本发明属于土木工程结构和施工方法，具体是涉及一种矩形钢管混凝土结构的楼板及施工方法。
背景技术：
现浇密肋空心楼板在我国是从20世纪90年代初逐渐发展起来，由于其良好的工作性能，至今已经应用超过千万平米；在早期的密肋空心楼板体系中，通常采用在空心箱模下绑扎钢筋网、浇筑混凝土的做法；为避免底板混凝土振捣不密实，通常在箱模中部开洞，但在实际操作过程中，仍存在较大施工难度，工程质量可控性差，在振捣的过程中，振动棒容易使箱模破裂、破碎，使砂浆渗入到箱模内，影响混凝土的水灰比，由于箱模重量比较轻，工人在施工的过程中，箱模很容易上浮、错位，导致肋梁的混凝土浇筑不均匀，从而使肋梁受力不均匀，甚至留下安全隐患。
本世纪初，一种采用预制箱模底板的组合式免拆空心或轻质箱模楼盖体系被发明出来，在十几年的性能和设计理论研究基础上，编制了《装配箱混凝土空心楼盖结构技术规程》jgj/t2072010,其具体做法为底板预制、顶板和肋梁现浇；这种做法为了防止预制模移动，采用高强双面泡沫胶带将预制箱模底板粘贴在下部的底模上，起到固定箱模位置、抗浮和防止肋梁浇筑时的跑浆现象，这种做法当粘贴质量较差时，箱模会产生错位；当粘贴质量好，粘结牢固时，楼板浇筑完成后拆模困难，且污损底模，影响后续重复使用时的浇筑质量。
当采用混凝土底板、侧板、顶板形成的空心组合箱模时，箱模的整体性需采取措施，当采用混凝土底板上直接加轻质材料时，抗浮问题很难解决，通常提前用结构胶粘贴，其工艺复杂程度和成本都有所上升。
2005年河海大学的单海军、曹朗就曾提出在空心楼盖的暗梁中采用h型钢，这样的型钢混凝土组合结构具有承载力高、刚度大、延性好等优点；由于当时国内钢材比较匮乏，价格昂贵，再加上型钢节点施工比较复杂，所以没能广泛的应用。
参考查新材料是：
1、中华人民共和国行业标准：装配箱混凝土空心楼盖结构技术规程，jgj/t207—2010。
2、谢群,刘俊岩,李克翔：装配箱混凝土空心楼盖整体性试验研究[a]，第19届全国结构工程学术会议论文集(第ⅱ册)[c],2010年2月。
3、徐欢欢：装配箱混凝土空心楼盖应用技术研究[d]，扬州：扬州大学，2013.11。
4、何照明：gbf现浇砼无梁空心楼盖构造技术的研究[d]，长沙：湖南大学，2007.11。
技术实现要素：
本发明的目的是提出一种矩形钢管混凝土密肋梁结构的空心楼板及施工方法，不仅结构合理，整体性好、重量轻，承载力高，而且工厂化预制率高，消化钢铁产能，简化施工工艺，提高施工质量，具有良好的发展前景。
本发明的目的是这样来实现的：一种矩形钢管混凝土密肋梁结构的空心楼板(简称空心楼板)，其特征是：该一种矩形钢管混凝土密肋梁结构的空心楼板包括矩形钢管、槽孔、对拉钢筋、肋梁纵筋、预制底板、凸块、加强筋、密肋梁、现浇顶板、顶板钢筋、侧模板和顶模板，所述的矩形钢管是水平设置的横截面为矩形的钢管，在所述的矩形钢管的顶管壁和前、后两侧管壁上沿长度方向均布间隔地开设直角∩形的槽孔(即豁口槽)，使所述的矩形钢管的底钢板连成一体，使所述的底钢板代替纵筋受拉，留存的顶管壁和前、后两侧管壁起到类似箍筋的抗剪作用，开设的的槽孔用于钢筋混凝土预制底板的安装定位，在所述的矩形钢管的内腔中对应位于留存的顶管壁的内壁面上沿长度方向对称、间隔地固定设置肋梁纵筋，并使所述的肋梁纵筋的两端段对应外伸出矩形钢管的两端，锚固于肋梁两端的支撑节点内，且以在所述的矩形钢管的内腔中固定设置两根肋梁纵筋为佳，同时，在所述的矩形钢管的内腔中对应位于留存的前、后两侧管壁的内壁面之间沿长度方向间隔地固定设置对拉钢筋，以每对应的留存的前、后两侧管壁的内壁面上对称地设置上下两根对拉钢筋为佳，该上下两根对拉钢筋的间隔可为200mm～600mm，此对拉钢筋起到在浇筑肋梁混凝土时，防止肋梁受力过程中条带形管侧壁产生外凸的作用；
