集块建筑拼装式后张预应力钢筋混凝土双向叠合板的制作方法

本发明涉及一种建筑结构叠合板，具体涉及一种集块建筑拼装式后张预应力钢筋混凝土双向叠合板。

背景技术：

1、叠合结构的产生

混凝土结构的最早形式是现浇整体式钢筋混凝土结构，这种结构因具有整体性好、刚度大、耐久性强等优点被广泛采用，但同时存在模板用量大、施工周期长、难实现工业化生产、难控制工程质量等不足。随着建筑施工的发展，装配式钢筋混凝土结构得到发展，这种结构的优点是施工速度快，可以节约很多模板和支撑，但是却也存在很大的缺点,如预制构件吊装困难，装配而成的结构整体性、抗震性、抗裂性和抗渗性都很差。

综合考虑以上两种结构形式的优、缺点，集现浇整体结构和装配式结构两者之长，混凝土叠合结构便逐渐得到大力发展和应用。混凝上叠合结构是在预制构件上加浇一层混凝土，而形成一种两次浇筑混凝土结构。这种结构兼有装配式结构和现浇结构的双重特点,与装配式结构相比，其结构的刚度、整体性和抗震性能优越；与现浇结构相比，其结构具有节省资源、施工简便、缩短工期等优点。鉴于这种结构的各种优点，应用范围不断扩大，不断研究和发展这类叠合结构是当前国内外的一个重要趋势。

2、叠合结构的受力特点

叠合结构按其受力阶段可分为一次受力叠合结构和二次受力叠合结构。一次受力叠合结构是施工阶段预制构件吊装就位后，在其底部设置可靠支撑，而预制构件只作为叠合层现浇混凝土的模板，待叠合层混凝土达到设计强度后再拆除支撑，使用阶段的全部荷载作用由两次浇筑后形成的叠合截面共同承担，整个截面的受力只发生一次。二次受力叠合结构是施工阶段预制构件安装就位后，在简支的预制构件底部不设置支撑，直接以预制构件作为叠合层现浇混凝土的模板并承受施工阶段的恒载和施工荷载，待后浇叠合层混凝土达到设计强度后，由二次浇筑形成的叠合截面承担后加的恒载及使用阶段的活荷载，叠合截面的应力状态由两次受力产生。

显然一次受力叠合结构由于施工阶段设有支撑，其受力情况与整浇结构受力情况基本相同，故其受力性能也基本接近；而二次受力叠合结构由于施工阶段不设支撑，使其既为二阶段制造又为二阶段受力，与整浇板的受力情况完全不同，其受力性能差别很大。

3、叠合板分类

(1)平板型叠合板

平板型叠合板的底板一般为先张法预应力实心板，是最早的叠合板形式，底板刚度偏小，施工时需要设置临时支撑，不便堆放和运输，而且板侧的拼缝构造对叠合板的抗裂性和整体性有很大影响。

为增加新旧混凝土的粘结力，提高底板的平面外刚度，在底板设置钢筋桁架，从而形成了预制钢筋衍架混凝土底板。

(2)夹芯板型叠合板

将由预制夹芯底板20和现浇混凝土21组成的空心板型叠合板的空心部位用轻质材料22填充则形成夹芯板型叠合板，预制预应力夹芯底板叠合板的结构示意图见图1所示，该类叠合板自重轻，且保温隔声性能较好。

(3)空心板型叠合板

空心板型叠合板自重较小，适用于大跨度板。整体式预应力空心楼板的结构示意图见图2所示，该类叠合板一般采用预制预应力空心底板，但抗剪、抗震能力较实心板差。

(4)带肋底板叠合板

带肋底板叠合板的底板带有肋，肋增加了底板的刚度，施工时可以不设或少设临时支撑，从而方便施工，缩短工期，减少费用。底板根据板肋形式可分为单向肋底板、纵横肋底板等。

图3为预制带肋底板的结构示意图，41代表T形肋，42代表肋上预留孔，43代表预应力钢筋，44代表吊环。预制带助底板叠合板的底板呈倒“T”型或工字型，纵助上设了孔洞，在该孔洞处配置了横向穿孔钢筋，且可预埋管线，板面可以配置负筋。由于叠合板双向配置了受力钢筋，且后饶混凝土可以注入助上的孔洞，起到销键作用，能够更好地保证新旧混凝土的共同工作，所以该板使用方便，工期短，费用低。

