单钢板混凝土组合结构及其施工方法与流程

1.本发明涉及建筑结构技术领域，具体涉及一种单钢板混凝土组合结构及其施工方法。


背景技术：

2.单钢板混凝土组合结构通常可用作楼板或屋面板。相比普通钢筋混凝土结构，单钢板混凝土组合结构具有以下优势：底部钢板与混凝土组合受力，能显著提高构件承载力、延性和抗爆炸冲击的能力；底部钢板具有各向同性的抗拉能力，适用于异形不规则构件；底部钢板可兼做混凝土模板，简化现场支模工序。
3.对于核电站及重要的工业厂房、人防结构，拉筋在解决屋面厚板平面外抗剪的同时，还起到抵抗飞射物冲击的作用。传统的单钢板拉筋型式，是将现有拉筋5下部与屋面板底层钢板1焊接，上部与上层主筋4勾接，如图1所示。当屋面板较厚时，施工非常困难。在施工上层钢筋网时，上层横纵钢筋布置时需要穿过拉筋上部弯钩，而拉筋上部弯钩布置较为密集，密布的竖向拉筋使屋面板上层纵筋无法绑扎，导致施工上层钢筋存在一定困难，会减缓施工进度。同时在飞射物冲击作用下，撞击区域内的拉筋会将荷载直接传递到屋面板底部的单钢板上，造成钢板的冲断，影响屋面板整个网状体系的抗冲击能力。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服传统的单钢板拉筋型式存在施工困难以及抗冲击能力差的缺陷，从而提供一种单钢板混凝土组合结构及其施工方法，以提高单钢板混凝土抗冲击荷载的能力，便于现场施工，适合开展模块化施工。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
6.单钢板混凝土组合结构，包括：
7.上层主筋，固定设置在厂房或人防结构周边墙体上；
8.底层钢板，位于所述上层主筋正下方并固定设置在厂房或人防结构周边墙体上；
9.若干钩接组件，分别间隔固定设置在所述底层钢板的顶端；
10.若干软连接式拉筋，分别具有形变能力；每一所述软连接式拉筋的底端挂接在一钩接组件上，每一所述软连接式拉筋的顶端缠绕定位设置在所述上层主筋上；
11.混凝土层，所述上层主筋、底层钢板、钩接组件和软连接式拉筋分别浇筑于所述混凝土层内部；当所述混凝土层受到外界冲击力时，撞击区域内的所述软连接式拉筋发生形变，以避免撞击载荷直接传递至所述底层钢板上。
12.可选的，所述软连接式拉筋为链型拉筋；所述链型拉筋包括若干依次相扣的链环。
13.可选的，所述链型拉筋的材质为金属。
14.可选的，所述钩接组件为固定设置在所述底层钢板顶端的倒j型栓钉，所述链型拉筋底部的链环挂接设置在倒j型栓钉的弯钩处。
15.可选的，所述上层主筋包括：
16.若干横筋，分别平行间隔设置；
17.若干纵筋，分别平行间隔设置并固定设置在所述横筋上；相邻的两所述横筋与相邻的两所述纵筋之间构成矩形框，所述链型拉筋缠绕设置在所述矩形框的拐角处。
18.单钢板混凝土组合结构的施工方法，包括以下步骤：
19.s1.工厂加工阶段：
20.预制上层主筋、底层钢板、钩接组件、软连接式拉筋，将各钩接组件间隔焊接至底层钢板上；
21.s2.现场施工阶段：
22.将上层主筋和底层钢板固定至厂房或人防结构的周边墙体上，并使得底层钢板位于上层主筋正下方；
23.将各软连接式拉筋的底部与钩接组件相钩接，顶部缠绕定位至上层主筋上；
24.对组装后的上层主筋、底层钢板、钩接组件、软连接式拉筋浇筑混凝。
25.可选的，所述底层钢板的厚度、上层主筋的直径以及钩接组件和软连接式拉筋的直径、长度、布置间距均通过有限元分析方法计算确定。
26.本发明技术方案，具有如下优点：
27.1.本发明提供的单钢板混凝土组合结构，应用于核电厂房、重要工业厂房和人防结构，不仅满足结构设计要求，而且在结构布置上可提高单钢板混凝土抗冲击荷载的能力，结构简捷，设计合理，便于现场施工，适合开展模块化施工。
28.2.本发明提供的单钢板混凝土组合结构，在单钢板混凝土内设置软连接式拉筋，同时在底层钢板上焊接钩接组件，通过钩接组件与软连接式拉筋形成钩接，软连接式拉筋无需与底层钢板焊接，软连接式拉筋与上层主筋缠绕连接固定。当单钢板屋面板厚度较大时，解决了传统焊接拉筋竖向林立对于上部钢筋绑扎的干扰，使上部施工简洁高效，满足模块化施工需求，便于施工。同时，本发明在保证结构设计合理性的同时提高了构件的抗冲击性能，当屋面板混凝土层受到外部飞射物冲击作用时，撞击区域内的软连接式拉筋发生形变，避免了撞击区域的软连接式拉筋将撞击荷载直接传递到背部底层钢板上，不容易对底层钢板造成集中贯穿破坏，有效地提高了单钢板混凝土结构的抗冲击性能。
29.3.本发明提供的单钢板混凝土组合结构的施工方法，可直接在工厂加工预制上层主筋、底层钢板、钩接组件、软连接式拉筋，在安装现场只需将软连接式拉筋套入底层的倒j型栓钉，再捆绑至上层主筋上即可。在工厂加工及现场施工阶段均可降低工作难度，提高施工进度。本发明制作及安装过程与传统施工做法相比较施工更加便捷，减少了焊接工序，亦可优化模块化施工。模块化技术在提高施工质量、缩短工期、减少人力投入及提高效率等方面均有显著的作用。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为传统的单钢板拉筋型式的结构示意图
