一种分布式后浇装配整体式预应力混凝土空心板肋梁楼盖及其施工方法与流程

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种分布式后浇装配整体式预应力混凝土空心板肋梁楼盖及其施工方法。

背景技术：

目前的装配式楼盖主要分为“湿式”与“干式”楼盖体系。“湿式”楼盖体系包括装配整体式楼盖体系与叠合式楼盖体系，这两种楼盖体系需要大量混凝土湿作业，所需要的模板与支撑较多、作业复杂、施工周期长；装配式“干式”楼盖体系主要为全预制装配式钢筋混凝土楼盖体系，板-板、梁-板通过大量现场预埋件和盖板焊接实现连接，该种体系所需预埋件较多、施工复杂、速度慢，且焊接质量不易保证，工程造价较高。

在装配式楼盖体系中板-板连接主要为两种。第一种连接为在预制构件拼装完成后在其预留缝内直接灌注细石混凝土或布置钢筋并浇筑叠合面层的方法，这种连接方法工业化程度低，且楼板自重较大，在现浇层叠合后楼板受力与楼盖的平面内与平面外力传递途径不明，同时这种连接所需湿作业较多，需要大量支撑；另一种为在预制板内布置预埋件然后通过盖板焊接连接，这种“干式”连接中盖板焊接连接与预制板锚固作用并不牢固，极易受焊接的质量与温度应力影响，且在施工过程中焊接盖板数量较多、所需预埋件较多、焊接难度大，导致施工周期较长、造价较高。

对于梁-板连接，一般采用将预制梁的箍筋伸出预制混凝土的表面形成外露箍筋环，然后将预制板支撑在梁顶面，钢筋相互搭接后配置横穿纵筋，最后整体浇筑混凝土。这种连接对楼板的转动约束小，楼盖整体性较差、抗震性能差，且预制困难，模板的制作、组装及拆除困难，工程建设成本较高，后期在进行连接处的钢筋绑扎时，施工空间狭小且施工难度大。

综上所述，现有的楼盖用预制板及其施工方法存在较多的缺陷，如何提供一种结构更加简单且施工难度小，装配率高、抗震性能好的肋梁楼盖及其施工方法成为本领域亟待解决的问题之一。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的诸多不足之处，提供了一种分布式后浇装配整体式预应力混凝土空心板肋梁楼盖及其施工方法，该楼盖体系由挑耳梁、普通预制梁和预制预应力混凝土空心板组成，所述的预制预应力混凝土空心板为带后浇筑区的嵌锁式键槽口板，同时在板的上表面两端及两侧中部位置分布式预留有后浇筑区；预制梁包括挑耳梁与普通预制梁，在梁的顶部设有抗剪栓钉，预制预应力混凝土空心板的两端分别搁置在挑耳梁及普通预制梁上，板-板、梁-板之间连接均通过局部后浇实现。本发明的预制预应力混凝土空心板肋梁楼盖为单向受力，受力明确，属于全装配式体系，具有现场施工快、工艺简单、无需竖向支撑、湿作业少、装配率高、抗震性能好的特点。

本发明的创新之处在于在空心板上设置了若干的后浇筑区，多块空心板彼此连接后，对应的后浇筑区彼此连接为一体，此时可通过在后浇筑区先铺设混凝土至待浇筑厚度的一半，然后粗找平后再满铺网格大小为100mm的钢筋网片，最后浇筑混凝土与板上表面平齐，从而形成整体的楼盖，这种空心板实现了板-板之间和梁-板之间平面内力的有效传递，既避免了现有“湿式”楼盖体系中大量的混凝土后浇作业，防止了预制板叠合受力不明的缺点，同时又避免了现有“干式”楼盖体系中需要大量的预埋件与焊接工作，且施工难度大、工程造价较高等不足，而为了与空心板相适应，发明人同时提供了顶部带有抗剪栓钉的挑耳梁和普通预制梁，从而可以与空心板更好的连接并通过后浇筑置为一体。

本发明的具体技术方案是：

一种分布式后浇装配整体式预应力混凝土空心板肋梁楼盖，该楼盖由挑耳梁ⅱ、普通预制梁ⅲ和预制预应力混凝土空心板ⅰ组成，所述的预制预应力混凝土空心板的两端分别搁置在挑耳梁ⅱ及普通预制梁ⅲ上，所述挑耳梁ⅱ与普通预制梁ⅲ的顶部设有抗剪栓钉；