以往改善混凝土叠合结构性能主要有两个方向：一是为实现叠合板预制底板的承载功能，产生了倒T形底板或在底板上设置钢筋桁架，底板中钢筋可选用普通钢筋或预应力钢筋；二是为实现单向叠合板的双向受力功能，采取在底板肋部设置孔洞并穿入普通钢筋，或沿预制底板的横向从底板中伸出钢筋的方法，使得叠合板的下层钢筋双向布置。

然而，沿预制底板横向布置的钢筋在形成双向叠合板后，其布筋方向一般为双向叠合板的长边方向，根据双向板的受力特点可知，该钢筋在叠合板使用过程中产生的拉应力偏小，尤其对于二次受力叠合结构，钢筋拉应力更小，造成了钢材的浪费。此外，用于布置预制底板横向钢筋采取的设肋或设伸出钢筋的方法均会导致底板预制过程的施工复杂化，且相邻预制底板纵向拼缝构造复杂，致使该位置处叠合板刚度偏低，对叠合板的使用性能造成一定影响。

技术实现要素：

本发明目的是要解决现有沿预制底板横向布置的钢筋在形成双向叠合板后钢筋在叠合板使用过程中产生的拉应力较小，用于布置预制底板横向钢筋采取的设肋或设伸出钢筋的方法均会导致底板预制过程的施工复杂化的问题，而提供一种集块建筑拼装式后张预应力钢筋混凝土双向叠合板。

本发明集块建筑拼装式后张预应力钢筋混凝土双向叠合板包括多块预制钢筋混凝土板、后浇混凝土叠合层和多根钢筋，其中预制钢筋混凝土板为单向板，沿预制钢筋混凝土板的跨度方向在板内布置多根平行排列的纵向受力钢筋，纵向受力钢筋延伸出板端，沿预制钢筋混凝土板的板宽方向在板的底部设置有多个贯通的倒置凹槽，多个倒置凹槽沿板的跨度方向均匀布置，相邻预制钢筋混凝土板的倒置凹槽沿板宽方向对齐贯通，在倒置凹槽内布设有贯通的后置钢筋，在多块预制钢筋混凝土板的表面浇筑混凝土形成后浇混凝土叠合层，多块预制钢筋混凝土板通过后浇混凝土叠合层及后置钢筋拼接成整体钢筋混凝土板。

本发明为了充分发挥单向预制底板所增设的横向钢筋的受拉作用，简化预制底板的施工流程，加快预制底板的生产速度，简化纵向拼缝的构造措施，提升双向叠合板的使用性能，提出了一种能够实现单向预制底板叠合后具有双向受力功能的混凝土叠合结构，即集块建筑拼装式后张预应力钢筋混凝土双向叠合板。本发明的集块建筑拼装式后张预应力钢筋混凝土双向叠合板由于预制底板的厚度相对较小，施工阶段预制构件底部需设置可靠支撑，属于一次受力叠合结构。

附图说明

图1是现有预制预应力夹芯底板叠合板的结构示意图；

图2为现有整体式预应力空心楼板的结构示意图；

图3为现有预制带肋底板的结构示意图；

图4为本发明拼装式后张预应力钢筋混凝土双向叠合板的结构示意图；

图5为预制钢筋混凝土板的结构示意图；

图6为带有钢筋的预制钢筋混凝土板的侧视图；

图7为具体实施方式十二所述的预制钢筋混凝土板的局部结构示意图；

图8为具体实施方式十二所述的预制钢筋混凝土板的局部示意图；

图9为预制钢筋混凝土板搁置在砌块墙体上的构造示意图；

图10为图9中A-A截面的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式集块建筑拼装式后张预应力钢筋混凝土双向叠合板包括多块预制钢筋混凝土板1、后浇混凝土叠合层4和多根钢筋，其中预制钢筋混凝土板1为单向板，沿预制钢筋混凝土板1的跨度方向在板内布置多根平行排列的纵向受力钢筋1-1，纵向受力钢筋1-1延伸出板端，沿预制钢筋混凝土板1的板宽方向在板底部设置有多个贯通的倒置凹槽3，多个倒置凹槽3沿板的跨度方向均匀布置，相邻预制混凝土板1的倒置凹槽3沿板宽方向对齐贯通，在倒置凹槽3内布设有贯通的后置钢筋2，在多块预制钢筋混凝土板的表面浇筑混凝土形成后浇混凝土叠合层4，多块预制钢筋混凝土板1通过后浇混凝土叠合层4及后置钢筋2拼接成整体钢筋混凝土板。

