装配式双向预应力空心板及其制作方法与流程

本发明涉及一种用于装配式建筑的预制构件，更特别地说，是指一种装配式双向预应力空心板及其制作方法。

背景技术：

我国城乡建设经历了前所未有的大发展时期，取得了举世瞩目的成就，无可忽视，也存在着日益突出的生态环境危机。大力发展装配式建筑，已成为生态文明建设及可持续发展战略的重要课题。

预应力混凝土空心板，由于其施土速度快、现场的湿作业少、污染环境少、成本低，曾被大量使用。然而它的缺点也很明显，构件互相连接薄弱，一旦地震袭来，地震波从地内向地面传送，纵波首先到达，这时震动会引起错位，并将有限的结构连接破坏掉。随着横波传来产生大振幅的水平方向的晃动，由于地震波横波和纵波的共同作用，预制的空心板就会象积木一样垮塌下来，造成重大伤亡。唐山地震后，由于预制的空心板经不住地震的考验，便被现浇代替了。究其原因，主要是我国的“预应力混凝土圆孔板”为单向受力，没有效的连接，没有形成可靠的拉杆体系。再有的缺陷，板缝容易开裂，常出现板缝漏水问题。当前，建筑节能减排、建筑装配化、制造工业化则急切的呼唤能够满足抗震、节能、保温、力学性能好的预制板技术。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，发展装配式建筑，解决现有建筑构件预应力空心板的不足之处，本发明提供的技术方案是：

一种装配式双向预应力空心板，包括预应力工字板基体1、钢筋组件2和叠合层4，

所述预应力工字板基体1是将混凝土在模具中浇注成型的工字板板体；所述钢筋组件2包括预应力钢绞线2a；所述钢筋组件2安装在所述预应力工字板基体1之内；

所述混凝土叠合层4位于所述预应力工字板基体1的上方，并与所述预应力工字板基体1浇筑在一起；

优选的，所述预应力工字板基体1包括底面板1a和上面板1b，所述底面板1a和上面板1b之间还设有纵横交叉的且均与底面板1a和上面板1b相连的纵肋1c和横肋1d，所述纵肋1c位于所述底面板1a和上面板1b之间的中间位置，且沿所述预应力工字板基体1的长度方向设置，从而所述底面板1a、上面板1b和纵肋1c的横截面构成为工字形截面；

在所述底面板1a和上面板1b之间还设置有端肋1e，所述端肋1e设置于所述预应力工字板基体1的两端，其上下两面分别与底面板1a和上面板1b相连，内侧与纵肋1c相连；所述横肋1d分布于两端肋1e之间，且与所述纵肋1c垂直相交。

优选的，所述钢筋组件2还包括螺旋肋预应力钢丝2b、冷轧带肋钢丝2c和点焊钢丝网2d；所述预应力纲绞线2a位于所述纵肋1c内的下部，所述螺旋肋预应力钢丝2b位于所述纵肋1c两侧的底面板1a中，所述冷轧带肋钢丝2c位于底面板1a的两端，且位于螺旋肋预应力钢丝2b的下面，并与螺旋肋预应力钢丝2b垂直相交；所述点焊钢丝网2d埋设于所述上面板1b之内，其所有钢筋在交点处采用点焊方式连接。

优选的，还具有拼装钢筋3，所述拼装钢筋3用于在现场将工厂生产的单向预应力工字板拼装为双向预应力空心板：

所述拼装钢筋3包括横向预应力筋3a、横向连接筋3b；在所述横肋1d的下部还设置有穿筋孔1d2，用于置入横向预应力筋3a，与穿筋孔1d2的位置相对应的上面板1b的上表面处设置有凹槽1d1，用于置入横向连接筋3b。

