阅读说明：本技术 一种集束式填充箱的预应力空心板 (Prestressed hollow slab of cluster type filling box ) 是由 徐焱 于 2019-11-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种集束式填充箱的预应力空心板及其制作方法,属于一般建筑物构造领域。从剖面图上看,该空心板包括肋梁(1)、上翼缘(2)、下翼缘(3)和集束式填充箱(4),在肋梁、上翼缘和下翼缘部位要浇筑混凝土(5),其特征在于每组集束式填充箱是由至少两排和至少两列填充箱(6)在平面内紧贴构成,肋梁中配有纵向钢筋(7)、预应力筋(8)和箍筋(9),上翼缘和下翼缘内各配有至少两层互相垂直的板筋(10)。本发明一种集束式填充箱的预应力空心板特别适合于大跨度、大荷载的空心楼盖,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。(The invention relates to a prestressed hollow slab of a cluster type filling box and a manufacturing method thereof, belonging to the field of general building structures. Seen from a section view, the hollow slab comprises a rib beam (1), an upper flange (2), a lower flange (3) and a bundling type filling box (4), wherein concrete (5) is poured at the rib beam, the upper flange and the lower flange, and the hollow slab is characterized in that each bundling type filling box is formed by clinging at least two rows and at least two columns of filling boxes (6) in a plane, longitudinal steel bars (7), prestressed ribs (8) and stirrups (9) are arranged in the rib beam, and at least two layers of mutually vertical plate ribs (10) are arranged in the upper flange and the lower flange respectively. The prestressed hollow slab of the cluster type filling box is particularly suitable for large-span and large-load hollow floor systems, has good economical efficiency and applicability, and plays a role in promoting the development of building technology.)

一种集束式填充箱的预应力空心板

(一)技术领域

本发明涉及一种现浇混凝土空心楼盖结构，尤其是一种集束式填充箱的预应力空心板及其制作方法，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。

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)；2014年该技术被用于覆土3米且承受消防车荷载的东交民巷马坊学校风雨操场的空心板中(实际跨度25.2mX33.6m的双向板)。

在普通荷载作用下，当空心板的跨度不超过30米是，空心板的厚度可以控制在≤1米；但随着空心板跨度或使用荷载的增大，空心板也越来越厚。当空心板的厚度超过1米时，使用常规技术存在以下缺陷：(1)楼盖的空心率低。受生产设备与运输车辆尺寸的限制，国内空心板填充箱的平面尺寸一般都不超过1m*1m(相关规范也是如此限制)。当填充箱与肋梁交替布置时，若填充箱的平面尺寸偏小将导致楼盖的空心率降低，楼盖自重增加。(2)楼盖的力学性能变差。空心板主要靠肋梁和楼盖的上、下翼缘共同受力，按照《混凝土结构设计规范》GB50010，肋梁的高度、宽度分别为h、b，若h/b≥6，则肋梁属于薄腹梁，其抗剪性能变低，且容易发生平面外失稳的事故，故应避免设计成薄腹梁。假如板厚1200mm，若取肋梁宽度150mm时既能满足梁的抗弯要求，又能满足施工工艺的要求，但1200/150＝8≥6属于薄腹梁，至少要把肋梁宽度增大到200mm才能满足抗剪要求。若增大肋梁宽度，则又势必降低了楼盖的空心率，导致混凝土与钢筋用量的增加。(3)预应力施工困难。大跨度、大荷载空心楼盖通常都要采用预应力技术，一般的施工工序是：绑扎完空心板的下铁和肋梁钢筋后，在填充箱安放之前，再肋梁中安装预应力筋。若填充箱平面尺寸为1m*1m，空心板厚度≤1m，预应力施工工人在肋梁所围成的1m*1m坑中来回爬越，在肋梁中安装预应力筋还不是特别困难。若坑的深度超过1m，则工人在众多的坑中爬上爬下的难度就非常大了。