所述的预制底板又包括板体、加强筋、凸缘和凸块，所述的板体是呈矩形的混凝土平板，所述的板体的上表面上四周设置有一圈向上凸起的凸缘，使所述的板体上的位于凸缘外侧的表面是矩形的水平环面，在所述的板体内设置有纵向、横向的加强筋，在所述的板体的四周侧面上间隔均布地设置长方体或正方体的凸块，所述的凸块凸出板体侧面的长度不小于20mm，所述的加强筋的一端段对应外伸出凸块，所述的板体每侧面上的凸块的数量与矩形钢管上的槽孔的数量相对应一致，所述的凸块的宽度小于槽孔的宽度，该凸块的宽度比槽孔的宽度可小5mm～10mm，所述的凸块的底面与板体的底面之间的高度差与矩形钢管的底管壁的厚度相一致，安装时，预制底板上的各凸块直接支承在矩形钢管的底钢板上，使预制底板的底面和肋梁底面的高度一致，完全封闭，没有空隙；
所述的侧模板是长方形的立面板，在所述的侧模板的上端部均布、间隔地开设呈直角∪形(即矩形)的上豁口槽，此侧模板可用木板或玻镁板做成；
所述的顶模板是矩形的水平板，所述的顶模板的长×宽与预制底板的长×宽相对应一致，在所述的顶模板的四周边分别均布、间隔地开设呈直角∪形(即矩形)的侧豁口槽，即使所述的顶模板的四周边分别均布、间隔地带有矩形榫头，将侧模板上的上豁口槽与顶模板单边的榫头对应呈榫卯连接，此顶模板可用木板或玻镁板做成；
将所述的四个矩形钢管作为密肋梁按照左、右、前、后(即呈矩形)布置，将预制底板由上至下地安装在四个矩形钢管之间直至底部，使所述的预制底板上的各凸块和加强筋均对应伸进矩形钢管，且各凸块架设在矩形钢管的底钢板上，在所述的四个矩形钢管与预制底板的四侧凸缘之间分别设置侧模板，使所述的侧模板的底边抵靠在预制底板的矩形的水平环面上，使所述的侧模板上的矩形的上豁口槽向上，在所述的四个侧模板上安装呈榫卯连接的顶模板，即所述的顶模板支承在四个侧模板上，所述的四个侧模板与预制底板、顶模板之间形成空腔，然后，绑扎肋梁纵筋和另行设置的顶板钢筋，在密肋梁(即矩形钢管)的内腔中和顶模板上浇筑混凝土层(即空心楼板的现浇顶板)。
一种矩形钢管混凝土密肋梁结构的空心楼板的施工方法，其施工步骤如下：
一、施工准备：
矩形钢管按照设计，在工厂预制，然后运输到施工现场进行拼装焊接，对拉钢筋在工厂内直接焊接在矩形钢管内，沿矩形钢管的前后侧壁均匀布置、上下焊接。
二、支底模板，吊装矩形钢管；
采用常规的方法支底模板，矩形钢管作为密肋梁的钢套管，按照设计，将四个矩形钢管呈矩形布置地吊装就位，对各密肋梁(即矩形钢管)的两两交接处进行常规焊接；
三、安装预制底板、侧模板和顶模板；
在四个矩形钢管之间由上至下地放置预制底板直至底部，该预制底板上的各凸块直接支承在矩形钢管的底钢板上，在四个矩形钢管的内侧壁的外侧均立面安装侧模板，使侧模板对应支撑在预制底板的水平环面上，然后将顶模板安装在四个侧壁板的顶部，进行榫卯连接拼装，在预制底板、侧模板和顶模板之间形成空腔；
四、绑扎肋梁纵筋和顶板钢筋：
按照设计，设置、绑扎肋梁纵筋和顶板钢筋；
五、浇筑混凝土：
