一种肋宽变化的预应力空心板的制作方法

(一)技术领域

本发明涉及一种钢筋混凝土空心楼盖结构，尤其是一种肋宽变化的预应力空心板及其施工方法，属于一般建筑物构造领域。

(二)

背景技术：

在建筑领域，随着大跨度混凝土结构日益增多，越来越多的楼板采用空心楼盖结构技术。当楼盖的跨度超过一定数值(如16米)或者使用荷载超过一定数值(如除板自重之外的恒载加活载超过20kn/m²)，使用预应力空心板能够获得更好的技术效果。

2003年1月，本人与同事提出“异型截面轻质材料填充预应力现浇板”(zl03236988.3)，2004年就将该技术应用于2008年奥运会射击馆项目，该空心板跨度2.37米，成为国内第一块跨度超过20米的空心板。2010年11月，本人又提出“一种填充棒与填充箱混合使用的空心板”(zl201010560553.4)，2011年又将该技术应用于内蒙古多伦职业学校，该空心板跨度32米，又成为国内第一块跨度超过30米的空心板。在空心楼盖行业，还有其它一些涉及预应力的技术，如“一种大跨度无粘结预应力现浇空心板”(zl00264800.8)、“复合预应力混凝土楼板”(zl012331643)“复合预应力砼框架倒扁梁楼板”(zl952240610)。

但是这些技术存在以下缺陷：预应力筋布置在肋梁中，但同一方向预应力筋在肋梁中的数量保持不变；肋梁的宽度也保持不变。上述技术使用在单向板中都能取得较好的经济效益，但是用在双向板中就没有发挥预应力和空心板两种技术的最大效益。

无论是手工计算还是普通计算软件，在传统的双向板计算中，都是取每一控制截面的最大弯矩来同一配筋，这对结构而言虽安全却保守。但是用有限元来分析双向板，可以发现最大弯矩只出现在中部板带，且中部板带上不同部位的跨中弯矩差值较小，而在接近支座的区域，跨中弯矩差有明显衰减。在这些区域都按最大弯矩值配筋，显然浪费较大。

综上所述，在现有技术中，还没有一种技术能充分发挥预应力与空心板最大优势的双向板技术，因此，开发空心率大、配筋少的预应力空心双向板的技术，已成为当前急需解决的问题。

(三)

技术实现要素：

在现有技术中，存在空心楼盖空心率低、预应力配筋或普通钢筋过多而导致结构造价较高等问题，本发明的目的在于提供一种肋宽变化的预应力空心板，该空心板受力合理，且空心率大、结构造价较低。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种肋宽变化的预应力空心板，该空心板为双向板，该空心板包括板上层钢筋、板下层钢筋、肋梁、预应力筋、填充材料、混凝土、填充材料位于板上层钢筋与板下层钢筋之间，永久性埋在混凝土内，肋梁配有箍筋和预应力筋，板上层钢筋分别布置在肋梁和填充材料的上部，板下层钢筋分别布置在肋梁和填充材料的下部，空心板沿长跨方向设置2道区域分界线，区域分界线将空心板分为3个区，其中1个肋梁标准区和2个肋梁变窄区，2个肋梁变窄区位于肋梁标准区的两侧，肋梁标准区的总宽度≥其两侧任一肋梁变窄区的总宽度，且≥空心板长跨方向跨度的1/3，肋梁变窄区内肋梁宽度≤肋梁标准区内肋梁宽度，肋梁变窄区中肋梁内所配预应力筋的数量＜肋梁标准区中肋梁内的数量。该技术方案时申请人在大量计算、分析、比较的基础上得到的。在一般的空心双向板设计中，若要采用预应力，预应力是布置在相邻两块填充材料之间的肋梁中，一般是按每道肋梁中预计需要配置的预应力筋数量来决定肋梁宽度。当板厚、肋梁宽度和填充材料的尺寸确定后，空心板的体积空心率和折算板厚就可确定，将外荷载输入后就可用程序计算出各控制截面弯矩。在普通设计中，大多是根据最大弯矩值统一配筋，少数更为精细的设计是稍微减小一些每道肋中的预应力筋或者填充材料上、下部的普通钢筋。本发明的是先虚拟2道区域分界线将空心板分为3个区，肋梁标准区的总宽度不小于空心板长跨方向跨度(也就是板短跨方向的受力宽度)的1/3，标准区中肋梁宽度仍是由预估预应力筋数量决定，肋梁变窄区内肋梁宽度一般取标准肋梁宽度的0.5-0.8倍。这样可以分别算出标准区和变窄区空心板的体积空心率和折算厚度，显然变窄区的体积空心率更大、楼板自重更轻。将不同区域的自重输入程序后，计算所得各控制截面弯矩显然小于肋梁按最大宽度设置的空心板的相应值。根据控制截面弯矩，尽量维持普通钢筋的配置在整个受力宽度范围内保持一致，方便普通钢筋的施工，在肋梁变窄区内沿区域分界线到长跨支座方向，每道肋中预应力筋的数量呈递减趋势布置，但即便到了长跨支座附近，预应力筋数也不得小于标准区最大值的30％。采用本方案后，首先使得空心板的总自重减小了，进而各控制截面弯矩更小，而预应力筋由中往两边呈递减趋势布置，在保证结构安全的前提下减少预应力筋用量而可以降低结构造价。该空心板不但可以应用于平面形状为矩形的板，还可以应用于圆形、椭圆形和异形平面的板；对于正方形两个方向可以互为长跨、短跨方向；对于圆形板，任何一个方向都可以成为短跨或长跨方向；对于椭圆形，其短轴和长轴方向相应为短跨和长跨方向。

