一种新型叠合板施工方法与流程

1.本发明涉及装配式结构施工领域，尤其涉及一种新型叠合板施工方法。


背景技术：

2.随着社会的发展与进步，装配式建筑正大力推广。叠合板是由预制板和现浇钢筋混凝土层叠合而成的装配整体式楼板。
3.在目前的叠合板施工中，普遍在预制板内设置桁架筋，其作用仅是提高板的刚度、增强板上下层的连接性能和结合面的抗剪性能，防止板在吊装和施工过程开裂。但由于桁架筋自身随现浇层浇筑埋入板内，无法重复利用，造成材料使用的性价比较低，施工成本进一步提高。同时，在目前的预制板现场安装过程，由于桁架筋对预制板的作用有限，板底通常需要设置非常密的顶撑进行支撑，这无疑伴随巨大的人工作业量，同时也占用下层的作业面空间，对工程整体的高效工序穿插也有一定的影响。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于提供一种新型叠合板施工方法，其通过锚具、h型钢和螺母等结构的配合来取代传统桁架筋作用，并可大幅减少板底支撑的数量，同时h型钢可重复利用，实现建筑低碳。
5.本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
6.一种新型叠合板施工方法，包括如下步骤：
7.(1)在预制过程中，在预制板内提前预埋锚具，锚具包括锚板与旋丝螺杆；待锚具全部预埋完成，浇筑混凝土；
8.(2)待预制板浇筑成型后，将第一道垫片和螺母依次旋入旋丝螺杆至相应高度处，然后通过旋丝螺杆安装h型钢，再依次旋入第二道垫片、螺母，并将其旋紧至h型钢上表面；
9.(3)预制板脱模；
10.(4)通过吊装h型钢将步骤(3)完成的预制板运送至施工现场；
11.(5)在施工现场预制板安装过程中，将预制板两边端部下方设置支撑，然后将预制板放置其上；
12.(6)在预制板上浇筑混凝土至达到设计标高处，形成现浇混凝土层；
13.(7)待现浇混凝土层成型后，拆除h型钢并转运回收；
14.(8)对裸露在浇混凝土层外的旋丝螺杆进行切割和回收。
15.作为本发明的优选方式之一，所述步骤(1)中，预制板的底部还提前预埋有钢筋网，所述钢筋网与锚具的锚板相固定。
16.作为本发明的优选方式之一，所述步骤(1)中，锚板固定于预制板内部；旋丝螺杆的一端与锚板固定相连，其另一端沿锚板向上延伸至延伸出所述预制板。
17.作为本发明的优选方式之一，所述步骤(2)中，第一道垫片和螺母、h型钢以及第二道垫片、螺母均安装在延伸出预制板之外的旋丝螺杆上；并且，所述h型钢上开设有螺杆穿
孔，旋丝螺杆通过所述螺杆穿孔穿过h型钢；两个所述螺母与旋丝螺杆螺纹旋转配合，用于固定所述h型钢在旋丝螺杆上的高度位置。
18.作为本发明的优选方式之一，所述步骤(5)中，待预制板安装就位后，还包括布置机电管线和预埋件的步骤；待机电管线布置和预埋件埋设完成后，开始浇筑混凝土。
19.作为本发明的优选方式之一，所述步骤(8)步骤后，还包括装饰层施工步骤。
20.作为本发明的优选方式之一，对于宽度小于750mm，长度小于3m的单向叠合板，沿预制板长度方向等间距设置有四个锚具。
21.作为本发明的优选方式之一，所述锚具的锚板尺寸为100mmx100mm，厚度10mm；每个所述锚板上设置有两根旋丝螺杆，每根旋丝螺杆长度250mm，直径20mm，旋丝螺杆中心间距30mm，且通长旋丝。
22.作为本发明的优选方式之一，每个所述螺母的高度不小于10mm，与螺母配合的垫片厚度不小于3mm。
23.作为本发明的优选方式之一，对于长度小于3m的单向叠合板，h型钢的截面尺寸为100mmx60mmx7mmx5mm。