为提高集块建筑装配化施工程度，将本实施方式拼装式后张预应力钢筋混凝土双向叠合板用于砌块砌体结构，结构示意图如图9和图10所示，图中10代表砌块孔洞，11代表竖向灰缝，12代表砌块，13代表水平灰缝。将搁置在砌块墙体上的预制钢筋混凝土板端做成凹凸槎口，在砌块孔洞位置将板端凹进，在砌块肋部位置将板端凸出，这样既可以保证预制钢筋混凝土板可靠的支承在砌块墙体上，又不会影响砌块孔洞中混凝土的灌注。预制钢筋混凝土板纵向受力钢筋伸出端均设置凹凸槎口，纵向受力钢筋外伸部分指向砌块孔洞中心；预制钢筋混凝土板倒置凹槽内的后置钢筋锚固端设置凹凸槎口，后置钢筋外伸部分指向砌块孔洞中心。

本实施方式中预制钢筋混凝土板为单向板，板的宽度明显小于板的跨度，板内的纵向受力钢筋在板端伸出一定长度，纵向受力钢筋间距为200mm，所伸出钢筋锚进砌块墙体与混凝土叠合层之间的后浇混凝土中。倒置凹槽用于布设贯通的后置钢筋，倒置凹槽及纵向受力钢筋间距均为200mm，待后浇混凝土达到一定强度后，在贯通的倒置凹槽内布设并张拉后置钢筋，最终使多块预制钢筋混凝土板拼装成整体的钢筋混凝土板。倒置凹槽的大小应能保证后置钢筋的保护层厚度不小于15mm，后置钢筋与凹槽侧壁间距不小于15mm。相邻两块预制钢筋混凝土板的长边侧壁贴合，在贴合面形成板侧拼缝1-2，多块预制钢筋混凝土板的上表面形成一个大的上表面，从而在该大的上表面上浇筑叠合层混凝土。

本实施方式集块建筑拼装式后张预应力钢筋混凝土双向叠合板是由预制的单向钢筋混凝土板和其上覆盖的现浇混凝土叠合层组成，在预制钢筋混凝土板底部设置横向贯通的倒置凹槽，待叠合层混凝土达到一定强度后，在倒置凹槽内布设后置横向钢筋，并在凹槽两端张拉及锚固该后置钢筋，在叠合板承受外荷载之前，该钢筋便可主动发挥受拉作用，此时钢筋拉应力更大，这种用后张预应力拼装预制单向板的方法可以实现叠合板的双向受力。预制板底部后置横向钢筋的布设以及预应力的施加方便，容易实现叠合板的双向受力；后置横向钢筋所受的预拉应力大小根据具体工程通过计算确定，预张拉可使钢筋抗拉作用趋于或能够充分发挥。与以往叠合板相比，该钢筋混凝土双向叠合板的双向受力实现简单，其双向受力性质以及预应力的有利作用可更好的体现叠合板在受力性能、施工和经济效益等方面的优越性。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是后置钢筋2锚固进砌块墙体与后浇混凝土叠合层4之间的后浇混凝土中。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是后置钢筋2与倒置凹槽3侧壁的间距为15～20mm。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是预制混凝土板1的宽度为400～900mm，预制混凝土板1的跨度为2.4m～9.0m。

本实施方式预制混凝土板的跨度一般为300mm的倍数。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是预制钢筋混凝土板1内的纵向受力钢筋1-1轴向与倒置凹槽3内的后置钢筋2轴向相互垂直。

本实施方式预制钢筋混凝土板凹槽(即指后置钢筋)位于纵向钢筋之下(如图6所示)，二者之间不留空隙。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是预制钢筋混凝土板1的厚度为50～80mm。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是在后浇混凝土叠合层4中设置有钢筋。

本实施方式叠合层的混凝土强度等级不宜低于C25。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是后浇混凝土叠合层4中的钢筋为受力钢筋或构造钢筋，其中受力钢筋的直径为6～12mm，构造钢筋的直径为4～8mm。

