭均位于所述現澆混凝土連接部內；

與預應力空心樓板跨度方向垂直的方向上，相鄰兩塊預應力空心樓板之間拼接，且其拼縫處灌注有水泥砂漿。

再進一步，在鋼梁的上表面樓板擱置處沿梁長方向粘貼有薄層泡沫膠帶，所述預應力空心樓板擱置在薄層泡沫膠帶上。

更進一步，所述鋼筋扣緊夾頭為一個內壁刻有牙痕、外表面有機械壓痕的鋼制套筒。

鋼筋扣緊夾頭設置有兩個，兩個鋼筋扣緊夾頭左右對稱布置。

所述預應力空心樓板的體積空心率小于等于40％。

本發明的有益效果主要表現在：對建筑中的樓蓋也采用工廠化預制技術，將預制混凝土樓板在現場進行吊裝，只對預制混凝土樓板的連接處澆筑少量的混凝土，使之達到整體結構的功能；由于在工廠預制混凝土樓板，混凝土的施工質量可大大提高，同時采用預應力空心樓板技術，可較大幅度降低結構整體的自重，可降低對地基的處理要求，有利于建筑物降低工程造價；克服當前鋼結構建筑工程造價高、不易推廣的困難。

附圖說明

圖1是鋼梁上表面焊接兩列間斷式短板的結構示意圖。

圖2是鋼梁截面放大示意圖。

圖3是預制混凝土樓板結構示意圖。

圖4是預制混凝土樓板截面示意圖。

圖5是鋼梁上預制混凝土樓板連接示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述。

參照圖1～圖5，一種裝配式鋼框架預制混凝土樓板結構，包括鋼框架和預制混凝土樓板，所述鋼框架包括鋼柱和鋼梁1，所述預制混凝土樓板位于所述鋼梁1的上方并通過連接件安裝在鋼梁1上；

所述預制混凝土樓板為預應力空心樓板。

進一步，所述預應力空心樓板的上部設有板面鋼筋7，所述預應力空心樓板的中部沿著跨度方向設有空心通孔11，所述預應力空心樓板的下部穿設有板底鋼筋，所述板面鋼筋7沿著跨度方向水平布置且其兩端均設有外伸段8，所述板底鋼筋沿著跨度方向水平布置且其兩端均設有外伸段9，所述板面鋼筋為非預應力鋼筋，所述板底鋼筋包括預應力鋼筋5和非預應力鋼筋6，且預應力鋼筋5與非預應力鋼筋6間隔布置；

所述連接件為連接短板3，所述連接短板3的下部沿著預應力空心樓板跨度方向設有用于板底鋼筋的外伸段穿過的預留孔4，所述連接短板3成兩列間斷式焊接在所述鋼梁1的上表面上，所述板面鋼筋7位于所述連接短板3的上方。

再進一步，設置在鋼梁1兩側相鄰兩塊的預應力空心樓板的板底鋼筋的外伸段9同時穿過同一排的兩個連接短板3的預留孔，且通過鋼筋扣緊夾頭12將兩根板底鋼筋的預應力鋼筋5的外伸段夾緊，所述鋼筋扣緊夾頭12位于兩個連接短板之間，兩根板底鋼筋的非預應力鋼筋的外伸段穿過同一排的兩個連接短板的預留孔直接焊接在連接短板上；

所述鋼梁1的上方還設有板面連接鋼筋13，所述板面連接鋼筋13位于相鄰兩塊的預應力空心樓板之間，且其左右兩端分別與兩塊預應力空心樓板的板面鋼筋的外伸段8連接；

設置在鋼梁上并沿著預應力空心樓板跨度方向的相鄰兩塊預應力空心樓板之間設有現澆混凝土連接部14，所述現澆混凝土連接部14的上表面與預應力空心樓板的上表面齊平，相鄰兩塊預應力空心樓板的板面鋼筋的外伸段8、板面連接鋼筋13、連接短板3、相鄰兩塊預應力空心樓板的板底鋼筋的外伸段9、鋼筋扣緊夾頭12均位于所述現澆混凝土連接部內；

與預應力空心樓板跨度方向垂直的方向上，相鄰兩塊預應力空心樓板之間拼接，且其拼縫處灌注有水泥砂漿。

再進一步，在鋼梁1的上表面樓板擱置處沿梁長方向粘貼有薄層泡沫膠帶，所述預應力空心樓板擱置在薄層泡沫膠帶上。

更進一步，所述鋼筋扣緊夾頭12為一個內壁刻有牙痕、外表面有機械壓痕的鋼制套筒。

鋼筋扣緊夾頭12設置有兩個，兩個鋼筋扣緊夾頭左右對稱布置。

所述預應力空心樓板的體積空心率小于等于40％。

本實施例中，所述預應力空心樓板為在工廠預制的構件到現場組合裝配而成，每個建筑單元的預應力空心樓板可以是一整塊，也可以是若干塊。

本發明的基本原理是利用鋼結構框架工廠化制作的成熟工藝，加上先張法預應力空心樓板的加入，通過兩者的有效連接，將鋼結構與預制混凝土技術相結合，構造成可靠的框架結構體系。根據建筑的功能要求，首先在工廠加工制作鋼梁與鋼柱，同時在混凝土預制工廠制作預制混凝土樓板即預應力空心樓板，通過建筑工地的現場組裝，使鋼梁與鋼柱間形成近似剛接的節點連接，構成結構的空間承重體系；再將預應力空心樓板置于樓層鋼梁之上，在鋼梁位置采用局部混凝土現澆方法，將預制樓板連接成混凝土樓蓋結構，并同時與鋼梁進行剛性連接，為先前形成的鋼梁、鋼柱空間體系提供剛度極大的水平多層支撐體系，從而形成與現澆混凝土樓蓋體系相似的鋼框架混凝土樓蓋組合框架結構體系。