其中所述的空心板包括板主体，在板主体的上表面两端及两侧中部位置各分布式预留有后浇筑区，在端部后浇筑区内预留直径为100mm的竖向孔道；板主体内设置有贯穿板主体的若干通孔，通孔下方的板主体内设置有贯穿板主体且两端均穿出板主体的钢筋；空心板板主体两侧设置有嵌锁式键槽结构；

本发明的楼盖主体采用上述结构的空心板组合而成，空心板两端的后浇筑区部分搁置在挑耳梁及普通预制梁上，通过抗剪栓钉、后浇混凝土实现梁-板间整体装配；两侧中部的后浇筑区与相邻的空心板两侧中部的后浇筑区彼此对应连接，之后通过浇筑混凝土与板上表面平齐实现板-板间整体装配，两者配合获得了整体的楼盖结构，较之现有的预制板和对应的施工方法，具有施工工序简单、装配速度快、湿作业少、建筑装配率高、无需竖向支撑，工程造价低等特点；所获得的楼盖减轻了其结构自重，整体性较好，同时具有刚度大、隔音隔热效果好、运输安装方便等特点，且组合灵活，可满足工程中对板开洞、开口、板端悬臂或有较大集中荷载等多种要求；且为了方便空心板彼此之间侧向的连接，所述的空心板板主体两侧设置有嵌锁式键槽结构。

在空心板端部后浇筑区内预留直径为100mm的竖向孔道，该竖向孔道是设置在水平向通孔内，防止装配时梁上的抗剪栓钉与板体上两水平通孔之间下方的钢筋发生碰撞，这样可以方便的通过栓钉和在孔道内浇筑混凝土的方式将空心板与梁上表面连接，增强两者的连接的结构强度，同时在后浇筑区内满铺网格大小为100mm的钢筋网片，也可以进一步提高盖板的强度；

更进一步的，所述的后浇筑区深度一般控制在不超过通孔水平直径的位置，从而保证整个板体的强度。

所述的挑耳梁ⅱ外侧设置有耳板，所述耳板的上表面与空心板ⅰ的上表面齐平，这样当后浇筑区浇筑完成后，挑耳梁ⅱ、普通预制梁ⅲ及空心板ⅰ的上表面完全齐平，形成一个完整的楼盖；其中空心板ⅰ与挑耳梁ⅱ、普通预制梁ⅲ的搭接长度分别为50～60mm、80～100mm，且空心板ⅰ后浇筑区、挑耳梁ⅱ、普通预制梁ⅲ的上表面均进行凿毛处理，即需留凹凸差为不小于4mm的人工粗糙面，以保证后浇筑区的有效粘结。

除此之外，发明人还进一步提供了上述楼盖的具体制备施工方法，具体步骤为：

首先按照设计架设挑耳梁ⅱ和普通预制梁ⅲ，之后将预制预应力混凝土空心板ⅰ的两端分别搁置在挑耳梁ⅱ及普通预制梁ⅲ上，确保抗剪栓钉进入竖向孔道内，然后在后浇筑区内铺设混凝土至待浇筑厚度的一半，然后粗找平并满铺网格大小为100mm的钢筋网片一道，之后继续浇筑混凝土与空心板ⅰ上表面平齐，实现整体装配，上述浇筑过程所采用的混凝土为免振捣高性能增韧混凝土；如ecc高性能混凝土或纤维增强混凝土；

相邻的空心板ⅰ通过空心板ⅰ板主体两侧设置的嵌锁式键槽结构彼此连接，之后在板-板间长边方向的后浇筑区内铺设混凝土至待浇筑厚度的一半，然后粗找平并满铺网格大小为100mm的钢筋网片一道，最后浇筑混凝土与板上表面平齐，该区域所采用的自密实普通混凝土强度等级较预制预应力混凝土空心板至少高一个等级；

经过上述的施工即可获得完整的预制预应力混凝土空心板肋梁楼盖，由于整个施工过程采用了后浇筑的方式，所有的构件均可工厂化生产，有利于实现标准化作业，施工质量有保证；且施工工序简单、装配速度快、湿作业少、建筑装配率高、无需竖向支撑，工程造价低，较之现有技术有明显的进步。