本实施方式叠合层中钢筋可采用冷轧带肋钢筋、热轧带肋钢筋，也可采用热轧光圆钢筋，受力钢筋直径不应小于6mm，构造钢筋直径不应小于4mm。根据双向叠合板在支座处的受力特点，需在叠合混凝土层上部配置一定的受力钢筋或构造钢筋。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是预制钢筋混凝土板1端部的纵向钢筋1-1中心到与其近邻的预制混凝土板1侧面的距离等于相邻两纵向受力钢筋1-1中心之间距离的一半。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是纵向受力钢筋1-1延伸出板端，所伸出的钢筋锚进砌块墙体与叠合层4之间的后浇混凝土中。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是预制钢筋混凝土板1的表面为粗糙表面。

本实施方式通过粗糙表面保证新旧混凝土之间的叠合面具有足够的抗滑移能力，预制板表面具有凹凸差不小于4mm的粗糙面。

具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是在后置钢筋2的两端设有螺母6，在预制混凝土板1的外板面与螺母6之间设置有锚垫板5。

本实施方式在布设后置钢筋之前，需要将后置钢筋的两端套上丝扣。在预制混凝土板底倒置凹槽内布设后置钢筋，同时在贯通倒置凹槽的两端设置锚垫板。锚垫板上设有圆形孔洞，孔洞直径略大于后置钢筋直径，将套有丝扣的后置钢筋穿过锚垫板，通过拧紧丝扣上的螺母压紧锚垫板对后置钢筋施加预拉应力，预拉应力大小由螺母的拧紧程度决定。待后浇混凝土的立方体抗压强度达到设计的混凝土立方体抗压强度标准值的75％以上时，方可张拉及锚固后置钢筋，从而实现叠合板板底的双向布筋。后置钢筋沿直线布设，张拉及锚固构造简单，钢筋的预应力损失可取张拉控制应力的10％。

实施例：本实施例集块建筑拼装式后张预应力混凝土双向叠合板包括多块预制混凝土板1、后浇混凝土叠合层4和多根钢筋，其中预制混凝土板1为单向板，预制混凝土板的长×宽＝3900mm×600mm，其厚度为60mm，沿预制钢筋混凝土板1的跨度方向在板体内布置多根平行排列的纵向受力钢筋1-1，纵向受力钢筋1-1延伸出板端，沿预制钢筋混凝土板1的板宽方向在板底部设置有多个贯通的倒置凹槽3，多个倒置凹槽3沿板的跨度方向均匀布置，多块预制混凝土板1拼接成整体混凝土板，整体混凝土板的尺寸为3900mm×6000mm，相邻预制钢筋混凝土板1的倒置凹槽3沿板宽方向对齐贯通，在倒置凹槽3内布设有贯通的后置钢筋2，在多块预制钢筋混凝土板的表面浇筑混凝土形成后浇混凝土叠合层4，在后浇混凝土叠合层4内设置有钢筋，待叠合层混凝土达到一定强度后，在贯通的倒置凹槽3内布设并张拉后置钢筋2，使多块预制钢筋混凝土板1拼装成整体的钢筋混凝土板。

本实施例预制钢筋混凝土板的混凝土强度等级为C40，后浇混凝土叠合层的混凝土强度等级为C30。后置钢筋可选用普通钢筋，将倒置凹槽内的后置钢筋两端套上丝扣，通过拧紧丝扣上的螺母压紧锚垫板对后置钢筋施加预拉应力。采用后张预应力技术完成预制单向板的拼装，拼装后的叠合板具有双向受力功能，与预制底板中纵向钢筋相比，张拉并完成锚固的后置钢筋更早发挥受拉作用。

应用本实施例所述的集块建筑拼装式后张预应力钢筋混凝土双向叠合板进行施工的方法按下列步骤实现：

一、根据施工阶段预制钢筋混凝土板的承载力和裂缝控制要求，按一定间隔支设板底支撑；

二、吊装预制钢筋混凝土板；

三、在预制钢筋混凝土板顶面的上方绑扎叠合层中的受力钢筋及构造钢筋；

四、浇筑叠合层混凝土；

五、叠合层混凝土达到一定强度后，布设并张拉预制混凝土板底部的后置钢筋；

六、拆除预制钢筋混凝土板的底部支撑；

七、用砂浆填充预制钢筋混凝土板底部倒置凹槽内的空隙，使倒置凹槽底面与预制板底面齐平。