24.本发明相比现有技术的优点在于：
25.(1)本发明不需要设置桁架筋，旋丝螺杆可以对预制板与现浇层起到一定的连接作用并承担其上下层结合面的剪力；同时，h型钢通过锚具与预制板连为一体，可增强预制板的刚度，使其在吊装和运输过程中不产生裂缝，同时h型钢还起到吊钩的作用；
26.(2)本发明通过h型钢来有效维持预制板现场安装过程中的刚度，且相比现有的桁架筋刚度更高、作用更好，可大幅减少叠合板下方的支撑的数量，这不仅能有效减少施工工作量，还能释放下层作业面空间；
27.(3)本发明h型钢能重复利用，节省材料，低碳环保。
附图说明
28.图1是实施例1中锚具的正视结构示意图；
29.图2是实施例1中锚具的左视结构示意图；
30.图3是实施例1中锚具的俯视结构示意图；
31.图4是实施例1中预制板成型后固定h型钢正视图；
32.图5是图4中a部结构放大图；
33.图6是实施例1中预制板成型后固定h型钢俯视图；
34.图7是实施例1中h型钢的俯视结构图；
35.图8是实施例1中叠合板浇筑混凝土后的正视图；
36.图9是实施例1中叠合板拆h型钢后的正视图；
37.图10是实施例1中叠合板切除多余锚杆后的正视图；
38.图11是实施例2中组合结构最不利受力计算简图；
39.图12是实施例2中预制板组合结构施工受力计算简图；
40.图13是实施例2中预制板组合结构吊装受力计算简图；
41.图14是实施例2中一榀有限元模拟分析步骤的叠合板网格单元划分图；
42.图15是实施例2中一榀有限元模拟分析步骤中施工现场叠合板上浇筑混凝土的边
界条件图；
43.图16是实施例2中一榀有限元模拟分析步骤中施工现场叠合板上浇筑混凝土的叠合板组合结构挠度变形图；
44.图17是实施例2中一榀有限元模拟分析步骤中施工现场叠合板上浇筑混凝土的叠合板组合结构混凝土板应力云图；
45.图18是实施例2中一榀有限元模拟分析步骤中施工现场叠合板上浇筑混凝土的叠合板组合结构钢筋应力云图；
46.图19是实施例2中一榀有限元模拟分析步骤中施工现场叠合板上浇筑混凝土的叠合板组合结构钢梁应力云图；
47.图20是实施例2中一榀有限元模拟分析步骤中施工现场叠合板上浇筑混凝土的叠合板组合结构锚具应力云图；
48.图21是实施例2中一榀有限元模拟分析步骤中预制工厂叠合板吊装脱模的边界条件图；
49.图22是实施例2中一榀有限元模拟分析步骤中预制工厂叠合板吊装脱模的叠合板组合结构挠度变形图；
50.图23是实施例2中一榀有限元模拟分析步骤中预制工厂叠合板吊装脱模的叠合板组合结构混凝土板应力云图；
51.图24是实施例2中一榀有限元模拟分析步骤中预制工厂叠合板吊装脱模的叠合板组合结构钢筋应力云图；
52.图25是实施例2中一榀有限元模拟分析步骤中预制工厂叠合板吊装脱模的叠合板组合结构钢梁应力云图；
53.图26是实施例2中一榀有限元模拟分析步骤中预制工厂叠合板吊装脱模的叠合板组合结构锚具应力云图；
54.图27是实施例2中整体有限元模型步骤中叠合板整体结构有限元模型单元划分图；
55.图28是实施例2中整体有限元模型步骤中施工荷载作用下的叠合板整体结构挠度变形；
56.图29是实施例2中整体有限元模型步骤中施工荷载作用下的混凝土应力云图；
57.图30是实施例2中整体有限元模型步骤中施工荷载作用下的混凝土板塑性应变云图；
58.图31是实施例2中整体有限元模型步骤中施工荷载作用下的板内钢筋网应力云图；
59.图32是实施例2中整体有限元模型步骤中施工荷载作用下的h型钢应力云图；
60.图33是实施例2中整体有限元模型步骤中脱模吊装荷载作用下的叠合板整体结构挠度变形；