综上，与现有技术先比，本发明取得了如下的技术效果：

1.本发明分布式后浇装配整体式预应力混凝土空心板肋梁楼盖体系具有构造简单、平面内受力性能良好，能够较好地实现各预制构件的有效连接的特点。预制预应力混凝土空心板搭接在挑耳梁上为其提供了环箍的作用，为预制楼盖提供了比较牢固的平面内约束，提高了整体性，使楼盖具有较强的平面刚度。所述的预制预应力混凝土空心板肋梁楼盖为单向受力，受力明确，避免了现有预制装配式楼盖体系中单向板后浇叠合后受力不明的缺点；板-板之间通过嵌锁式自密实混凝土灌缝能有效地传递水平剪力，当楼板承受非均布荷载时，单块板所承受的荷载通过板缝传力机制将力传递到相邻的板上，由周围板共同承担。分布式局部后浇充分保证了板-板、梁-板的有效连接，避免了顺板裂缝的出现，使之相互之间形成一个均质的整体。

2.本发明分布式后浇装配整体式预应力混凝土空心板肋梁楼盖体系采用了两种后浇材料：自密实普通混凝土与高性能增韧混凝土(如ecc高性能混凝土和纤维增强混凝土)。根据楼板结构受力以及楼板的负弯矩作用区段，在梁-板相交位置的后浇筑区内填充免振捣高性能增韧混凝土，在板-板长边方向相交位置后浇筑区采用较预制预应力混凝土空心板至少高一个强度等级的自密实普通混凝土，实现了楼板结构的自稳，提高了楼盖的平面内刚度与整体性能。

3.本发明分布式后浇装配整体式预应力混凝土空心板肋梁楼盖体系，具有施工工序简单、装配速度快、湿作业少、建筑装配率高、无需竖向支撑，工程造价低等特点。

4.本发明分布式后浇装配整体式预应力混凝土空心板肋梁楼盖体系，可实现构件全工厂化生产，有利于实现标准化作业，施工质量有保证。

5.本发明分布式后浇装配整体式预应力混凝土空心板肋梁楼盖体系，预应力空心板有利于节约建筑材料，减轻了楼盖结构自重，整体性较好，同时具有刚度大、隔音隔热效果好、运输安装方便等特点，且组合灵活，可满足工程中对板开洞、开口、板端悬臂或有较大集中荷载等多种要求。

附图说明

图1为本发明所述分布式后浇装配整体式预应力混凝土空心板肋梁楼盖未进行后浇筑时的结构示意图；

图2为本发明中预制预应力混凝土空心板ⅰ的结构示意图；

图3为本发明中挑耳梁ⅱ的结构示意图；

图4为本发明中普通预制梁ⅲ的结构示意图；

图5为进行后浇筑后所述部分楼盖的结构示意图；

图6为图5中a处部分结构剖视图；

图7为预制预应力混凝土空心板ⅰ与挑耳梁ⅱ连接部分的结构示意图；

图8为预制预应力混凝土空心板ⅰ与普通预制梁ⅲ连接部分的结构示意图；

图中1为板主体，2为后浇筑区，3为钢筋，4为竖向孔道，5为通孔，6为挑耳梁ⅱ主体，7为抗剪栓钉，8为普通预制梁ⅲ主体，9为钢筋网片。

具体实施方式

实施例1

一种分布式后浇装配整体式预应力混凝土空心板肋梁楼盖，该楼盖由挑耳梁ⅱ、普通预制梁ⅲ和预制预应力混凝土空心板ⅰ组成，所述的预制预应力混凝土空心板的两端分别搁置在挑耳梁ⅱ及普通预制梁ⅲ上，所述挑耳梁ⅱ与普通预制梁ⅲ的顶部设有抗剪栓钉7；

其中所述的空心板包括板主体1，在板主体1的上表面两端及两侧中部位置各分布式预留有后浇筑区2，在端部后浇筑区内预留若干直径为100mm的竖向孔道4；板主体1内设置有贯穿板主体的若干通孔5，通孔5下方的板主体1内设置有贯穿板主体且两端均穿出板主体的钢筋3；空心板板主体两侧设置有嵌锁式键槽结构；