空心板中的填充箱相当于一种内置模板，与同样高度的密肋梁结构相比，由于下翼缘的存在，空心板的刚度增大了2倍。在密肋梁结构中，模板都是现场拼装，空心板填充箱尺寸最大只有1m*1m，但若借鉴密肋梁的施工工艺来现场制作大尺寸填充箱(例如平面尺寸2m*2m甚至更大)，则存在以下弊病：(1)施工周期长。相对于在工厂流水线批量生产的填充箱，靠手工用模板现场拼装的大尺寸填充箱制造效率非常低。(2)填充材料施工成本更高。空心板中的填充箱是永久填埋不抽出来的，手工制作的大尺寸填充箱的材料人工成本比流水线制造的填充箱更高。(3)空心板上下翼缘的施工成本更高。若填充箱平面尺寸达到2m*2m甚至更大，则上下翼缘需要根据整块空心板的受力配置整体受力钢筋外，还要按照小区域内的单双向板的受力情况，配局部受力钢筋，最后导致出现上下翼缘都必须双层双向配筋的情况，板的用钢量几乎翻倍。

综上所述，在厚度超过1m的大跨度、大荷载空心楼盖的现有技术中分别存在以下缺陷，主要有：1、楼盖的空心率低；2、楼盖的力学性能变差；3、预应力施工困难；4、施工周期长；5、填充材料施工成本更高；6、空心板上下翼缘的施工成本更高。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)

发明内容

在现有空心楼盖技术中，存在楼盖的空心率低、力学性能变差、预应力施工困难、施工周期长、施工成本高等问题，本发明的目的在于提供一种集束式填充箱的预应力空心板。

在现有技术的基础上，为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种集束式填充箱的预应力空心板，从剖面图上看，该空心板包括肋梁、上翼缘、下翼缘和集束式填充箱，在肋梁、上翼缘和下翼缘部位要浇筑混凝土，每组集束式填充箱是由至少两排和至少两列填充箱在平面内紧贴构成，肋梁中配有纵向钢筋、预应力筋和箍筋，上翼缘和下翼缘内各配有至少两层互相垂直的板筋。由多排多列的填充箱构成每组集束式填充箱是本发明的主要创新点，其思路是受计算机绘图中的平移技术的启发。在CN102031839A等现有技术中，若空心板厚度≥1m时，利用平移技术将平面内每个方向至少两道以上的肋梁合并在一起(即两道以上肋梁钢筋与预应力筋合并到一道更宽的组合肋梁中)，同理，之前单独设置的两个方向填充箱也组合到一起。采用平移技术后，可以取得以下有益的技术效果：(1)首先空心率不会更低，若原设计为避免出现薄腹梁而可以加宽了梁，则新的组合肋梁宽度可以适当减薄，而提高了楼盖的空心率；(2)其次，即便材料用量完全相同，绑扎一道厚肋梁的工作量明显比绑扎分别多道薄肋梁的工作量要低，若考虑到组合后的箍筋用量可以减小，则材料的用量可以降低；(3)即便是纵横两个方向仅填充箱两两组合形成集束式填充箱，则集束式填充箱的数量仅是原来填充箱数量的1/4，当空心板较厚，施工工人需要架设梯子到肋梁所围成的坑中进行预应力筋的施工，则工人爬上爬下的工作量至少减少3/4，若考虑到每个坑每边尺寸至少2m，施工工人手臂操作能充分伸展，预应力筋穿越垂直方向肋梁的数量减少一半，则预应力施工的效率大大提高。(4)每个方向至少两道肋梁合并到一起，则意味着固定预应力筋竖向位置的架立筋可以减半，相应的安装费也可以减半，从而降低预应力辅材的材料费和施工费。