采用常规方法，在密肋梁(即矩形钢管)内和顶模板上浇筑混凝土层形成现浇顶板，待混凝土达到拆模强度后，拆除底模板，在预制底板的底部及端部粉刷砂浆，形成整体空心楼板。
本发明所提出的一种矩形钢管混凝土密肋梁结构的空心楼板，其有益效果是：
1、装配率提高，质量可控性提高；构件之间相互咬合，整体性好；
2、钢管肋梁的抗震性能好，承载力高；节省模板，避免了大量肋梁纵筋绑扎，预制件之间定位简单，无需胶带连接，施工大为简化，工业化程度高，具有一定经济效益；
3、推动了钢管和异形型钢的研发和生产。
本发明所提出的一种矩形钢管混凝土密肋梁结构的空心楼板及施工方法，不仅结构合理，整体性好、重量轻，而且工厂化预制率高，消化钢铁产能，简化了施工工艺，提高了施工质量，具有良好的发展前景。
现结合附图和实施例对本发明所提出的一种矩形钢管混凝土密肋梁结构的空心楼板作进一步说明。
附图说明
图1是本发明所提出的一种矩形钢管混凝土密肋梁结构的空心楼板的俯视示意图。
图2为图1中件1：矩形钢管的立体示意图。
图3为图1中件5：预制底板的立体示意图。
图4是图1中a-a剖面示意图。
图5为图1中件12：顶模板和件11：侧模板的安装立体示意图之一。
图6为图1中件12：顶模板和件11：侧模板的安装立体示意图之二。
图1～图6中：
1、矩形钢管2、槽孔3、对拉钢筋4、肋梁纵筋5、预制底板6、凸块7、加强筋8、密肋梁9、现浇顶板10、顶板钢筋11、侧模板12、顶模板
具体实施方式
从图1～图6中可以看出：一种矩形钢管混凝土密肋梁结构的空心楼板(简称空心楼板)，其特征是：该一种矩形钢管混凝土密肋梁结构的空心楼板包括矩形钢管1、槽孔2、对拉钢筋3、肋梁纵筋4、预制底板5、凸块6、加强筋7、密肋梁8、现浇顶板9、顶板钢筋10、侧模板11和顶模板12，所述的矩形钢管1是水平设置的横截面为矩形的钢管，在所述的矩形钢管1的顶管壁和前、后两侧管壁上沿长度方向均布间隔地开设直角∩形的槽孔2(即豁口槽)，使所述的矩形钢管1的底钢板连成一体，使所述的底钢板代替纵筋受拉，留存的顶管壁和前、后两侧管壁起到箍筋抗剪作用，开设的的槽孔2用于钢筋混凝土预制底板5的安装定位，在所述的矩形钢管1的内腔中对应位于留存的顶管壁的内壁面上沿长度方向对称、间隔地固定设置肋梁纵筋4，并使所述的肋梁纵筋4的两端段对应外伸出矩形钢管1的两端，锚固于肋梁两端的支撑节点内，且以在所述的矩形钢管1的内腔中固定设置两根肋梁纵筋4为佳，同时，在所述的矩形钢管1的内腔中对应位于留存的前、后两侧管壁的内壁面之间沿长度方向间隔地固定设置对拉钢筋3，以每对应的留存的前、后两侧管壁的内壁面上对称地设置上下两根对拉钢筋3为佳，该上下两根对拉钢筋3的纵向间隔可为200mm～600mm，此对拉钢筋3起到在浇筑肋梁混凝土时，防止肋梁受力过程中条带形管侧壁产生外凸的作用；
所述的预制底板5又包括板体、加强筋7、凸缘和凸块6，所述的板体是呈矩形的混凝土平板，所述的板体的上表面上四周设置有一圈向上凸起的凸缘，使所述的板体上的位于凸缘外侧的表面是矩形的水平环面，在所述的板体内设置有纵向、横向的加强筋7，在所述的板体的四周侧面上间隔均布地设置长方体或正方体的凸块6，所述的凸块6凸出板体侧面的长度不小于20mm，所述的加强筋7的一端段对应外伸出凸块6，所述的板体每侧面上的凸块6的数量与矩形钢管1上的槽孔2的数量相对应一致，所述的凸块6的宽度小于槽孔2的宽度，该凸块6的宽度比槽孔2的宽度可小5mm～10mm，所述的凸块6的底面与板体的底面之间的高度差与矩形钢管1的底管壁的厚度相一致，安装时，预制底板5上的各凸块6直接支承在矩形钢管1的底钢板上，使预制底板5的底面和肋梁底面的高度一致，完全封闭，没有空隙；