本發明的先張法預應力空心樓板可較大幅度地減輕樓蓋結構的自重，而預應力技術的加入可使樓蓋的剛度得到提高，能有效地杜絕或減少現澆混凝土樓蓋結構中普遍出現的混凝土樓板開裂現象，本發明的結構體系對地基基礎無特殊要求，在與現澆體系相同的地基基礎條件下，由于自重的減輕，本發明的結構體系也會使地基基礎的安全度得以提高。

本發明的技術方案是建立在現行的鋼框架現澆混凝土樓蓋結構的基礎上提出的，鋼框架主要由工字型鋼梁和H型鋼柱組成，在節點處采用螺栓或焊接方式組成空間框架承重體系，在工字型鋼梁上焊錨栓與現澆混凝土樓蓋相結合。本發明對鋼梁、鋼柱的形式及它們的節點連接方式不作改變，僅改變樓蓋結構方式以及樓蓋與鋼梁間連接方式。

預制的預應力空心樓板的設計方法依照現行的預應力混凝土板設計標準執行。首先要根據建筑設計對樓層中各建筑單元的樓板按大小及受力特性進行分類，對于建筑單元樓板面積較小，適合現有的預制條件及運輸吊裝條件的盡可能以整板預制、吊裝處理；當建筑單元樓板面積較大，無法進行整體預制或運輸、吊裝的，必須將樓板按擱置方案進行分塊，確定樓板跨度方向，分別預制、運輸、現場吊裝、拼接。對原設計進行分塊處理后的樓板，需按分塊后的樓板受力特點重新進行復核設計，確定新的樓板配筋方案。

樓板鋼筋構造上采用預應力筋與非預應力間隔布置的方式，且只在板底配置預應力鋼筋，以保證樓板的抗震性能。預制混凝土樓板可采用箱型內孔或管型內孔方法預制，其制作標準可沿用現行的空心樓板制作標準，內孔的走向與受力鋼筋的方向一致。預制混凝土樓板的凈跨以所擱置的梁間距確定，按梁凈間距加兩端的擱置長度考慮。樓板的鋼筋外伸端端面制成臺階狀，臺階的長度不小于300mm，以便現澆連接時布設板面連接鋼筋，板面連接鋼筋與預制混凝土樓板的板面鋼筋在臺階區域實現搭接。

在樓蓋結構采用預制混凝土樓板后，鋼梁與樓板的連接方式必須發生改變，本發明采用在鋼梁上焊接間斷式短板作為鋼梁與局部現澆混凝土間的抗剪連接件，同時作為預應力鋼筋的錨接點，連接短板在工字形鋼梁上沿跨度方向焊兩列，板高不超過板面鋼筋，同時可作為板面鋼筋的定位用。預制的混凝土樓板與鋼梁連接時，將預應力空心樓板上外伸的非預應力鋼筋直接穿過鋼梁上短板上預留的孔，并用電焊將鋼筋與連接短板焊接在一起；將預應力樓板上預應力鋼筋的外伸段采用專用的機械式扣緊夾頭連接。

在非支承樓板的梁區域，可根據梁、柱的設計尺寸預制專門的樓板搭設，也可作局部現澆處理。

本發明的具體實施方案如下：

1)按普通鋼框架結構制作鋼柱、鋼梁，在鋼梁1上表面焊接間斷式連接短板3，如圖1和圖2所示，L為梁垮，b為梁翼緣寬，2為梁上翼緣，連接短板的板厚t可取所錨固鋼筋直徑，一般可取t＝8～10mm，連接短板在下部與板底鋼筋對應標高位置預設預留孔4，供板底鋼筋穿過，孔徑以兩側鋼筋同時穿過為宜，當鋼梁上擱置單側樓板，孔徑只需滿足單根鋼筋穿過即可。

2)對結構的樓板設計進行預制混凝土樓板方案確定，能實現整板預制的直接按原設計進行預制，受預制、運輸及吊裝條件限制，無法進行整體預制的樓板需要先確定分塊方案，將整塊樓板分成若干塊預制，再到現場拼裝。由于經分塊后的樓板有可能樓板受力特性發生改變，需要對分塊后的樓板進行復核性設計計算，重新確定樓板的配筋設計，交預制廠加工制作。

