集塊建筑拼裝式后張預應力鋼筋混凝土雙向疊合板的制作方法

本發明涉及一種建筑結構疊合板，具體涉及一種集塊建筑拼裝式后張預應力鋼筋混凝土雙向疊合板。

背景技術：

1、疊合結構的產生

混凝土結構的最早形式是現澆整體式鋼筋混凝土結構，這種結構因具有整體性好、剛度大、耐久性強等優點被廣泛采用，但同時存在模板用量大、施工周期長、難實現工業化生產、難控制工程質量等不足。隨著建筑施工的發展，裝配式鋼筋混凝土結構得到發展，這種結構的優點是施工速度快，可以節約很多模板和支撐，但是卻也存在很大的缺點,如預制構件吊裝困難，裝配而成的結構整體性、抗震性、抗裂性和抗滲性都很差。

綜合考慮以上兩種結構形式的優、缺點，集現澆整體結構和裝配式結構兩者之長，混凝土疊合結構便逐漸得到大力發展和應用。混凝上疊合結構是在預制構件上加澆一層混凝土，而形成一種兩次澆筑混凝土結構。這種結構兼有裝配式結構和現澆結構的雙重特點,與裝配式結構相比，其結構的剛度、整體性和抗震性能優越；與現澆結構相比，其結構具有節省資源、施工簡便、縮短工期等優點。鑒于這種結構的各種優點，應用范圍不斷擴大，不斷研究和發展這類疊合結構是當前國內外的一個重要趨勢。

2、疊合結構的受力特點

疊合結構按其受力階段可分為一次受力疊合結構和二次受力疊合結構。一次受力疊合結構是施工階段預制構件吊裝就位后，在其底部設置可靠支撐，而預制構件只作為疊合層現澆混凝土的模板，待疊合層混凝土達到設計強度后再拆除支撐，使用階段的全部荷載作用由兩次澆筑后形成的疊合截面共同承擔，整個截面的受力只發生一次。二次受力疊合結構是施工階段預制構件安裝就位后，在簡支的預制構件底部不設置支撐，直接以預制構件作為疊合層現澆混凝土的模板并承受施工階段的恒載和施工荷載，待后澆疊合層混凝土達到設計強度后，由二次澆筑形成的疊合截面承擔后加的恒載及使用階段的活荷載，疊合截面的應力狀態由兩次受力產生。

顯然一次受力疊合結構由于施工階段設有支撐，其受力情況與整澆結構受力情況基本相同，故其受力性能也基本接近；而二次受力疊合結構由于施工階段不設支撐，使其既為二階段制造又為二階段受力，與整澆板的受力情況完全不同，其受力性能差別很大。

3、疊合板分類

(1)平板型疊合板

平板型疊合板的底板一般為先張法預應力實心板，是最早的疊合板形式，底板剛度偏小，施工時需要設置臨時支撐，不便堆放和運輸，而且板側的拼縫構造對疊合板的抗裂性和整體性有很大影響。

為增加新舊混凝土的粘結力，提高底板的平面外剛度，在底板設置鋼筋桁架，從而形成了預制鋼筋衍架混凝土底板。

(2)夾芯板型疊合板

將由預制夾芯底板20和現澆混凝土21組成的空心板型疊合板的空心部位用輕質材料22填充則形成夾芯板型疊合板，預制預應力夾芯底板疊合板的結構示意圖見圖1所示，該類疊合板自重輕，且保溫隔聲性能較好。

(3)空心板型疊合板

空心板型疊合板自重較小，適用于大跨度板。整體式預應力空心樓板的結構示意圖見圖2所示，該類疊合板一般采用預制預應力空心底板，但抗剪、抗震能力較實心板差。

(4)帶肋底板疊合板

帶肋底板疊合板的底板帶有肋，肋增加了底板的剛度，施工時可以不設或少設臨時支撐，從而方便施工，縮短工期，減少費用。底板根據板肋形式可分為單向肋底板、縱橫肋底板等。

圖3為預制帶肋底板的結構示意圖，41代表T形肋，42代表肋上預留孔，43代表預應力鋼筋，44代表吊環。預制帶助底板疊合板的底板呈倒“T”型或工字型，縱助上設了孔洞，在該孔洞處配置了橫向穿孔鋼筋，且可預埋管線，板面可以配置負筋。由于疊合板雙向配置了受力鋼筋，且后饒混凝土可以注入助上的孔洞，起到銷鍵作用，能夠更好地保證新舊混凝土的共同工作，所以該板使用方便，工期短，費用低。