61.图34是实施例2中整体有限元模型步骤中脱模吊装荷载作用下的叠合板整体结构应力云图；
62.图35是实施例2中整体有限元模型步骤中脱模吊装荷载作用下的叠合板整体结构塑性变形；
63.图36是实施例2中整体有限元模型步骤中脱模吊装荷载作用下的板内钢筋网应力云图；
64.图37是实施例2中整体有限元模型步骤中脱模吊装荷载作用下的h型钢应力云图。
65.图中：图中：1为锚具，11为锚板，12为旋丝螺杆，2为h型钢，21为螺杆穿孔，3为螺母，4为垫片，5为叠合板，51为预制板，511为受力筋，512为分布筋，52为后浇混凝土层。
具体实施方式
66.下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
67.实施例1
68.本实施例的一种新型叠合板施工方法：
69.一、在预制板51内提前预埋相应数量的锚具1，待锚具1全部预埋完成，浇筑混凝土。其中，如图1～3所示，锚具1包括锚板11与旋丝螺杆12，锚板11与预制板51底部的钢筋网焊接固定，旋丝螺杆12的一端与锚板11固定相连，其另一端沿锚板11向上延伸至延伸出预制板51；如图4所示，钢筋网包括受力筋511和分布筋512；受力筋511和分布筋512在预制板51内部沿其水平方向呈纵横交错分布。
70.待预制板51浇筑成型后，将第一道垫片4和螺母3依次旋入旋丝螺杆12上相应高度处(该位置与后续浇筑的后浇混凝土层52高度相应)，然后通过旋丝螺杆12安装h型钢2，再依次旋入第二道垫片4、螺母3，并将其旋紧至h型钢2上表面，如图4～6所示。其中，第一道垫片4和螺母3、h型钢2以及第二道垫片4、螺母3均安装在延伸出预制板51之外的旋丝螺杆12上；并且，h型钢2上开设有螺杆穿孔21(如图7所示)，旋丝螺杆12通过螺杆穿孔21穿过h型钢2；两个螺母3与旋丝螺杆12螺纹旋转配合，用于固定h型钢2在旋丝螺杆12上的高度位置。
71.将预制板51脱模，并通过吊装h型钢2将预制板51运送至施工现场。
72.具体生产工艺：清模
→
安装模具限位装置
→
安装侧模
→
喷涂脱模剂
→
吊装钢筋网
→
侧模孔封堵
→
锚具1预埋及其它预埋件安装
→
综合验收
→
混凝土浇筑
→
构件赶平
→
预养护
→
构件拉毛
→
蒸养
→
安装h型钢2
→
拆模
→
构件吊运
→
成品验收
→
入库修补
→
构件堆场。
73.其中，h型钢2具体安装工序如下：锚具1预埋
→
混凝土浇筑完成
→
安装第一道垫片4与螺母3
→
安装h型钢2
→
安装第二道垫片4与螺母3(如图4所示)。
74.二、在施工现场预制板51安装过程中，首先将预制板51两边端部下方设置支撑，然后将预制板51放置其上；接着，布置机电管线和预埋件，并在机电管线布置和预埋件埋设完成后，开始浇筑混凝土至达到设计标高处，形成后浇混凝土层52(如图8所示)；待后浇混凝土层52成型后，拆除h型钢2(如图9所示)；对裸露在浇混凝土层52外的旋丝螺杆12进行切割(切割后如图13所示)；装饰层施工，获得叠合板5。
75.施工工艺：板底独立支撑布置
→
预制板51安装就位
→
布置机电管线和预埋件
→
浇筑混凝土，形成后浇混凝土层52(图8)
→
待混凝土达到一定强度后，拆除上部装置(图9)
→
对板面伸出的旋丝螺杆12进行切割(图10)
→
装饰层施工。
76.其中，需要注意的是，关于本实施例结构的尺寸及设置个数：
77.对于宽度小于750mm，长度小于3m的单向叠合板，沿预制板51长度方向等间距设置
有四个锚具1。
