一种大悬挑钢桁架混凝土楼板结构及施工方法与流程

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种大悬挑钢桁架混凝土楼板结构及施工方法。

背景技术

悬挑结构是工程结构中常见的结构形式之一，如建筑工程中的雨篷、挑檐、外阳台、挑廊等，这种结构是从主体结构悬挑出梁或板，形成悬臂结构，其本质上仍是梁板结构。钢桁架是指用钢材制造的桁架，例如工业与民用建筑的屋盖结构吊车梁、桥梁和水工闸门等，常用钢桁架作为主要承重构件。大悬挑钢桁架在施工过程中，多采用临时支撑以保障构件安装、混凝土楼板浇筑等施工操作，并在钢结构安装完成、混凝土达到龄期之后拆除临时支撑。由于拆除临时支撑后，在竖向重力荷载作用下，悬挑钢桁架下弦受压，悬挑钢桁架上弦受拉，位于悬挑钢桁架上弦最外沿处的顶层混凝土楼板特别是靠近根部区域产生较大拉应力，容易产生受拉裂缝，容易把防水层拉裂，发生渗水、漏水等状况，妨碍建筑的正常使用功能。因此，有必要采取措施以应对大悬挑钢桁架上混凝土楼板开裂问题。

目前，现有技术有一种大悬挑钢桁架混凝土楼板防裂的技术方案，具体为在施工过程中，在大悬挑钢桁架上弦的栓钉采用弹性膨胀材料包裹，使栓钉不与混凝土直接接触，保证楼板与钢桁架脱开。在后期竖向荷载作用下，避免混凝土楼板产生拉应力。

但是，现有技术的方案中，由于大悬挑钢桁架上弦的栓钉采用弹性膨胀材料包裹，且栓钉不与混凝土直接接触，使楼板与钢桁架不能牢固连接，不能保证楼板与钢桁架整体性，特别在水平力作用下无法保证两者协同工作；降低了悬挑结构竖向刚度，导致钢构件尺寸增加，从而降低了经济性。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种大悬挑钢桁架混凝土楼板结构及施工方法，能够解决楼板开裂的问题，且不影响建筑结构的整体性。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种大悬挑钢桁架混凝土楼板结构，包括钢桁架，所述钢桁架的第一端与建筑主体结构固定，第二端悬空，所述钢桁架的上弦顶面和下弦顶面分别浇筑有上混凝土层和下混凝土层，所述上混凝土层包括连接在一起的先浇混凝土区域和后浇混凝土带，所述后浇混凝土带靠近所述钢桁架第一端设置，且所述后浇混凝土带的延伸方向与所述钢桁架的延伸方向垂直。

进一步地，所述后浇混凝土带的两端延伸至所述上混凝土层的侧边。

进一步地，所述后浇混凝土带靠近所述钢桁架第一端设置有多道。

优选地，多道所述后浇混凝土带沿所述钢桁架的第一端至所述钢桁架的中部排布。

进一步地，所述后浇混凝土带为直线形、波浪线形或曲线形。

另一方面，本发明实施例提供一种上述的大悬挑钢桁架混凝土楼板结构的施工方法，包括：

将所述钢桁架与建筑主体结构固定；

浇筑所述下混凝土层，并至龄期；

浇筑所述先浇混凝土区域，并至龄期；

在所述钢桁架上配重荷载值，使所述钢桁架预下挠；

浇筑所述后浇混凝土带，并将所述后浇混凝土带与所述先浇混凝土区域固定为一体，至龄期后，形成所述上混凝土层；

撤除配重的所述荷载值；

其中，所述荷载值与所述大悬挑钢桁架混凝土楼板结构建成后正常使用状态下的荷载值相等。

进一步地，将所述钢桁架与建筑主体结构固定的步骤中，包括：

搭建支撑所述钢桁架的临时支撑；

将所述钢桁架的第一端与建筑主体结构固定；

进一步地，在所述钢桁架上配重荷载值，使所述钢桁架预下挠的步骤之前，撤除搭建的所述临时支撑。

进一步地，在所述钢桁架上配重荷载值，使所述钢桁架预下挠的步骤中，包括：

在所述下混凝土层至龄期后，对所述钢桁架的下弦顶面配重第一荷载值；

在所述先浇混凝土区域至龄期后，对所述钢桁架的上弦顶面配重第二荷载值；

其中，所述荷载值包括所述第一荷载值和所述第二荷载值。

进一步地，所述荷载值包括：楼面/屋面附加恒载和楼面/屋面活荷载，所述楼面/屋面附加恒载包括板上建筑面层、板上等效均布的隔墙、板上覆土、板下顶棚装饰和板下机电管线。