本发明的特征在于肋梁标准区中中间部位肋梁内预应力筋数量≥两侧部位肋梁内的数量，且中间部位肋梁宽度≥两侧部位肋梁宽度。当肋梁标准区内同一方向控制截面弯矩值相差较大时，适当减少两侧部位的预应力配筋，可以在保证结构安全的前提下进一步降低结构造价。

本发明的特征在于肋梁变窄区中靠边支座部位肋梁内预应力筋数量≤靠肋梁标准区部位肋梁内的数量，且靠边支座部位肋梁宽度≤靠肋梁标准区部位肋梁宽度。该方案同样可以在保证结构安全的前提下进一步降低结构造价。

本发明的特征在于特征在于空心板沿短跨方向分为3个区，其中1个肋梁标准区和2个肋梁变窄区，2个肋梁变窄区位于肋梁标准区的两侧，肋梁标准区的总宽度＞其两侧任一肋梁变窄区的总宽度，且≥空心板短跨方向跨度的(也就是板长跨方向的受力宽度)40％，肋梁变窄区内肋梁宽度≤肋梁标准区内肋梁宽度，肋梁变窄区中肋梁内所配预应力筋的数量＜肋梁标准区中肋梁内的数量。申请人经多块板的试算后发现，维持同样的弯矩下降数值，长跨方向最大弯矩涉及范围的相对宽度，大于短跨方向的对应值。长跨方向采用本方案后，可以进一步提高板的空心板、减少预应力筋用量和降低造价。

本发明的特征在于空心板中所配预应力筋为无粘结预应力筋或有粘结预应力筋或缓无粘结预应力筋，空心板中所配填充材料为平面形状为正方形或长方形的箱体或者2根或2根以上管状材料或片状材料的组合。

本发明的特征在于2根或2根以上管状材料或片状材料通过连接件组合在一起，连接件为金属或硬质塑料或水泥或木料制品。

本发明的特征在于块间肋中配置预应力筋，所用预应力筋为无粘结预应力筋或有粘结预应力筋或缓粘结预应力筋。

本发明的一种肋宽变化的预应力空心板的施工方法是：该空心板为双向板，该空心板包括板上层钢筋、板下层钢筋、肋梁、预应力筋、填充材料、混凝土、填充材料位于板上层钢筋与板下层钢筋之间，永久性埋在混凝土内，肋梁配有箍筋和预应力筋，板上层钢筋分别布置在肋梁和填充材料的上部，板下层钢筋分别布置在肋梁和填充材料的下部，空心板沿长跨方向设置2道区域分界线，区域分界线将空心板分为3个区，其中1个肋梁标准区和2个肋梁变窄区，2个肋梁变窄区位于肋梁标准区的两侧，肋梁标准区的总宽度≥其两侧任一肋梁变窄区的总宽度，且≥空心板长跨方向跨度的1/3，肋梁变窄区内肋梁宽度≤肋梁标准区内肋梁宽度，肋梁变窄区中肋梁内所配预应力筋的数量＜肋梁标准区中肋梁内的数量。