78.锚具1的锚板11尺寸为100mmx100mm，厚度10mm；每个锚板11上设置有两根旋丝螺杆12，每根旋丝螺杆12长度250mm，直径20mm，旋丝螺杆12中心间距30mm，且通长旋丝。
79.每个螺母3的高度不小于10mm，与螺母3配合的垫片4厚度不小于3mm。
80.对于长度小于3m的单向叠合板，h型钢2的截面尺寸为100mmx60mmx7mmx5mm。
81.实施例2
82.本实施例用以模拟并计算h型钢与叠合预制板组合在生产阶段和施工阶段时的受力：
83.通过在预制板内预埋锚具，然后锚具与h型钢进行连接，使叠合板所受外力矩通过锚具上的旋丝螺杆传递至h型钢，从而提高了叠合板的抗弯刚度；当叠合板现浇层达到强度要求后，锚具螺杆预留在叠合板内，也充当了预制板与现浇层之间的抗剪连接件，增强叠合板的抗剪性能。下列计算h型钢与叠合预制板组合在生产阶段和施工阶段时的受力。
84.(1)最不利工况确定
85.①
施工现场预制板上浇筑混凝土
86.假定叠合板预制层厚度为50mm，现浇层厚度为60mm，根据《建筑结构荷载规范》gb 50009-2012恒载1.5kn/m2，活载2.0kn/m2，板自重为25kn/m3x0.13m＝2.75kn/m2。
87.恒载：gk＝1.5kn/m2+2.75kn/m2＝4.25kn/m2；
88.活载：qk＝2.0kn/m2；
89.荷载基本组合：q＝(1.3gk+1.5qk)＝8.525kn/m2。
90.②
预制工厂预制板吊装脱模
91.板自重为gk＝25kn/m3x0.05m＝1.25kn/m2；
92.脱模荷载取1.5kn/m2；
93.根据《钢筋桁架叠合楼板应用技术规程》(cecs715-2020)第5.2.9条，取动力系数为1.2。
94.等效静力荷载标准值：qk＝max(1.5gk，1.2gk+1.5)＝max(1.875kn/m2，3kn/m2)；
95.基本组合荷载q＝1.35qk＝1.35x3＝4.05kn/m2。
96.①
与
②
对比，工况
①
的荷载更大，且工况
①
的结构形式中螺杆除抵抗剪力外还需要抵抗弯矩，这比工况
②
的结构形式更不利，因此取最不利荷载q＝8.525kn/m2，按工况
①
的结构形式进行计算，受力计算简图如图11：
97.(2)组合结构设计
98.以3mx3m.的叠合板为例，选择钢梁尺寸100mmx60mmx5mmx7mm，由于剪力滞后效应，可认为仅钢梁附近一定宽度范围内的混凝土板能有效的参与组合梁的工作，可按下列公式计算有效宽度b(即一榀计算宽度)，并取其中最小值：
99.b＝l0/3，l0为组合结构的计算跨度3000mm，b＝1000mm；
100.b＝b0+12hc，b0为钢梁上翼缘宽度30mm，hc为预制板厚度60mm，b＝780mm；
101.b＝b0+b1+b2，b1和b2分别为相邻钢梁间净距的1/2，b＝750mm；
102.因此计算有效宽度b取值750mm。
103.对于叠合板按两端简支计算其跨中弯矩m＝ql2/8x0.75＝7.19kn
·
m；
104.根据混凝土配筋公式(《混凝土结构设计规范》gb50010-2010)：m≤α1fcbx(h
0-x/
2)；
105.其中α1＝1.0，fc＝14.3mpa，b＝750mm，h0＝110-(15+10/2)＝90mm；
106.得到混凝土受压区高度x＝h
0-(h
02-2m/α1fcb)1/2＝5.77mm《界限受压区高度
107.根据α1fcbx＝f
yas
，其中钢筋级别为hrb400，fy＝360mpa；