所述的侧模板11是长方形的立面板，在所述的侧模板11的上端部均布、间隔地开设呈直角∪形(即矩形)的上豁口槽，此侧模板11可用木板或玻镁板做成；
所述的顶模板12是矩形的水平板，所述的顶模板12的长度×宽度与预制底板5的长度×宽度相对应一致，在所述的顶模板12的四周边分别均布、间隔地开设呈直角∪形(即矩形)的侧豁口槽，即使所述的顶模板的四周边分别均布、间隔地带有矩形榫头，将侧模板11上的上豁口槽与顶模板12单边的榫头对应呈榫卯连接，此顶模板12可用木板或玻镁板做成；
将所述的四个矩形钢管1作为密肋梁8按照左、右、前、后(即呈矩形)布置，将预制底板5由上至下地安装在四个矩形钢管1之间直至底部，使所述的预制底板5上的各凸块6和加强筋7均对应伸进矩形钢管1，且各凸块6架设在矩形钢管1的底钢板上，在所述的四个矩形钢管1与预制底板5的四侧凸缘之间分别设置侧模板11，使所述的侧模板11的底边抵靠在预制底板5的矩形的水平环面上，使所述的侧模板11上的矩形的上豁口槽向上，在所述的四个侧模板11上安装呈榫卯连接的顶模板12，即所述的顶模板12支承在四个侧模板11上，所述的四个侧模板11与预制底板5、顶模板12之间形成空腔，然后，绑扎肋梁纵筋4和另行设置的顶板钢筋10，在密肋梁8(即矩形钢管1)的内腔中和顶模板12上浇筑混凝土层(即空心楼板的现浇顶板9)。
施工过程和步骤如下：
一、施工准备：
矩形钢管1按照设计，在工厂预制，然后运输到施工现场进行拼装焊接，对拉钢筋3在工厂内直接焊接在矩形钢管1内，沿矩形钢管1的前后侧壁均匀布置、上下焊接。
二、支底模板，吊装矩形钢管；
采用常规的方法支底模板，矩形钢管1作为密肋梁8的钢套管，按照设计，将四个矩形钢管1呈矩形布置地吊装就位，对各密肋梁8(即矩形钢管1)的两两交接处进行常规焊接；
三、安装预制底板、侧模板和顶模板；
在四个矩形钢管1之间由上至下地放置预制底板5直至底部，使预制底板5上的各凸块6直接支承在矩形钢管1的底钢板上，在四个矩形钢管1的内侧壁的外侧均立面安装侧模板11，使侧模板11对应支撑在预制底板5的水平环面上，然后将顶模板12安装在四个侧壁板11的顶部，进行榫卯连接拼装，在预制底板5、侧模板11和顶模板12之间形成空腔；
四、绑扎肋梁纵筋和顶板钢筋：
按照设计，设置、绑扎肋梁纵筋4和顶板钢筋10；
五、浇筑混凝土：
采用常规方法，在密肋梁8(即矩形钢管1)内腔中和顶模板12上浇筑混凝土层形成现浇顶板9，待混凝土达到拆模强度后，拆除底模板，在预制底板5的底部及端部粉刷砂浆，形成整体的空心楼板。
本发明的有益效果是：矩形钢管直接支撑固定在脚手架上，预制底板通过凸块支撑在矩形钢管上开设的槽孔(即豁口槽)内，可节省楼板浇筑的底模；无底模楼板施工避免了模板双面胶固定的做法，避免了拆模困难；矩形钢管、预制底板均在工厂预制，装配率高，构件尺寸精度能精确到2mm以内，质量可控性显著提高；相较于已有的装配箱式密肋楼盖，由于工艺的简化，工期可缩短1/4；目前我国钢材产能已经远远高于市场需求，但特种型钢的种类和产量远不足以适应市场，本发明能推动异型型钢产品的丰富和发展；由于开槽孔的矩形钢管并无成熟的产品，目前需要委托加工，成本高于现有钢筋混凝土装配箱形空心楼盖。