一种优化钢筋配置的空心板的制作方法

一种优化钢筋配置的空心板
(一)技术领域
1.本实用新型涉及一种现浇混凝土空心楼盖结构，尤其是一种优化钢筋配置的空心板，属于一般建筑物构造领域。
(二)

背景技术：

2.在建筑领域，随着经济的持续发展和人民生活水平的日益提高，人们对建筑品质的要求也越来越高，大跨度、大荷载的结构不断涌现。虽然钢结构是一种很好的结构形式，但与空心楼盖相比，钢结构存在造价高、结构高度较高、结构刚度相对较小的缺点，因此大跨度现浇混凝土空心板的结构应用也越来越广泛。预应力技术主要适合于大跨度、大荷载结构，预应力空心板无论是在结构的力学性能还是使用性能以及结构造价上，在大跨度领域相对于普通空心板具有无可比拟的优势。
3.本人长期从事预应力与空心楼盖技术的研究与应用，将预应力技术应用于空心楼盖中，可以制造跨度更大、承载能力更高的现浇混凝土空心板。2003年，本人与同事共同提出“异型截面轻质材料填充预应力现浇板”(cn2623771)，该技术于2004年被应用于跨度24米的奥运射击馆工程中，奥运射击馆是国内第一块跨度超过20米的空心板。2010年，本人提出了“一种填充棒与填充箱混合使用的空心板”(cn102031839a)，2012年本人用该技术制造了国内第一块跨度超过30米的内蒙古多伦职业学校(实际跨度32mx51.6m的双向板)。
4.但是在目前大跨度空心楼盖的设计理论与工程实践中，相关的规范、规程与工法并没有随着技术的发展与时俱进，在一定程度上限制了预应力空心板的技术优势得到最大限度的发挥。
5.按照目前的设计规范如《混凝土结构设计规范》(gb50010
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2010)和施工规范如《混凝土结构工程施工质量验收规范》(gb50204
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2015)，对双向板普通钢筋的布置方式有明确规定，要求短跨方向的上铁钢筋在最上层、下铁钢筋在最底层，该规定是基于短跨方向受力更大的力学原理而作出的，对于普通楼板或空心板是没有问题的，但该原则应用于预应力空心板就存在问题。预应力空心板通常都为局部大开间，设计时一般按四边简支的双向板来计算，楼板主要是跨中区域承受的正弯矩(楼板上翼缘受压下翼缘受拉)，在预应力空心板中主要的受力钢筋是预应力筋，尤其是短跨预应力筋。预应力筋是按两端高中间低的曲线布置，为了充分发挥预应力筋的效果，要求预应力筋受力力臂越大越好，即跨中最低点的位置越低越好。若按常规混凝土结构的规定摆放预应力空心板的下铁普通钢筋，从下往上依次为短跨下铁、长跨下铁，则在跨中区域短跨预应力筋最多能排到第三层，长跨预应力筋为第四层，这样无论是短跨预应力筋还是长跨预应力筋，计算力臂都要减小，结构的承载力就要打折扣。
6.在现有技术标准中还有一个规定是：同一个方向同一功能的普通钢筋在同一层；这种规定在普通楼板施工中是合理的，但在预应力空心板中就存在问题。在预应力空心双向板中需要双向设置肋梁，同一方向的肋梁钢筋与空心区钢筋是共同受力，若上铁钢筋拘泥于前述原则布置，安装完毕空心板中的填充体后将要铺放空心区上铁时，就必然出现某
一方向空心区上铁必须从另一方向肋梁上铁下面穿过的情形。填充体为非结构受力部件，通常强度较低，若某根空心区上铁钢筋从另一方向肋梁上铁下面穿过时，该钢筋必然在穿越过程中像锯子一样不停地锯与之接触的填充体，对填充体的损伤极大。若被穿越的肋梁有一道箍筋的制作高度偏小导致整道肋梁高度偏低，或者空心板上翼缘的设计厚度偏薄时，由于填充体的存在，穿越钢筋的劳动强度大且效率低。
7.《混凝土结构设计规范》(gb50010
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2010)第9.2.13条“梁的腹板高度hw 不小于450mm时，在梁的两个侧面应沿高度方向配置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋的间距不宜大于200mm。”对于预应力空心双向板而言，若按规范要求配置腰筋，浪费材料倒是其次，由于肋梁内的预应力筋是曲线布置，某一方向的预应力筋先要与本肋梁多处腰筋的拉筋发生位置冲突，另一方向的肋梁腰筋更是对该预应力筋的铺放形成障碍，造成预应力筋穿筋困难。
8.这种情况下，开发一种克服上述缺陷的预应力空心板技术，已成为当前空心楼盖中急需解决的问题。
(三)