优选的，所述拼装钢筋3还包括负钢筋3c和板缝连接网片3d；所述负钢筋3c置于下面有支撑体的叠合层4内；所述板缝连接网片3d置于板与板接缝处上面的叠合层4内。

优选的，所述叠合层4内有横向连接筋3b、负钢筋3c和板缝连接网片3d；浇注入所述凹槽1d1内的混凝土增强了叠合层4与预应力工字板基体1的粘结力并成为抵抗水平剪力的剪力键4a。

本发明还提供了一种装配式双向预应力空心板的制作方法，包括有以下步骤：

步骤①，在工厂的先张法预应力长线台座内，安放钢筋组件2中的预应力钢绞线2a，张拉预应力钢绞线2a后铺放两端的横向钢筋冷轧带肋钢丝2c，将冷轧带肋钢丝2c与预应力钢绞线2a的交叉处绑扎；

步骤②，进行混凝土布料、摊平、震捣作业，浇筑底面板1a；

步骤③，安放橡胶芯模，所述橡胶芯模的外形与预应力工字板基体1的空腔相吻合，在芯模上铺放上面层钢筋网，再浇筑纵肋1c、横肋1d、端肋1e、上面板1b的混疑土；其中所述上面层钢筋网为所述点焊钢丝网2d；

步骤④，浇筑完成后抽出橡胶芯模，养护混疑土；

步骤⑤，试验混凝土试块的强度，达到要求后放松预应力钢绞线2a并分根切断，即制成为单向预应力工字形截面的预应力工字板基体1；

步骤⑥，吊出，运至工厂的成品堆放场；

步骤⑦，将制成的预应力工字板基体1，运到工地吊装就位后，再放入拼装钢筋3，浇筑叠合层4，并同时浇筑支承体梁墙的叠合部分；

步骤⑧，养护混疑土；

步骤⑨，当混凝土强度达80％以上时再后张拉横向预应力筋3a和二次张拉锚固纵向的预应力钢绞线2a；

步骤⑩，对后张拉横向预应力筋3a进行灌浆和对二次张拉纵向预应力钢绞线2a进行封端处理，制成装配式双向预应力空心板。

优选的，所述横向预应力筋3a采用后张有粘结施工工艺。

优选的，在生产预应力工字板基体1时，针对所述预应力纲绞线2a采用先张法生产工艺；在现场安装阶段，埋在支承结构中的部分，需裹敷滑动油或缓粘结砂浆，采用后张工艺，锚固在支承结构上。

优选的，所述橡胶芯模采用软体橡胶或充气胶皮制成；所述底面板1a、上面板1b、纵肋1c、横肋1d、端肋1e、穿筋孔1d2、凹槽1d1相互之间的距离和构成的形状是由制作过程中橡胶芯模的外形和精确定位确定的。

本发明提供的技术方案是一种板梁合一、结构牲能优良的装配式双向预应力空心板，将在工厂的长线台座上采用先张预应力的方法，生产的预应力工字板，运至工地，穿入横向预应力筋，用后张有粘结工艺拼装。单向预应力工字板经装配后，工字板的底面板、上面板、纵肋、横肋和端肋构成的矩形立体空腔为板的空心，工字板的纵向预应力筋和拼装的横向预应力筋构成了可靠的拉杆体系，制成的装配式双向预应力空心板，其荷载传力路径明确，增强了结构的连续性、延性和整体稳定性，提高了结构的抗倒塌、抗震性能。

附图说明

图1是本发明的预应力工字板的结构图；

图2是本发明的装配式双向预应力空心板结构图；

图3是本发明的预应力工字板基体示意图；

图4是本发明的预应力工字板截面尺寸图；

图5是本发明的钢筋组件示意图；

图6是本发明的叠合层示意图；

图7是本发明的双向预应力空心板制作工艺示意图；

图8是本发明的利用预应力工字板制造的装配式双向预应力空心楼盖平面图。

图9是图8的剖面图。

附图标记说明：

1-工字板基体；1a-底面板；1b-上面板；1c-纵肋；1d-横肋；1d1-凹槽；1d2-穿筋孔；1e-端肋；2-钢筋组件；2a-预应力钢绞线；2b-螺旋肋预应力钢丝；2c-冷轧带肋钢丝；2d-点焊钢丝网；3-拼装钢筋；3a-横向预应力筋；3b-横向连接筋；3c-负钢筋；3d-板缝连接钢筋；4-叠合层；4a-剪力键。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的示例性实施方式。