以往改善混凝土疊合結構性能主要有兩個方向：一是為實現疊合板預制底板的承載功能，產生了倒T形底板或在底板上設置鋼筋桁架，底板中鋼筋可選用普通鋼筋或預應力鋼筋；二是為實現單向疊合板的雙向受力功能，采取在底板肋部設置孔洞并穿入普通鋼筋，或沿預制底板的橫向從底板中伸出鋼筋的方法，使得疊合板的下層鋼筋雙向布置。

然而，沿預制底板橫向布置的鋼筋在形成雙向疊合板后，其布筋方向一般為雙向疊合板的長邊方向，根據雙向板的受力特點可知，該鋼筋在疊合板使用過程中產生的拉應力偏小，尤其對于二次受力疊合結構，鋼筋拉應力更小，造成了鋼材的浪費。此外，用于布置預制底板橫向鋼筋采取的設肋或設伸出鋼筋的方法均會導致底板預制過程的施工復雜化，且相鄰預制底板縱向拼縫構造復雜，致使該位置處疊合板剛度偏低，對疊合板的使用性能造成一定影響。

技術實現要素：

本發明目的是要解決現有沿預制底板橫向布置的鋼筋在形成雙向疊合板后鋼筋在疊合板使用過程中產生的拉應力較小，用于布置預制底板橫向鋼筋采取的設肋或設伸出鋼筋的方法均會導致底板預制過程的施工復雜化的問題，而提供一種集塊建筑拼裝式后張預應力鋼筋混凝土雙向疊合板。

本發明集塊建筑拼裝式后張預應力鋼筋混凝土雙向疊合板包括多塊預制鋼筋混凝土板、后澆混凝土疊合層和多根鋼筋，其中預制鋼筋混凝土板為單向板，沿預制鋼筋混凝土板的跨度方向在板內布置多根平行排列的縱向受力鋼筋，縱向受力鋼筋延伸出板端，沿預制鋼筋混凝土板的板寬方向在板的底部設置有多個貫通的倒置凹槽，多個倒置凹槽沿板的跨度方向均勻布置，相鄰預制鋼筋混凝土板的倒置凹槽沿板寬方向對齊貫通，在倒置凹槽內布設有貫通的后置鋼筋，在多塊預制鋼筋混凝土板的表面澆筑混凝土形成后澆混凝土疊合層，多塊預制鋼筋混凝土板通過后澆混凝土疊合層及后置鋼筋拼接成整體鋼筋混凝土板。

本發明為了充分發揮單向預制底板所增設的橫向鋼筋的受拉作用，簡化預制底板的施工流程，加快預制底板的生產速度，簡化縱向拼縫的構造措施，提升雙向疊合板的使用性能，提出了一種能夠實現單向預制底板疊合后具有雙向受力功能的混凝土疊合結構，即集塊建筑拼裝式后張預應力鋼筋混凝土雙向疊合板。本發明的集塊建筑拼裝式后張預應力鋼筋混凝土雙向疊合板由于預制底板的厚度相對較小，施工階段預制構件底部需設置可靠支撐，屬于一次受力疊合結構。

附圖說明

圖1是現有預制預應力夾芯底板疊合板的結構示意圖；

圖2為現有整體式預應力空心樓板的結構示意圖；

圖3為現有預制帶肋底板的結構示意圖；

圖4為本發明拼裝式后張預應力鋼筋混凝土雙向疊合板的結構示意圖；

圖5為預制鋼筋混凝土板的結構示意圖；

圖6為帶有鋼筋的預制鋼筋混凝土板的側視圖；

圖7為具體實施方式十二所述的預制鋼筋混凝土板的局部結構示意圖；

圖8為具體實施方式十二所述的預制鋼筋混凝土板的局部示意圖；

圖9為預制鋼筋混凝土板擱置在砌塊墻體上的構造示意圖；

圖10為圖9中A-A截面的結構示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式集塊建筑拼裝式后張預應力鋼筋混凝土雙向疊合板包括多塊預制鋼筋混凝土板1、后澆混凝土疊合層4和多根鋼筋，其中預制鋼筋混凝土板1為單向板，沿預制鋼筋混凝土板1的跨度方向在板內布置多根平行排列的縱向受力鋼筋1-1，縱向受力鋼筋1-1延伸出板端，沿預制鋼筋混凝土板1的板寬方向在板底部設置有多個貫通的倒置凹槽3，多個倒置凹槽3沿板的跨度方向均勻布置，相鄰預制混凝土板1的倒置凹槽3沿板寬方向對齊貫通，在倒置凹槽3內布設有貫通的后置鋼筋2，在多塊預制鋼筋混凝土板的表面澆筑混凝土形成后澆混凝土疊合層4，多塊預制鋼筋混凝土板1通過后澆混凝土疊合層4及后置鋼筋2拼接成整體鋼筋混凝土板。