本发明的特征在于每个填充箱的中部设有漏浆孔，漏浆孔贯穿于每个填充箱的上下表面，从剖面图上看，当空心板浇筑混凝土后，每组集束式填充箱所在部位的上翼缘和下翼缘之间有至少2排混凝土竖向柱，上翼缘、下翼缘和竖向柱共同形成一种连续多跨的板柱结构体系。即便是平面尺寸1m*1m填充箱，在中部设有漏浆孔后，对于保证填充箱底部混凝土的浇筑密实也很有好处。若没有漏浆孔，即便采用其它技术措施能够保证集束式填充箱底部混凝土浇筑密实，但对于每个集束式填充箱顶部直接面对外荷载的上翼缘而言，每块上翼缘混凝土至少为跨度2m以上的单向板(对单向空心板而言)或跨度2m*2m以上的双向板(对双向空心板而言)，若仅在翼缘板的外侧配置钢筋(即空心板本身的整体受力钢筋)，往往不能保证翼缘板的结构安全，通常的做法是至少上翼缘板的内侧(即下部)要双向配置受力钢筋，下翼缘板的内侧(即上部)往往也要配筋。填充箱的中部设置漏浆孔，每组集束式填充箱部位的上翼缘混凝土，在每个方向设有2排以上的混凝土竖向柱，让上翼缘板变为至少3跨以上的连续板，这样大大减少了板的计算跨度，即便在翼缘板内侧不配受力钢筋也不影响翼缘板的结构安全；下翼缘板也同理。因此，所形成的连续多跨的板柱结构体系可以减少钢筋用量并降低施工费用。

本发明的特征在于每个填充箱漏浆孔的上端为上大下小的漏斗形，漏浆孔的下端为上小下大的倒漏斗形，当空心板浇筑混凝土后，上翼缘、下翼缘和竖向柱共同形成一种连续多跨带柱帽的板柱结构体系。漏浆孔的上漏斗可以加快混凝土流入漏浆孔的速度，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箱体的下部，上、下漏斗的设置在保证混凝土浇筑质量的同时加快施工速度。对于上下翼缘间的竖向柱而言，漏斗形可以避免板柱结构体系容易发生的冲切破坏，大大提高上翼缘板的局部承载能力。

本发明的特征在于填充箱的上下表面周圈有倒角，当空心板浇筑混凝土后，在每组集束式填充箱内相邻填充箱之间的上翼缘和下翼缘内侧形成凸起肋。填充箱顶部与肋梁相交部位的倒角，可以减轻肋梁部位的应力集中现象，避免楼板开裂；填充箱底部与肋梁相交部位的倒角，除减轻应力集中外，还可进一步保证板底混凝土浇筑密实。填充箱之间的倒角所形成的凸起肋，可以提高上下翼缘板的承载能力。

本发明的特征在于所述的凸起肋中配有加强钢筋。在凸起肋中配加强钢筋，可以提高进一步提高上、下翼缘板的承载能力。

本发明一种集束式填充箱的预应力空心板的制作方法是：从剖面图上看，该空心板包括肋梁、上翼缘、下翼缘和集束式填充箱，在肋梁、上翼缘和下翼缘部位要浇筑混凝土，其特征在于每组集束式填充箱是由至少两排和至少两列填充箱在平面内紧贴构成，肋梁中配有纵向钢筋、预应力筋和箍筋，上翼缘和下翼缘内各配有至少两层互相垂直的板筋。

本发明一种集束式填充箱的预应力空心板制作方法特征在于每个填充箱的中部设有漏浆孔，漏浆孔贯穿于每个填充箱的上下表面，从剖面图上看，当空心板浇筑混凝土后，每组集束式填充箱所在部位的上翼缘和下翼缘之间有至少2排混凝土竖向柱，上翼缘、下翼缘和竖向柱共同形成一种连续多跨的板柱结构体系。

本发明一种集束式填充箱的预应力空心板制作方法特征在于每个填充箱漏浆孔的上端为上大下小的漏斗形，漏浆孔的下端为上小下大的倒漏斗形，当空心板浇筑混凝土后，上翼缘、下翼缘和竖向柱共同形成一种连续多跨带柱帽的板柱结构体系。

本发明一种集束式填充箱的预应力空心板制作方法特征在于填充箱的上下表面周圈有倒角，当空心板浇筑混凝土后，在每组集束式填充箱内相邻填充箱之间的上翼缘和下翼缘内侧形成凸起肋。