参见图1～图9所示，一种装配式双向预应力空心板，包括有工字板基体1、钢筋组件2、拼装钢筋3和叠合层4。在工厂的先张法预应力长线台座内，张拉预应力钢绞线2a，安放钢筋组件冷轧带肋钢丝2c，浇筑底面板1a，安放芯模后，再浇筑纵肋1c、横肋1d、端肋1e、上面板1b的混疑土，此时制成的为单向预应力工字形截面的预应力工字板，运到工地吊装就位后，再放入后拼装钢筋3，浇筑叠合层4，同时浇筑支承体梁墙的叠合部分，其混凝土强度达80％以上时再后张拉横向预应力筋和二次张拉锚固预应力钢绞线2a，制成装配式双向预应力空心板。

如图图2、3所示，工字板基体1为混凝土材料制成，包括底面板1a、上面板1b、纵肋1c、横肋1d、端肋1e，由底面板1a、上面板1b、纵肋1c组成工字形截面，纵肋1c位于底面板1a和上面板1b的中间位置，下与底面板1a相连，上与上面板1b相连；所述端肋1e，在工字板的两端，下与底面板1a相连，上与上面板1b相连，中部里面与纵肋1c相连；所述横肋1d，分布于两端肋之间，与纵肋垂直相交，下与底面板1a相连，上与上面板1b相连，在横肋1d的下部有穿筋孔1d2，用于后穿通长横向预应力筋3a，与穿筋孔对应的顶部上面板的上表面有凹槽1d1，用于后放通长横向筋3b，横肋1d的间距中部较密，以抵抗中部较大的弯矩。

如图4所示，工字板基体1工字形截面尺寸，宽度b，取600mm、1200mm、1500mm、1800mm，h取90mm～900mm；当b1＝b时，此截面为倒t形，用于宽度b＝600mm，h＝90mm～125mm的预应力叠合板；当b＝b2时，此截面为t形，用于宽度b＝1200mm～1800mm，h＝150mm～900mm的预应力t形叠合板。通过工字形截面尺寸的转变，采用多功能的生产线，可生产出大小跨度多种规格工程所需要的构件，单独应用。

如图2、图5、图9所示，钢筋组件2包括预应力纲绞线2a、螺旋肋预应力钢丝2b、冷轧带肋钢丝2c、点焊钢丝网2d。

在本发明中，钢筋组件2中预应力纲绞线2a位于纵肋1c的下部，螺旋肋预应力钢丝2b位于预应力纲绞线2a左、右两侧的底面板1a中，冷轧带肋钢丝2c位于底面板1a两端，螺旋肋预应力钢丝2b的下面，与螺旋肋预应力钢丝2b垂直相交，在张拉作业完成后，与螺旋肋预应力钢丝绑扎，点焊钢丝网2d所有钢筋在结交点处采用点焊方式连接，埋在上面板1b之内。

如图2、图9所示，拼装钢筋3包括横向预应力筋3a、横向连接筋3b、负钢筋3c、板缝连接网片3d。后放入钢筋3属于现场施工作业，是在预应力工字板吊装就位后，将横向预应力筋3a穿入穿筋孔1d2中，将横向连接筋3b安放在凹槽1d1中，将负钢筋3c依照设计图安放在下面有梁墙支撑体的叠合层4内。将板缝连接网片3d，安放在板与板接缝处上面的叠合层4内。

如图2、图6、图9所示，在拼装钢筋3作业完成后，浇筑混凝土叠合层4，注入凹槽1d1中的混凝土增强了叠合层4与工字板基体1的粘结力并成为抵抗水平剪力的剪力键4a。叠合层4内有负钢筋3c、板缝连接网片3d。