為提高集塊建筑裝配化施工程度，將本實施方式拼裝式后張預應力鋼筋混凝土雙向疊合板用于砌塊砌體結構，結構示意圖如圖9和圖10所示，圖中10代表砌塊孔洞，11代表豎向灰縫，12代表砌塊，13代表水平灰縫。將擱置在砌塊墻體上的預制鋼筋混凝土板端做成凹凸槎口，在砌塊孔洞位置將板端凹進，在砌塊肋部位置將板端凸出，這樣既可以保證預制鋼筋混凝土板可靠的支承在砌塊墻體上，又不會影響砌塊孔洞中混凝土的灌注。預制鋼筋混凝土板縱向受力鋼筋伸出端均設置凹凸槎口，縱向受力鋼筋外伸部分指向砌塊孔洞中心；預制鋼筋混凝土板倒置凹槽內的后置鋼筋錨固端設置凹凸槎口，后置鋼筋外伸部分指向砌塊孔洞中心。

本實施方式中預制鋼筋混凝土板為單向板，板的寬度明顯小于板的跨度，板內的縱向受力鋼筋在板端伸出一定長度，縱向受力鋼筋間距為200mm，所伸出鋼筋錨進砌塊墻體與混凝土疊合層之間的后澆混凝土中。倒置凹槽用于布設貫通的后置鋼筋，倒置凹槽及縱向受力鋼筋間距均為200mm，待后澆混凝土達到一定強度后，在貫通的倒置凹槽內布設并張拉后置鋼筋，最終使多塊預制鋼筋混凝土板拼裝成整體的鋼筋混凝土板。倒置凹槽的大小應能保證后置鋼筋的保護層厚度不小于15mm，后置鋼筋與凹槽側壁間距不小于15mm。相鄰兩塊預制鋼筋混凝土板的長邊側壁貼合，在貼合面形成板側拼縫1-2，多塊預制鋼筋混凝土板的上表面形成一個大的上表面，從而在該大的上表面上澆筑疊合層混凝土。

本實施方式集塊建筑拼裝式后張預應力鋼筋混凝土雙向疊合板是由預制的單向鋼筋混凝土板和其上覆蓋的現澆混凝土疊合層組成，在預制鋼筋混凝土板底部設置橫向貫通的倒置凹槽，待疊合層混凝土達到一定強度后，在倒置凹槽內布設后置橫向鋼筋，并在凹槽兩端張拉及錨固該后置鋼筋，在疊合板承受外荷載之前，該鋼筋便可主動發揮受拉作用，此時鋼筋拉應力更大，這種用后張預應力拼裝預制單向板的方法可以實現疊合板的雙向受力。預制板底部后置橫向鋼筋的布設以及預應力的施加方便，容易實現疊合板的雙向受力；后置橫向鋼筋所受的預拉應力大小根據具體工程通過計算確定，預張拉可使鋼筋抗拉作用趨于或能夠充分發揮。與以往疊合板相比，該鋼筋混凝土雙向疊合板的雙向受力實現簡單，其雙向受力性質以及預應力的有利作用可更好的體現疊合板在受力性能、施工和經濟效益等方面的優越性。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是后置鋼筋2錨固進砌塊墻體與后澆混凝土疊合層4之間的后澆混凝土中。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二不同的是后置鋼筋2與倒置凹槽3側壁的間距為15～20mm。

具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是預制混凝土板1的寬度為400～900mm，預制混凝土板1的跨度為2.4m～9.0m。

本實施方式預制混凝土板的跨度一般為300mm的倍數。

具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一至四之一不同的是預制鋼筋混凝土板1內的縱向受力鋼筋1-1軸向與倒置凹槽3內的后置鋼筋2軸向相互垂直。

本實施方式預制鋼筋混凝土板凹槽(即指后置鋼筋)位于縱向鋼筋之下(如圖6所示)，二者之間不留空隙。

具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式一至五之一不同的是預制鋼筋混凝土板1的厚度為50～80mm。

具體實施方式七：本實施方式與具體實施方式一至六之一不同的是在后澆混凝土疊合層4中設置有鋼筋。

本實施方式疊合層的混凝土強度等級不宜低于C25。

具體實施方式八：本實施方式與具體實施方式七不同的是后澆混凝土疊合層4中的鋼筋為受力鋼筋或構造鋼筋，其中受力鋼筋的直徑為6～12mm，構造鋼筋的直徑為4～8mm。

本實施方式疊合層中鋼筋可采用冷軋帶肋鋼筋、熱軋帶肋鋼筋，也可采用熱軋光圓鋼筋，受力鋼筋直徑不應小于6mm，構造鋼筋直徑不應小于4mm。根據雙向疊合板在支座處的受力特點，需在疊合混凝土層上部配置一定的受力鋼筋或構造鋼筋。