本发明实施例的大悬挑钢桁架混凝土楼板结构及施工方法，包括第一端与建筑主体结构固定，第二端悬空的钢桁架，钢桁架的上弦顶面和下弦顶面分别浇筑有上混凝土层和下混凝土层，且上混凝土层包括连接在一起的先浇混凝土区域和后浇混凝土带，后浇混凝土带靠近钢桁架第一端设置，且后浇混凝土带的延伸方向与钢桁架的延伸方向垂直。由于在容易开裂的上混凝土层拉应力较大区域设置了后浇混凝土带，可以在先浇混凝土区域达到龄期后配重等效正常使用状态下的荷载，使钢桁架产生正常状态下所受荷载的预下挠，此时，再浇筑后浇混凝土带，由于在等效正常使用状态的配重下钢桁架的第二端预下挠，在后浇混凝土带封闭之前钢桁架上弦预先实现最终受拉变形，即后浇混凝土带区域预先释放受拉变形，后浇混凝土带浇筑并达到龄期后该区域拉应力为零，不出现裂缝；撤除配重后，上混凝土层处于受压状态，在正常使用状态下所受荷载不大于配重，后浇混凝土带区域不出现拉应力，即不会出现裂缝，进而能够解决楼板开裂的问题。相比现有技术，钢桁架上栓钉不需特别处理，与混凝土楼板现浇在一起，保证楼板与钢桁架上弦连接牢固，保证两者协同工作，提高悬挑结构竖向刚度，减小构件尺寸，提高施工效率，提高经济性，且不影响建筑结构的整体性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的大悬挑钢桁架混凝土楼板结构的侧视结构示意图；

图2为本发明实施例的大悬挑钢桁架混凝土楼板结构的俯视结构示意图；

图3为本发明实施例的大悬挑钢桁架混凝土楼板结构的钢桁架被临时支撑的结构示意图；

图4为本发明实施例的大悬挑钢桁架混凝土楼板结构的浇筑下混凝土层的结构示意图；

图5为本发明实施例的大悬挑钢桁架混凝土楼板结构的浇筑先浇混凝土区域的结构示意图；

图6为本发明实施例的大悬挑钢桁架混凝土楼板结构的配重荷载值的结构示意图；

图7为本发明实施例的大悬挑钢桁架混凝土楼板结构施工完成后的结构示意图。

附图标记：

1-钢桁架；2-建筑主体结构；3-上混凝土层；31-先浇混凝土区域；32-后浇混凝土带；4-下混凝土层；5-荷载值；51-第一荷载值；52-第二荷载值；6-临时支撑。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图或装配所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多道”的含义是两道或两道以上。

本发明实施例提供一种大悬挑钢桁架混凝土楼板结构，如图1和图2所示，包括钢桁架1，钢桁架1的第一端与建筑主体结构2固定，第二端悬空，钢桁架1的上弦顶面和下弦顶面分别浇筑有上混凝土层3和下混凝土层4，上混凝土层3包括固定在一起的先浇混凝土区域31和后浇混凝土带32，后浇混凝土带32靠近钢桁架1第一端设置，且后浇混凝土带32的延伸方向与钢桁架1的延伸方向垂直。

本发明实施例的大悬挑钢桁架混凝土楼板结构，如图1和图2所示，包括第一端与建筑主体结构2固定，第二端悬空的钢桁架1，钢桁架1的上弦顶面和下弦顶面分别浇筑有上混凝土层3和下混凝土层4，且上混凝土层3包括连接在一起的先浇混凝土区域31和后浇混凝土带32，后浇混凝土带32靠近钢桁架1第一端设置，且后浇混凝土带32的延伸方向与钢桁架1的延伸方向垂直。由于在在拉应力较大区域容易开裂的上混凝土层3设置了后浇混凝土带32，可以在先浇混凝土区域31达到龄期后配重等效正常使用状态下的荷载，使钢桁架1产生正常状态下所受荷载的预下挠，此时，再浇筑后浇混凝土带32，由于在等效正常使用状态的配重下钢桁架1的第二端下挠，在后浇混凝土带32封闭之前桁架1上弦预先实现最终受拉变形，即后浇混凝土带32区域预先释放受拉变形，后浇混凝土带32浇筑并达到龄期后该区域拉应力为零，不出现裂缝；撤除配重后，上混凝土层3处于受压状态，在正常使用状态下所受荷载不大于配重，后浇混凝土带区域32不出现拉应力，即不会出现裂缝，进而能够解决楼板开裂的问题。相比现有技术，钢桁架1上栓钉不需特别处理，与混凝土楼板现浇在一起，保证楼板与钢桁架1上弦连接牢固，保证两者协同工作，提高悬挑结构竖向刚度，减小构件尺寸，提高施工效率，提高经济性，且不影响建筑结构的整体性。

需要说明的是，由于钢桁架1的第一端与建筑主体结构2固定，第二端悬空，在建筑完成后，钢桁架1上各个位置应力大小不同，呈现从越靠近钢桁架1的第一端，拉应力越大，即，混凝土楼板越容易拉裂。因此，将后浇混凝土带32靠近钢桁架1第一端设置。