技术实现要素：

9.在预应力空心板的现有技术中，分别存在预应力受力效果差、上铁钢筋铺放困难、对填充体的损伤大、非必要材料用量大且影响预应力筋铺放效率等问题，本实用新型的目的在于提供一种优化钢筋配置的空心板。
10.为实现上述目的，本实用新型克服现有技术偏见采用的技术方案是：一种优化钢筋配置的空心板，所述空心板为预应力空心双向板，短跨跨度为ld，长跨跨度为lc，该空心板包括短跨肋梁上铁、短跨空心区上铁、短跨肋梁下铁、短跨空心区下铁、短跨箍筋、短跨预应力筋、长跨肋梁上铁、长跨空心区上铁、长跨肋梁下铁、长跨空心区下铁、长跨箍筋、长跨预应力筋、填充体和混凝土，短跨肋梁上铁、短跨肋梁下铁与短跨箍筋构成短跨肋梁，短跨预应力筋按曲线布置在短跨肋梁中，长跨肋梁上铁、长跨肋梁下铁与长跨箍筋构成长跨肋梁，长跨预应力筋按曲线布置在长跨肋梁中，支座端预应力筋的平均高度hy≥空心板板厚的一半h/2，短跨预应力筋跨中最低点高度hd＜长跨预应力筋跨中最低点高度hc，空心板下铁钢筋分两排布置，从下到上依次为长跨肋梁下铁与长跨空心区下铁、短跨肋梁下铁与短跨空心区下铁，空心板上铁钢筋分三排布置，从下到上依次为短跨肋梁上铁、长跨肋梁上铁与长跨空心区上铁、短跨空心区上铁。短跨与长跨预应力筋按曲线布置，可以充分发挥预应力筋在跨中承受正弯矩、在支座承受负弯矩的作用；即便四边简支的双向板，由于支座的嵌固作用，支座处楼板多少还是存在一些负弯矩，支座端预应力筋的平均高度hy≥空心板板厚的一半h/2，可以保证支座处预应力筋能有较好的承受负弯矩的能力。由于双向板短跨跨中正弯矩受力大于长跨跨中，保证短跨预应力筋跨中最低点高度 hd＜长跨预应力筋跨中最低点高度hc是为了先保证主要控制截面的抗弯强度。空心板下铁钢筋分两排布置，从下到上依次为长跨肋梁下铁与长跨空心区下铁、短跨肋梁下铁与短跨空心区下铁，这样短跨预应力筋在跨中部位就能与该方向肋梁下铁一样，位于从下往上数的第二排，而长跨预应力筋就能位于第三排，虽然这种做法是以减小短跨下铁钢筋的力臂长度为代价，但是同时增大了跨中部位短跨预应力筋、长跨预应力筋和长跨下铁钢筋三类钢筋的力臂长度，且对于预应力空心板而言，通常预应力筋要承担60％以上的受力，因此该种改变是在不增加材
料用量的前提下提高了空心板的承载力，取得了明显的技术效果。绑扎肋梁时，将短跨肋梁上铁高度设定最低，安装完填充体后，先将长跨空心区上铁直接放在填充体上部与该向肋梁上铁同一排，最后直接铺放短跨空心区上铁；这样将短向上铁钢筋分成两排布置，仅短跨肋梁上铁的力臂偏低，短跨大部分的上铁是位于空心区，其力臂仍较大，对支座承受负弯矩的能力影响很小，而避免出现长跨空心区上铁从短跨肋梁上铁下面穿越的情况，既避免损伤填充体，又大大提高了上铁钢筋的铺放效率，工期效益和经济效益十分明显。
11.本实用新型的特征在于短跨肋梁和长跨肋梁中都不设有腰筋。本实用新型除框架暗梁外，空心板的肋梁不设腰筋；依据混凝土力学原理，配置腰筋的目的有两个，一是抗扭、二是防止梁腹板出现收缩裂缝；首先，对于肋而言，不存在扭矩，所以不需要抗扭腰筋；其次，本实用新型空心板采用了预应力，肋梁中通常都有≥1.0mpa的平均压应力，肋梁腹板不容易开裂；第三，万一腹板裂了，由于其封闭在结构内，裂缝不影响观瞻，若裂缝面对由聚苯泡沫构成的填充材料，不会同时存在水和氧气，钢筋的氧化反应不会发生故不影响结构的耐久性。取消腰筋后，不但节省了钢筋材料用量，而且大大提高了预应力筋在肋梁中的铺放速度且曲线定位效果也得到更好的保证。
12.本实用新型的特征在于空心板中设有暗梁，暗梁由暗梁上铁、暗梁下铁与暗梁箍筋构成，暗梁中配置暗梁预应力筋并设有腰筋。
13.本实用新型的特征在于短跨预应力筋、长跨预应力筋和暗梁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。
14.本实用新型的特征在于填充体的主材为聚苯泡沫或硬质塑料，填充体的上下表面周圈有倒角，填充体的中部有一个竖向漏浆孔，漏浆孔的上端为上大下小的漏斗形，下端为上小下大的倒漏斗形。填充体的上下表面周圈倒角，一方面消除应力集中、不出现厚度突变的现象；另一方面在填充体上部的混凝土为一个拱形盖，可以大大增强楼面承受集中荷载的能力，填充体下部的切角或倒角可以方便混凝土的浇筑。在填充体中部开一个竖向漏浆孔，漏浆孔的上漏斗大大加快混凝土流入漏浆孔的速度；而下漏斗则可以保证混凝土中的粗骨料能迅速且无障碍地流到填充体的下部，保证混凝土浇筑密实。