所述底面板1a、上面板1b、纵肋1c、横肋1d、端肋1e、穿筋孔1d2、凹槽1d1，其特征在于：其相互之间的距离和构成的形状是由橡胶芯模的外形和精确定位确定的。

所述横向预应力筋3a，采用后张有粘结施工工艺，是将通长穿入穿筋孔1d2的横向预应力筋3a，在叠合层的混凝土强度达到80％之后，进行预应力张拉作业，并进行灌浆，使预应力筋3a与混凝土粘结在一起。

所述预应力纲绞线2a、螺旋肋预应力钢丝2b，采用先张法生产工艺，是在工厂的预应力台座内先进行张拉预应力，再浇筑混凝土。制成的预应力工字板，在现场安装阶段，预应力纲绞线2a埋在支承结构中的部分，需裹敷滑动油或缓粘结砂浆，采用后张工艺，锚固在支承结构上，以得到可靠的锚固。

制作本发明的装配式双向预应力空心板的制作方法：

参见图7、图8、图9所示，在本发明中，装配式双向预应力空心板的制作方法，其特征在于有以下步骤：

如图8所示

步骤①，在工厂的先张法预应力长线台座内，安放钢筋组件2中的预应力钢绞线2a，张拉预应力钢绞线2a后铺放两端的横向钢筋冷轧带肋钢丝2c，将冷轧带肋钢丝2c与预应力钢绞线2a的交叉处绑扎；

步骤②，进行混凝土布料、摊平、震捣作业，浇筑底面板1a；

步骤③，安放橡胶芯模，在芯模上铺放上面层钢筋网，再浇筑纵肋1c、横肋1d、端肋1e、上面板1b的混疑土；其中所述上面层钢筋网为所述点焊钢丝网2d；

步骤④，浇筑完成后抽出橡胶芯模，养护混疑土；

步骤⑤，试验混凝土试块的强度，达到要求后放松预应力钢绞线2a并分根切断，即制成为单向预应力工字形截面的预应力工字板基体1；

步骤⑥，吊出，运至工厂的成品堆放场；

步骤⑦，将制成的预应力工字板基体1，运到工地吊装就位后，再放入拼装钢筋3，浇筑叠合层4，并同时浇筑支承体梁墙的叠合部分；

步骤⑧，养护混疑土；

步骤⑨，当混凝土强度达80％以上时再后张拉横向预应力筋3a和二次张拉锚固纵向的预应力钢绞线2a；

步骤⑩，对后张拉横向预应力筋3a进行灌浆和对二次张拉纵向预应力钢绞线2a进行封端处理，制成装配式双向预应力空心板。

本发明设计的一种装配式双向预应力空心板的优点在于：

1本发明的空心板，其空心是由工字板拼装制成，没有箱体内模，改善了管状空心两个方向刚度相差较大的问题，节省了箱体内模的材料。

2本发明的双向预应力，解决了一直困扰着建筑业，装配式建筑中板与板、板与支撑结构的连接难题。

3本发明设计的装配式双向预应力空心板，与同类预制板相比，突破了美国sp预应力空心板和我国预应力混凝土圆孔板结构体系连接性能差的应用瓶颈，形成了完整可靠的拉杆体系，具有较好的鲁棒性。

4施工不用脚手架和模板，节省工期和现场用工，减轻了自重、节省了工时，降低了造价。

5综合运用了预应力拼装技术和混凝土叠合技术，克服了装配式建筑整体性能、抗震性能差的顽疾，解决了板缝裂纹、板缝漏水问题，体现了装配式建筑的发展方向。

6采用本发明设计的装配式双向预应力空心板，用途广泛，在装配式混凝土结构体系、钢结构体系均可采用，必将促进我国建筑工业化的发展。

7通过工字形截面尺寸的转变，采用多功能的生产线，可生产出大小跨度多种规格工程所需要的构件。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。