在空心板端部后浇筑区内预留直径为100mm的竖向孔道，该竖向孔道是设置在水平向通孔内，防止装配时梁上的抗剪栓钉与板体上两水平通孔之间下方的钢筋发生碰撞，这样可以方便的通过栓钉和在孔道内浇筑混凝土的方式将空心板与梁上表面连接，增强两者的连接的结构强度，同时在后浇筑区内满铺网格大小为100mm的钢筋网片9，可以进一步提高盖板的强度；

所述的挑耳梁ⅱ外侧设置有耳板，所述耳板的上表面与空心板ⅰ的上表面齐平，这样当后浇筑区浇筑完成后，挑耳梁ⅱ、普通预制梁ⅲ及空心板ⅰ的上表面完全齐平，形成一个完整的楼盖。

实施例2

一种分布式后浇装配整体式预应力混凝土空心板肋梁楼盖的制备施工方法，具体步骤为：

首先按照设计架设挑耳梁ⅱ和普通预制梁ⅲ，之后将预制预应力混凝土空心板ⅰ的两端分别搁置在挑耳梁ⅱ及普通预制梁ⅲ上，确保抗剪栓钉进入竖向孔道内，然后在后浇筑区内铺设混凝土至待浇筑厚度的一半，然后粗找平并满铺网格大小为100mm的钢筋网片一道，之后继续浇筑混凝土与空心板ⅰ上表面平齐，实现整体装配，上述浇筑过程所采用的混凝土为免振捣高性能增韧混凝土，如ecc高性能混凝土或纤维增强混凝土；

相邻的空心板ⅰ通过空心板ⅰ板主体两侧设置的嵌锁式键槽结构彼此连接，之后在板-板间长边方向的后浇筑区内铺设混凝土至待浇筑厚度的一半，然后粗找平并满铺网格大小为100mm的钢筋网片一道，最后浇筑混凝土与板上表面平齐，该区域所采用的自密实普通混凝土强度等级较预制预应力混凝土空心板至少高一个等级；

经过上述的施工即可获得完整的预制预应力混凝土空心板肋梁楼盖。

应用试验：

a.有限元模型数值分析

通过有限元计算分析软件ansys对本发明实施例1和2所提供的分布式后浇装配整体式预应力混凝土空心板肋梁楼盖进行建模，并对其受力进行了计算与分析，结果表明在预制预应力混凝土空心板与挑耳梁、普通预制梁搭接处(即空心板端部后浇筑区处)存在负弯矩作用，基于此本专利在空心板端部后浇筑区采用免振捣高性能增韧混凝土并加设钢筋网片，而现有楼盖后浇做法多仅采用较构件强度高一标号的混凝土，相比之下，本专利做法提高了楼盖整体性，从材料和构造措施上提高了其抗震、抗裂性能。

b.足尺结构试验

发明人对本发明所获得的分布式后浇装配整体式预应力混凝土空心板肋梁楼盖与目前传统装配式楼盖对比进行足尺结构试验。

试验结果表明后浇筑区与预制预应力混凝土空心板间界面粘结性能较好，破坏位置非界面处破坏，楼盖整体性较好；楼板跨中位置处挠度最大，1/4跨度处挠度次之，支座处挠度最小，对称位置处的挠度值和挠度增长趋势非常接近，楼盖在纵横向的变形均为对称且纵向大于横向；

而传统装配式楼盖纵横向挠度增长发展不均匀且不对称，说明本发明所述楼盖较传统装配式楼盖具有较好的单向受力性能，可有效传力并受力明确；通过在后浇筑区所贴应变片所得数据表明，端部后浇筑区存在负弯矩作用，板缝节点受剪承载力较传统装配式楼盖提高46.8％，梁-板节点承载力提高45.7％、耗能能力提高30.9％；分布式局部后浇充分保证了板-板、梁-板的有效连接，使之相互之间形成一个均质的整体，楼盖整体刚度、位移延性系数和破坏特征等均优于传统装配式楼盖；

c.实际应用试验

申请人在山东省某新民居示范项目工程对分布式后浇装配整体式预应力混凝土空心板肋梁楼盖及其施工方法进行了实际验证，经过相关鉴定，该示范工程中楼板未开裂、无通缝，施工现场无支撑、湿作业少、效率高、人工少、成本低，装配率较传统施工方法可提高50％以上。