108.得到as＝α1fcbx/fy＝1.0x14.3x750x5.77/0.75/360＝229.2mm2/m，因此叠合板配筋尺寸采用为c8@180，a
s’＝279mm2/m》as＝229.2mm2/m。
109.(3)组合结构承载力验算
110.抗弯承载力验算：假定中性轴在钢梁内，钢梁与与混凝土板之间连接性能可靠，则有f3＝f2+f1，假定钢梁受压区面积为s，f
y3
s＝f
y2
(a-s)+f
y1as1
，其中a是钢梁全截面面积为1340mm2，f
y1
与f
y2
是钢梁屈服强度为235mpa，f
yas1
为钢筋受力为90.432kn，得到s＝(f
y2
a+f
y1as1
)/(f
y2
+f
y3
)＝862.4mm2，得到中和轴距离钢梁上翼缘高度y1＝96.48mm，y2＝87.52mm。假定钢梁全截面屈服，通过上述数据可计算得到组合结构抵抗弯矩m’＝f1y1+f2y2+f3y3，其中y1为受拉钢筋型心距到中和轴的距离为127.2mm，y2为钢梁受拉区型心距到中和轴的距离为13.05mm，y3为钢梁受压区型心距到中和轴的距离为68.03mm，则有：
111.f1y1＝f
yas1
y1＝360x251x127.2＝11.49kn
·
m；
112.f2y2＝f
y2
(a-s)y2＝235x(1340-862.4)x13.05＝1.46kn
·
m；
113.f3y3＝f
y3
sy3＝235x862.4x68.02＝13.79kn
·
m；
114.m’＝f1y1+f2y2+f3y3＝26.74kn
·
m；
115.组合梁外力矩m”＝ql2/8＝(1.3gk+1.5qk)l2/8，此时恒荷载gk还应包括钢梁自重g钢梁＝27kg，根据《混凝土结构工程施工规范》(gb 50666-2011)第9.2.3条活荷载取1.5kn/m2，即为：
116.(1.3(1.5+2.75+0.12)+1.5x1.5)x0.75x9/8＝6.56kn
·
m《组合结构抵抗弯矩m’＝26.74kn
·
m。
117.(4)锚杆受力验算
118.抗剪验算：对于锚具，需满足钢梁和混凝土板对其剪切性能，混凝土强度为c30，ec＝3000n/mm2，抗压强度fc＝14.3n/mm2，螺杆直径为20mm。螺杆的受剪承载力设计值为：
119.nv＝0.43asv(ecfc)1/2＝0.43x314x(30000x14.3)1/2＝88.56kn；
120.钢梁受剪承载力：vs＝af＝1340x215＝258kn；
121.混凝土板受剪承载力：vc＝bchcfc＝750x50x14.3＝536.25kn；
122.故v
smin
＝258kn；
123.螺杆个数nf＝v
smin
/nv＝2.9，则至少需要取3根螺杆，并沿钢梁等间距布置，而本方案放置4个锚具，有8根螺杆，足以满足其抗剪承载力。
124.(5)开裂验算
125.预制板组合结构施工受力计算如图12所示，预制板组合结构吊装受力计算如图13所示。
126.钢筋与混凝土的弹性模量比值为：αe＝es/ec＝200000/30000＝6.67；
127.混凝土等效宽度b’＝750/6.67＝112.44mm；
128.叠合板底部到形心距的距离为：y
scb
＝51.73mm；
129.叠合板部到形心距的距离为：y
scb
＝1.73mm；
130.叠合板组合结构惯性矩i＝26379834.56mm4；
131.叠合预制板下边缘的截面抵抗矩为：wb＝i/y
scb
＝509952.34mm4；
132.叠合预制板上边缘的截面抵抗矩为：wt＝i/y
sct
＝15248459.28mm4；