本发明的一种肋宽变化的预应力空心板的施工方法特征在于肋梁标准区中中间部位肋梁内预应力筋数量≥两侧部位肋梁内的数量，且中间部位肋梁宽度≥两侧部位肋梁宽度，肋梁变窄区中靠边支座部位肋梁内预应力筋数量≤靠肋梁标准区部位肋梁内的数量，且靠边支座部位肋梁宽度≤靠肋梁标准区部位肋梁宽度。

本发明的一种肋宽变化的预应力空心板的施工方法特征在于空心板沿短跨方向分为3个区，其中1个肋梁标准区和2个肋梁变窄区，2个肋梁变窄区位于肋梁标准区的两侧，肋梁标准区的总宽度＞其两侧任一肋梁变窄区的总宽度，且≥空心板短跨方向跨度的(也就是板长跨方向的受力宽度)40％，肋梁变窄区内肋梁宽度≤肋梁标准区内肋梁宽度，肋梁变窄区中肋梁内所配预应力筋的数量＜肋梁标准区中肋梁内的数量。

本发明的一种肋宽变化的预应力空心板的施工方法特征在于空心板中所配预应力筋为无粘结预应力筋或有粘结预应力筋或缓无粘结预应力筋，空心板中所配填充材料为平面形状为正方形或长方形的箱体或者2根或2根以上管状材料或片状材料的组合。

采用上述方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明中充分利预应力和空心板技术的优点，首先是空心率大、施工方便，其次是在满足结构安全的前提下，尽量减少预应力筋的用量从而降低结构造价。这种空心板跨度大、重量轻，结构的可靠性、抗震性也较好，本发明具有很好的经济性和适用性，对建筑技术的发展起促进作用。

(四)附图说明

以下结合附图对本发明做进一步说明。

图1是本发明一种肋宽变化的预应力空心板的剖面示意图。

图2是本发明空心板的短跨方向板平面分区示意图。

图3是本发明空心板中肋梁标准区的剖面图。

图4是本发明空心板中肋梁变窄区的剖面图。

图5是本发明空心板的长跨方向板平面分区示意图。

图6是本发明技术方案应用于圆形板时填充材料平面布置图。

图7是本发明技术方案应用于椭圆形板时填充材料平面布置图。

图8是本发明技术方案应用于异形板时填充材料平面布置图。

图9和图10分别是2根管状材料组合的平面图和剖面图

图11和图12分别是2根片状材料组合的平面图和剖面图

图中：1.板上层钢筋，2.板下层钢筋，3.肋梁，4.预应力筋，5.填充材料，6.混凝土，7.箍筋，8.区域分界线，9.肋梁标准区，10.肋梁变窄区，11.边支座，12.管状材料，13.片状材料，14.连接件。

(五)具体实施方式

本发明是按照以下方式实现：

在图1-图4、图6-图8所示实施例中，一种肋宽变化的预应力空心板，该空心板为双向板，该空心板包括板上层钢筋(1)、板下层钢筋(2)、肋梁(3)、预应力筋(4)、填充材料(5)、混凝土(6)、填充材料(5)位于板上层钢筋(1)与板下层钢筋(2)之间，永久性埋在混凝土(6)内，肋梁(3)配有箍筋(7)和预应力筋(4)，板上层钢筋(1)分别布置在肋梁(3)和填充材料(5)的上部，板下层钢筋(1)分别布置在肋梁(3)和填充材料(5)的下部，空心板沿长跨方向设置2道区域分界线(8)，区域分界线(8)将空心板分为3个区，其中1个肋梁标准区(9)和2个肋梁变窄区(10)，2个肋梁变窄区(10)位于肋梁标准区(9)的两侧，肋梁标准区(9)的总宽度≥其两侧任一肋梁变窄区(10)的总宽度，且≥空心板长跨方向跨度的1/3，肋梁变窄区(10)内肋梁宽度≤肋梁标准区(9)内肋梁宽度，肋梁变窄区(10)中肋梁内所配预应力筋(4)的数量＜肋梁标准区(9)中肋梁内的数量。该空心板不但可以应用于平面形状为矩形的板，还可以应用于圆形、椭圆形和异形平面的板。