由于楼板在拉力作用下基本呈现贯通性裂缝，如图2所示，后浇混凝土带32的两端延伸至上混凝土层3的侧边。

根据悬挑长度和荷载分布情况，后浇混凝土带32靠近钢桁架1第一端可设置一道或多道。如图1和图2所示，后浇混凝土带32靠近钢桁架1第一端设置有多道。

由于越靠近钢桁架1的第一端，应力越大，越容易拉裂，优选地，参照图1和图2，多道后浇混凝土带32沿钢桁架1的第一端至钢桁架1的中部排布。即，多道后浇混凝土带32在靠近钢桁架1的第一端的一半区域排布。

后浇混凝土带32的设置形状可以根据需要灵活设置，例如，后浇混凝土带32为直线形、波浪线形或曲线形。当然，为了方便施工，优选后浇混凝土带32为直线形。

另一方面，本发明实施例提供一种上述的大悬挑钢桁架混凝土楼板结构的施工方法，包括：

如图3所示，将钢桁架1与建筑主体结构2固定；

如图4所示，浇筑下混凝土层4，并至龄期；

如图5所示，浇筑先浇混凝土区域31，并至龄期；

如图6所示，在钢桁架1上配重荷载值5，使钢桁架1预下挠；

如图7所示，浇筑后浇混凝土带32，并将后浇混凝土带32与先浇混凝土区域31固定为一体，至龄期后，形成上混凝土层3；

撤除配重的荷载值5；

其中，荷载值5与大悬挑钢桁架混凝土楼板结构建成后正常使用状态下的荷载值相等。

本发明实施例提供的大悬挑钢桁架混凝土楼板结构的施工方法，如图5和图6所示，由于在下混凝土层4和先浇混凝土区域31至龄期后，在钢桁架1上配重荷载值5，使钢桁架1预下挠。此时，钢桁架1承受其建成后正常使用状态下的荷载值，在后浇混凝土带32封闭之前桁架1上弦预先实现最终受拉变形，即后浇混凝土带32区域预先释放受拉变形，后浇混凝土带32浇筑并达到龄期后该区域拉应力为零，不出现裂缝；撤除配重5后，上混凝土层3处于受压状态，在正常使用状态下所受荷载不大于配重5，后浇混凝土带区域32不出现拉应力，即不会出现裂缝。这样施工出来的大悬挑钢桁架混凝土楼板结构，可以保证在正常使用下不产生裂缝，能够解决楼板开裂的问题，且不影响建筑结构的整体性。

需要说明的是，混凝土龄期，是指混凝土在浇筑后经过一段时间后，形态稳定，整体基本凝固，达到材料设计强度，可以正常工作的一个时间。一般地，混凝土的龄期为28天左右。另外，浇筑上混凝土层3和下混凝土层4时，一般的，先需要将混凝土层内的钢筋捆扎，再进行浇筑。

钢桁架1在施工时，直接将钢桁架1的第一端与建筑主体结构2固定不易操作，且在固定后钢桁架1会受自身重力影响产生下挠，形成尺寸精度。因此，为了方便施工和保证施工精度，一般还需要采用支撑，如图3所示，将钢桁架1与建筑主体结构2固定的步骤中，包括：

搭建支撑钢桁架1的临时支撑6；

将钢桁架1的第一端与建筑主体结构2固定；

钢桁架1采用了临时支撑6后，钢桁架1自重作用及在钢桁架1上配重荷载值5时，会加载在临时支撑6上，这样会影响钢桁架1产生预下挠的程度，因此，需要在钢桁架1与建筑主体结构2固定后、在钢桁架1上配重荷载值5前，撤除临时支撑6。

钢桁架1的上弦顶面和下弦顶面分别浇筑有上混凝土层3和下混凝土层4，在施工时需要逐层浇筑，且分层配重荷载值5，如图6所示，在钢桁架1上配重荷载值5，使钢桁架1预下挠的步骤中，包括：

在下混凝土层4至龄期后，对钢桁架1的下弦顶面配重第一荷载值51；

在先浇混凝土区域31至龄期后，对钢桁架1的上弦顶面配重第二荷载值52；

其中，荷载值5包括第一荷载值51和第二荷载值52。

在完成钢桁架1的上弦顶面和下弦顶面的上混凝土层3和下混凝土层4的浇筑，且均达到龄期后，需要进行下一步的施工操作，例如，在楼板上进行建筑面层、顶棚装饰、机电管线布置、防水面层等操作，上述这些操作都是影响整个结构正常使用使的荷载，因此，配重的荷载值5包括：楼面/屋面附加恒载和楼面/屋面活荷载，其中，楼面/屋面附加恒载包括板上建筑面层、板上等效均布的隔墙、板上覆土、板下顶棚装饰和板下机电管线等。

以上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，可轻易想到的变化或替换，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权利要求的保护范围为准。