15.采用上述方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：在不增加材料用量的前提下增大了跨中部位两个方向预应力筋的力臂，提高了空心板的承载力，加快了上铁钢筋铺放速度且避免对填充体造成损伤，合理降低非必要材料的用量并提高了预应力筋铺放效率。
16.本实用新型一种优化钢筋配置的空心板特别适合于大跨度(跨度20m以上)、大荷载的空心楼盖，本实用新型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
17.以下结合附图对本实用新型做进一步说明。
18.图1是本实用新型空心板的平面图
19.图2是图1中的a
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a剖面图
20.图3是图1中的b
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b剖面图
21.图4是图1中的c
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c剖面图
22.图5是本实用新型短跨预应力筋曲线图
23.图6是本实用新型长跨预应力筋曲线图
24.图7是填充体竖向剖面构造示意图
25.图8是填充体俯视图
26.图中：1.短跨肋梁上铁，2.短跨空心区上铁，3.短跨肋梁下铁，4.短跨空心区下铁，5.短跨箍筋，6.短跨预应力筋，7.长跨肋梁上铁，8.长跨空心区上铁，9. 长跨肋梁下铁，10.长跨空心区下铁，11.长跨箍筋，12.长跨预应力筋，13.填充体，14.混凝土，15.短跨肋梁，16.长跨肋梁，17.支座，18.腰筋，19.暗梁，20. 暗梁上铁，21.暗梁下铁，22.暗梁箍筋，23.暗梁预应力筋，24.漏浆孔。
(五)具体实施方式
27.本实用新型是按照以下方式实现：
28.在图1
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图3、图5、图6所示实施例中，一种优化钢筋配置的空心板，所述空心板为预应力空心双向板，短跨跨度为ld，长跨跨度为lc，该空心板包括短跨肋梁上铁1、短跨空心区上铁2、短跨肋梁下铁3、短跨空心区下铁4、短跨箍筋5、短跨预应力筋6、长跨肋梁上铁7、长跨空心区上铁8、长跨肋梁下铁9、长跨空心区下铁10、长跨箍筋11、长跨预应力筋12、填充体13和混凝土14，短跨肋梁上铁、短跨肋梁下铁与短跨箍筋构成短跨肋梁15，短跨预应力筋按曲线布置在短跨肋梁中，长跨肋梁上铁、长跨肋梁下铁与长跨箍筋构成长跨肋梁 16，长跨预应力筋按曲线布置在长跨肋梁中，支座17端预应力筋的平均高度(hy) ≥空心板板厚的一半(h/2)，短跨预应力筋跨中最低点高度(hd)＜长跨预应力筋跨中最低点高度(hc)，空心板下铁钢筋分两排布置，从下到上依次为长跨肋梁下铁与长跨空心区下铁、短跨肋梁下铁与短跨空心区下铁，空心板上铁钢筋分三排布置，从下到上依次为短跨肋梁上铁、长跨肋梁上铁与长跨空心区上铁、短跨空心区上铁。
29.在图2
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图4所示实施例中，短跨肋梁15和长跨肋梁16中都不设有腰筋18。
30.在图1、图4所示实施例中，空心板中设有暗梁19，暗梁由暗梁上铁20、暗梁下铁21与暗梁箍筋22构成，暗梁中配置暗梁预应力筋23并设有腰筋18。
31.在图1
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图6所示实施例中，短跨预应力筋6、长跨预应力筋12和暗梁预应力筋23为无粘结预应力筋或有粘结预应力筋或缓粘结预应力筋。
32.在图7、图8所示实施例中，填充体13的主材为聚苯泡沫或硬质塑料，填充体的上下表面周圈有倒角，填充体的中部有一个竖向漏浆孔24，漏浆孔的上端为上大下小的漏斗形，下端为上小下大的倒漏斗形。