在图3所示实施例中，肋梁标准区(9)中中间部位肋梁(3)内预应力筋(4)数量≥两侧部位肋梁(3)内的数量，且中间部位肋梁(3)宽度≥两侧部位肋梁(3)宽度。

在图4所示实施例中，肋梁变窄区(9)中靠边支座(11)部位肋梁(3)内预应力筋(4)数量≤靠肋梁标准区(9)部位肋梁(3)内的数量，且靠边支座(11)部位肋梁(3)宽度≤靠肋梁标准区(9)部位肋梁(3)宽度。

在图1、图3-图5所示实施例中，空心板沿短跨方向分为3个区，其中1个肋梁标准区(9)和2个肋梁变窄区(10)，2个肋梁变窄区(10)位于肋梁标准区(9)的两侧，肋梁标准区(9)的总宽度＞其两侧任一肋梁变窄区(10)的总宽度，且≥空心板短跨方向跨度的40％，肋梁变窄区(10)内肋梁宽度≤肋梁标准区(9)内肋梁宽度，肋梁变窄区(10)中肋梁内所配预应力筋(4)的数量＜肋梁标准区(9)中肋梁内的数量。

在图1-图12所示实施例中，空心板中所配预应力筋(4)为无粘结预应力筋或有粘结预应力筋或缓无粘结预应力筋，空心板中所配填充材料(5)为平面形状为正方形或长方形的箱体或者2根或2根以上管状材料(12)或片状材料(13)的组合。

在图9-图12所示实施例中，2根或2根以上管状材料(12)或片状材料(13)通过连接件(14)组合在一起，连接件(14)为金属或硬质塑料或水泥或木料制品。

在图1-图4、图6-图8所示实施例中，一种肋宽变化的预应力空心板的施工方法，该空心板为双向板，该空心板包括板上层钢筋(1)、板下层钢筋(2)、肋梁(3)、预应力筋(4)、填充材料(5)、混凝土(6)、填充材料(5)位于板上层钢筋(1)与板下层钢筋(2)之间，永久性埋在混凝土(6)内，肋梁(3)配有箍筋(7)和预应力筋(4)，板上层钢筋(1)分别布置在肋梁(3)和填充材料(5)的上部，板下层钢筋(1)分别布置在肋梁(3)和填充材料(5)的下部，空心板沿长跨方向设置2道区域分界线(8)，区域分界线(8)将空心板分为3个区，其中1个肋梁标准区(9)和2个肋梁变窄区(10)，2个肋梁变窄区(10)位于肋梁标准区(9)的两侧，肋梁标准区(9)的总宽度≥其两侧任一肋梁变窄区(10)的总宽度，且≥空心板长跨方向跨度的1/3，肋梁变窄区(10)内肋梁宽度≤肋梁标准区(9)内肋梁宽度，肋梁变窄区(10)中肋梁内所配预应力筋(4)的数量＜肋梁标准区(9)中肋梁内的数量。该空心板不但可以应用于平面形状为矩形的板，还可以应用于圆形、椭圆形和异形平面的板。

在图3、图4所示实施例中，一种肋宽变化的预应力空心板的施工方法，肋梁标准区(9)中中间部位肋梁(3)内预应力筋(4)数量≥两侧部位肋梁(3)内的数量，且中间部位肋梁(3)宽度≥两侧部位肋梁(3)宽度，肋梁变窄区(9)中靠边支座(11)部位肋梁(3)内预应力筋(4)数量≤靠肋梁标准区(9)部位肋梁(3)内的数量，且靠边支座(11)部位肋梁(3)宽度≤靠肋梁标准区(9)部位肋梁(3)宽度。

在图1、图3-图5所示实施例中，一种肋宽变化的预应力空心板的施工方法，空心板沿短跨方向分为3个区，其中1个肋梁标准区(9)和2个肋梁变窄区(10)，2个肋梁变窄区(10)位于肋梁标准区(9)的两侧，肋梁标准区(9)的总宽度＞其两侧任一肋梁变窄区(10)的总宽度，且≥空心板短跨方向跨度的40％，肋梁变窄区(10)内肋梁宽度≤肋梁标准区(9)内肋梁宽度，肋梁变窄区(10)中肋梁内所配预应力筋(4)的数量＜肋梁标准区(9)中肋梁内的数量。

在图1-图12所示实施例中，一种肋宽变化的预应力空心板的施工方法，空心板中所配预应力筋(4)为无粘结预应力筋或有粘结预应力筋或缓无粘结预应力筋，空心板中所配填充材料(5)为平面形状为正方形或长方形的箱体或者2根或2根以上管状材料(12)或片状材料(13)的组合。