具體實施方式九：本實施方式與具體實施方式一至八之一不同的是預制鋼筋混凝土板1端部的縱向鋼筋1-1中心到與其近鄰的預制混凝土板1側面的距離等于相鄰兩縱向受力鋼筋1-1中心之間距離的一半。

具體實施方式十：本實施方式與具體實施方式一至九之一不同的是縱向受力鋼筋1-1延伸出板端，所伸出的鋼筋錨進砌塊墻體與疊合層4之間的后澆混凝土中。

具體實施方式十一：本實施方式與具體實施方式一至十之一不同的是預制鋼筋混凝土板1的表面為粗糙表面。

本實施方式通過粗糙表面保證新舊混凝土之間的疊合面具有足夠的抗滑移能力，預制板表面具有凹凸差不小于4mm的粗糙面。

具體實施方式十二：本實施方式與具體實施方式一至十一之一不同的是在后置鋼筋2的兩端設有螺母6，在預制混凝土板1的外板面與螺母6之間設置有錨墊板5。

本實施方式在布設后置鋼筋之前，需要將后置鋼筋的兩端套上絲扣。在預制混凝土板底倒置凹槽內布設后置鋼筋，同時在貫通倒置凹槽的兩端設置錨墊板。錨墊板上設有圓形孔洞，孔洞直徑略大于后置鋼筋直徑，將套有絲扣的后置鋼筋穿過錨墊板，通過擰緊絲扣上的螺母壓緊錨墊板對后置鋼筋施加預拉應力，預拉應力大小由螺母的擰緊程度決定。待后澆混凝土的立方體抗壓強度達到設計的混凝土立方體抗壓強度標準值的75％以上時，方可張拉及錨固后置鋼筋，從而實現疊合板板底的雙向布筋。后置鋼筋沿直線布設，張拉及錨固構造簡單，鋼筋的預應力損失可取張拉控制應力的10％。

實施例：本實施例集塊建筑拼裝式后張預應力混凝土雙向疊合板包括多塊預制混凝土板1、后澆混凝土疊合層4和多根鋼筋，其中預制混凝土板1為單向板，預制混凝土板的長×寬＝3900mm×600mm，其厚度為60mm，沿預制鋼筋混凝土板1的跨度方向在板體內布置多根平行排列的縱向受力鋼筋1-1，縱向受力鋼筋1-1延伸出板端，沿預制鋼筋混凝土板1的板寬方向在板底部設置有多個貫通的倒置凹槽3，多個倒置凹槽3沿板的跨度方向均勻布置，多塊預制混凝土板1拼接成整體混凝土板，整體混凝土板的尺寸為3900mm×6000mm，相鄰預制鋼筋混凝土板1的倒置凹槽3沿板寬方向對齊貫通，在倒置凹槽3內布設有貫通的后置鋼筋2，在多塊預制鋼筋混凝土板的表面澆筑混凝土形成后澆混凝土疊合層4，在后澆混凝土疊合層4內設置有鋼筋，待疊合層混凝土達到一定強度后，在貫通的倒置凹槽3內布設并張拉后置鋼筋2，使多塊預制鋼筋混凝土板1拼裝成整體的鋼筋混凝土板。

本實施例預制鋼筋混凝土板的混凝土強度等級為C40，后澆混凝土疊合層的混凝土強度等級為C30。后置鋼筋可選用普通鋼筋，將倒置凹槽內的后置鋼筋兩端套上絲扣，通過擰緊絲扣上的螺母壓緊錨墊板對后置鋼筋施加預拉應力。采用后張預應力技術完成預制單向板的拼裝，拼裝后的疊合板具有雙向受力功能，與預制底板中縱向鋼筋相比，張拉并完成錨固的后置鋼筋更早發揮受拉作用。

應用本實施例所述的集塊建筑拼裝式后張預應力鋼筋混凝土雙向疊合板進行施工的方法按下列步驟實現：

一、根據施工階段預制鋼筋混凝土板的承載力和裂縫控制要求，按一定間隔支設板底支撐；

二、吊裝預制鋼筋混凝土板；

三、在預制鋼筋混凝土板頂面的上方綁扎疊合層中的受力鋼筋及構造鋼筋；

四、澆筑疊合層混凝土；

五、疊合層混凝土達到一定強度后，布設并張拉預制混凝土板底部的后置鋼筋；

六、拆除預制鋼筋混凝土板的底部支撐；

七、用砂漿填充預制鋼筋混凝土板底部倒置凹槽內的空隙，使倒置凹槽底面與預制板底面齊平。