32.图2为本发明单钢板混凝土组合结构的结构示意图。
33.图3为本发明单钢板混凝土组合结构的部分结构示意图。
34.附图标记：1、底层钢板，2、倒j型栓钉，3、软连接式拉筋，4、上层主筋，5、现有拉筋。
具体实施方式
35.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
39.如图2和图3所示的单钢板混凝土组合结构的一种具体实施方式，包括上层主筋4、底层钢板1、钩接组件、软连接式拉筋3。
40.上层主筋4固定设置在厂房或人防结构周边墙体上，具体地上层主筋4的两端锚固入厂房周边墙体。
41.底层钢板1位于上层主筋4正下方并固定设置在厂房或人防结构周边墙体上。
42.钩接组件设置有若干个，分别间隔固定设置在底层钢板1的顶端。
43.软连接式拉筋设置有若干个，分别具有一定的形变能力，即在冲击载荷作用下能够发生形变。每一软连接式拉筋的底端挂接在一钩接组件上，每一软连接式拉筋的顶端缠绕定位设置在上层主筋4上。
44.上层主筋4、底层钢板1、钩接组件和软连接式拉筋分别浇筑于混凝土层内部。
45.上述单钢板混凝土组合结构，在单钢板混凝土内设置软连接式拉筋，同时在底层钢板1上焊接钩接组件，通过钩接组件与软连接式拉筋形成钩接，软连接式拉筋无需与底层钢板1焊接，软连接式拉筋与上层主筋4缠绕连接固定。当单钢板屋面板厚度较大时，解决了传统焊接拉筋竖向林立对于上部钢筋绑扎的干扰，使上部施工简洁高效，满足模块化施工需求，便于施工。同时，本实施例在保证结构设计合理性的同时提高了构件的抗冲击性能，当屋面板混凝土层受到外部飞射物冲击作用时，将力传递给内部构件，相比于钢筋拉钩硬连接方式，软连接式拉筋在传递力的同时，撞击区域内的软连接式拉筋发生形变，铁链这种软连接方式，避免了撞击区域的软连接式拉筋将撞击荷载直接传递到背部底层钢板上，避免造成背部底层钢板冲断，有效地提高了单钢板混凝土结构的抗冲击性能。
46.软连接式拉筋为链型拉筋。链型拉筋包括若干依次相扣的链环。本实施例中的链型拉筋为软连接式拉筋的一种实现形式，也可根据实际需要设置为其他形式的软连接式拉筋，此处不对其进行限制。
47.链型拉筋的材质为金属，可采用铁、钢等。本实施例中的链型拉筋为铁链型拉筋。
48.钩接组件为固定设置在底层钢板1顶端的倒j型栓钉2，链型拉筋底部的链环挂接设置在倒j型栓钉2的弯钩处。本实施例中的链型拉筋的链环能够与倒j型栓钉2的弯钩相挂接，安装时使两者钩住即可，安装十分快捷、方便。
49.上层主筋4包括横筋和纵筋，横筋和纵筋分别设置有若干根。若干根横筋分别平行间隔设置，若干纵筋分别平行间隔设置并固定设置在横筋上。相邻的两横筋与相邻的两纵筋之间构成矩形框，链型拉筋缠绕设置在矩形框的拐角处。本实施例中因设置有相互固定的横筋和纵筋，链型拉筋可从纵筋的外部绕设至矩形框的拐角内，从该拐角穿过后，再次向外缠绕搭接至纵筋的外部，更便于链型拉筋进行缠绕，并且缠绕后的链型拉筋连接牢固，不易发生脱落。
50.单钢板混凝土组合结构的施工方法，包括以下步骤：
51.s1.工厂加工阶段：
52.预制上层主筋4、底层钢板1、钩接组件、软连接式拉筋。将各钩接组件间隔焊接至底层钢板1上，钢板上布置间距为200mm的倒j型栓钉。
53.s2.现场施工阶段：
54.将上层主筋4锚固入厂房或人防结构周边墙体上。底层钢板1为受力钢板，两端与周围墙体连接，跨度较大施工时，钢板下会架设施工用钢梁。并使得底层钢板1位于上层主筋4正下方。其中，厂房为核电厂房或重要工业厂房。
55.将各软连接式拉筋的底部与倒j型栓钉相钩接，即软连接式拉筋的底部链环套入倒j型栓钉上，各软连接式拉筋的顶部与单钢板混凝土上层主筋缠绕一圈连接固定。本实施例中的软连接式拉筋缠绕紧即可，保证在浇筑混凝土时不松脱，浇筑后在楼板内形成为一牢固整体，拉筋与底层钢板无焊接点，整体结构完整可靠，方便现场施工。
56.对组装后的上层主筋4、底层钢板1、钩接组件、软连接式拉筋浇筑混凝。
57.传统拉筋焊接在底部钢板上，在抵抗外部冲击作用时，轴向力通过拉筋传递至底层钢板，对底层钢板造成冲击破坏。本发明中，拉筋与底层钢板不存在硬连接，从而有效提高了结构的抗冲击性能。
58.其中，底层钢板1的厚度、上层主筋4的直径、配筋方案以及倒j型栓钉和铁链式拉筋的直径、长度、布置间距均通过有限元分析方法计算确定。建立有限元模型，根据具体工程工况进行受力分析，调整各部件参数及布置方案，以满足实际使用需求。
59.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。