133.c30混凝土开裂应力f
ck
＝20.1kn/m；
134.根据《钢筋桁架叠合楼板应用技术规程》，吊装正截面混凝土受压弯矩为：m
cyk
＝f
ck
wb＝10.25kn
·
m》外力弯矩m1＝7.19kn
·
m。满足验算。
135.脱模时，混凝土强度达到标准值强度的75％，则脱模时混凝土开裂容许弯矩为：m
cyk
＝0.75f
ckwt
＝229.87kn
·
m》吊装产生m2＝1/2ql2＝0.5x4.05x(0.207x3)2＝0.78kn
·
m。满足验算。
136.(6)一榀有限元模拟分析
137.对该组合结构进行了有限元的模拟，验证计算的正确性。由于理论计算过程中，认为锚具将叠合板的弯矩全部传递至钢梁上，而在实际受力过程中，叠合板也参与受力，为体现叠合板的受力，进行有限元计算。
138.网格单元划分见图14。
139.①
施工现场叠合板上浇筑混凝土
140.边条条件如下图15所示。
141.得到叠合板的挠度见图16，可见跨中挠度最大为2.592mm，小于跨度的l0/200＝15mm，满足叠合板受力要求；图17中混凝土最大压应力2mpa，拉应力约为0.15mpa；图18中钢筋最大应力为28.4mpa，图19中钢梁最大应力为100mpa，屈服强度为235mpa，仍处于弹性阶段；图20中锚具最大应力为150mpa，屈服强度为345mpa，也处于弹性阶段。可见该结构形式的锚具能够很好将叠合板所受弯矩传递到钢梁上，且自身强度也满足要求。
142.②
预制工厂叠合板板吊装脱模(材性方面也考虑0.75的脱模强度)
143.边界条件如下图21所示，得到叠合板的挠度图22，可见跨中挠度最大为0.27mm，小于跨度的l0/200＝15mm，满足叠合板受力要求；图23中混凝土最大压应力1.2mpa，拉应力约为2mpa；图24中钢筋最大应力为1.2mpa，图25中钢梁最大应力为22.5mpa，屈服强度为235mpa，仍处于弹性阶段；图26中锚具最大应力为24.5mpa，屈服强度为345mpa，也处于弹性阶段。可见该结构形式的锚具能够很好将叠合板所受弯矩传递到钢梁上，且自身强度也满足要求。
144.(7)整体有限元模型
145.为进一步验证结构受力，建立板的整体有限元模型，图27是网格单元划分模型。得到在施工荷载作用下叠合板的挠度图28，可见跨中挠度最大为2.249mm，小于跨度的l0/200＝15mm，满足叠合板受力要求；图29中混凝土除了在钢筋与混凝土交界处，容易发生应力集中，最大压应力26mpa，跨中部分压应力约为5mpa，拉应力约为2mpa，图30中跨中混凝土塑性应变基本等于0；图31中钢筋最大应力为20mpa，图32中钢梁最大应力为170.6mpa，屈服强度为235mpa，也处于弹性阶段。可见该结构形式的锚具能够很好将叠合板所受弯矩传递到钢梁上，且自身强度也满足要求。
146.得到在脱模吊装荷载作用下叠合板的挠度图33，可见跨中挠度最大为0.3mm，小于跨度的l0/200＝15mm，满足叠合板受力要求；图34中混凝土除了在钢筋与混凝土交界处，容
易发生应力集中，最大压应力4mpa，跨中部分压应力约为1.4mpa，拉应力约为0.9mpa，图35中跨中混凝土塑性应变基本等于0；图36中钢筋最大应力为2.7mpa，图37中钢梁最大应力为19.5mpa，屈服强度为235mpa，也处于弹性阶段。可见该结构形式的锚具能够很好将叠合板所受弯矩传递到钢梁上，且自身强度也满足要求。
147.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。