現以常見的兩端擱置的單向受力板為例說明鋼梁、樓板間的結構制作與組裝方案：

1)預制混凝土樓板形式采用先張法預應力空心樓板，按現行混凝土樓板設計標準設計，構造方面采用雙層配筋，樓板的板底鋼筋采用預應力鋼筋和非預應力鋼筋間隔布置，以滿足一般抗震要求，板面鋼筋均采用非預應力鋼筋；預制混凝土樓板的混凝土強度不低于C40。

2)預應力空心樓板的體積空心率不超過40％，板厚度不小于150mm，即C≥150mm，可采用箱型通長內孔和管型通長內孔，跨度兩端采用臺階形端面，如圖3所示，其中板上部內縮尺寸K不小于300mm，板跨以框架梁的間距加上樓板擱置長度G(G≤J)確定，樓板在兩端鋼梁上的擱置長度G≥50mm。

3)預制混凝土樓板兩端均需留外伸的鋼筋。其中板底鋼筋要求留出外伸長度，即外伸段的長度H需穿過鋼梁上兩列連接短板的預留孔，即H≥b-J，供板底鋼筋在鋼梁上進行錨固處理之用；板面鋼筋的外伸段的長度K至端面混凝土表面為宜，其長度等于預制混凝土樓板端面的臺階長度加上板在鋼梁上的擱置長度，此外伸長度作為樓板局部現澆混凝土的板面鋼筋搭接長度。J是短板外邊緣至工字鋼翼緣邊的距離，此距離用于擱置預應力混凝土樓板，G是預應力樓板預制時留出的擱置長度，D是樓板的凈跨度，即擱置在兩邊梁上的凈距(不包括擱置長度G)，也可稱為板凈跨，B是樓板與D垂直方向上的板寬度。

4)在鋼梁的上表面樓板擱置位置沿梁長方向粘貼薄層泡沫膠帶，將預制好的預制混凝土樓板吊裝擱置于對應兩梁的泡沫膠帶之上，同時將板底鋼筋的外伸段伸入梁上連接短板的預留孔內，當鋼梁的兩側均有預制混凝土樓板時，應將兩側樓板的板底鋼筋的外伸段伸入對應連接短板的相同位置預留孔內。預應力鋼筋在穿孔時要同時將鋼筋扣緊夾頭一并穿過。

5)預應力鋼筋的外伸段分別穿過鋼梁上表面兩塊連接短板的預留孔，拉直鋼筋后在兩連接短板內側用專門的鋼筋扣緊夾頭12夾緊，如圖5所示，鋼筋扣緊夾頭12為適合小直徑(Φ≤14mm)鋼筋連接的元件，它是一個內壁刻有牙痕，外表面有機械壓痕的鋼制套筒，根據所扣緊的鋼筋直徑有不同的規格，當兩根所需扣緊的鋼筋套入后，用強力液壓鉗將套筒壓扁，達到將兩根鋼筋扣緊連接的目的；板底鋼筋中的非預應力鋼筋的連接方式相似，只是將鋼筋扣緊夾頭取消，而直接用電焊方式將鋼筋與連接短板焊接在連接短板兩側即可，以達到錨固的作用。

6)逐塊樓板吊裝，待一根鋼梁上的樓板全部安裝到位，測量并調整尺寸達到設計要求。

7)按設計要求配置鋼梁上的板面連接鋼筋，板面連接鋼筋跨越鋼梁，兩端與兩側預制混凝土樓板的板面鋼筋相搭接，搭接長度應滿足現行混凝土結構規范的要求，當樓板的板面鋼筋較粗，所留搭接長度不能滿足規范要求時，也可采用焊接方法。

8)待樓層的全部或部分樓板吊、裝就位，在鋼梁上局部現澆混凝土，現澆混凝土的強度應與預制混凝土樓板的混凝土強度相一致，現澆混凝土厚度與樓板的板厚一致，面積包括鋼梁上及兩側板端預留的臺階部分，使整個樓面達到相同的標高。

9)預制混凝土樓板塊間的拼縫處理，在樓板底面沿縫粘貼密封膠帶，從板面向下灌注水泥砂漿，灌滿后表面抹平收光。

10)待現澆混凝土固化后，對其及時撒水養護。

11)當預制混凝土樓板間拼縫過大或局部現澆出現明顯開裂等現象時，可在樓板面上鋪設鋼絲網片后再做找平層。

對于雙向板以及邊板、角板、陽臺板等板型也可參照本實施方案處理。

本項發明將大板面的預制混凝土樓板技術與鋼結構框架結構相結合，豐富了工業化建筑的形式；在鋼梁上表面設置間斷式布置的連接短板，既可作為鋼梁與預制混凝土樓板之間的抗剪件，也是預制混凝土樓板鋼筋的主要連接裝置；鋼梁上的預制混凝土樓板連接處采用局部現澆混凝土，將成塊預制混凝土樓板重新拼接成完整的樓蓋結構。

本發明為了解決當前鋼結構建筑推廣困難，同時為了改變當前鋼結構建筑中鋼結構安裝與混凝土現澆兩大工程的不協調問題，使鋼結構與混凝土預制結構相配合，實現鋼---混組合結構的工業化建筑，盡量減少現場混凝土澆筑量，同時保障建筑結構的抗震、穩定等功能。