本发明一种集束式填充箱的预应力空心板制作方法特征在于所述的凸起肋中配有加强钢筋。

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：

由多排多列的填充箱构成每组集束式填充箱可以提高了楼盖的空心率、降低材料的用量、大大提高预应力施工效率同时降低预应力辅材的材料费和施工费。上翼缘、下翼缘和竖向柱共同形成一种连续多跨的板柱结构体系，可以大大减少上下翼缘板的计算跨度，除减少钢筋用量外还降低施工费用。漏浆孔端部的漏斗形，除保证混凝土浇筑质量、加快施工速度外，还可以提高上翼缘板的局部承载能力。填充箱的上下表面的倒角，除减轻肋梁集中、避免楼板开裂外，所形成的凸起肋，可以提高上下翼缘板的承载能力。凸起肋中的加强钢筋，可以提高进一步提高上、下翼缘板的承载能力。

本发明一种集束式填充箱的预应力空心板特别适合于大跨度(跨度30m以上)、大荷载的空心楼盖。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是本发明空心板的竖向剖面图

图2是图1的局部放大示意图

图3是本发明空心板浇筑混凝土后竖向剖面图

图4是本发明空心板双向板应用平面图

图5是本发明空心板单向板应用平面图

图6是本发明空心板混凝土竖向剖面示意图

图7是本发明空心板上翼缘与竖向柱形成连续多跨板柱结构体系示意图

图8是本发明空心板中填充箱竖向剖面示意图

图9是本发明空心板中填充箱平面示意图

图10是本发明空心板中多个填充箱组成集束式填充箱的平面示意图

图中：1.肋梁，2.上翼缘，3.下翼缘，4.集束式填充箱，5.混凝土，6.填充箱，7.纵向钢筋，8.预应力筋，9.箍筋，10.板筋，11.漏浆孔，12.漏斗形，13.竖向柱，14.柱帽，15.倒角，16.凸起肋，17.加强钢筋。

(五)

具体实施方式

本发明是按照以下方式实现：

在图1-图7、图10所示实施例中，一种集束式填充箱的预应力空心板，从剖面图上看，该空心板包括肋梁(1)、上翼缘(2)、下翼缘(3)和集束式填充箱(4)，在肋梁、上翼缘和下翼缘部位要浇筑混凝土(5)，每组集束式填充箱是由至少两排和至少两列填充箱(6)在平面内紧贴构成，肋梁中配有纵向钢筋(7)、预应力筋(8)和箍筋(9)，上翼缘和下翼缘内各配有至少两层互相垂直的板筋(10)。

在图1-图9所示实施例中，每个填充箱(5)的中部设有漏浆孔(11)，漏浆孔贯穿于每个填充箱的上下表面，从剖面图上看，当空心板浇筑混凝土后，每组集束式填充箱(4)所在部位的上翼缘(2)和下翼缘(3)之间有至少2排混凝土竖向柱(13)，上翼缘、下翼缘和竖向柱共同形成一种连续多跨的板柱结构体系。

在图1-图9所示实施例中，每个填充箱漏浆孔(11)的上端为上大下小的漏斗形(12)，漏浆孔的下端为上小下大的倒漏斗形，当空心板浇筑混凝土后，上翼缘(2)、下翼缘(3)和竖向柱(13)共同形成一种连续多跨带柱帽(14)的板柱结构体系。

在图1-图3、图6-图10所示实施例中，填充箱(6)的上下表面周圈有倒角(15)，当空心板浇筑混凝土后，在每组集束式填充箱(4)内相邻填充箱(5)之间的上翼缘(2)和下翼缘(3)内侧形成凸起肋(16)。

在图2、图6所示实施例中，在所述的凸起肋(16)中配有加强钢筋(17)。

在图1-图7、图10所示实施例中，一种集束式填充箱的预应力空心板的制作方法是：从剖面图上看，该空心板包括肋梁(1)、上翼缘(2)、下翼缘(3)和集束式填充箱(4)，在肋梁、上翼缘和下翼缘部位要浇筑混凝土(5)，每组集束式填充箱是由至少两排和至少两列填充箱(6)在平面内紧贴构成，肋梁中配有纵向钢筋(7)、预应力筋(8)和箍筋(9)，上翼缘和下翼缘内各配有至少两层互相垂直的板筋(10)。

在图1-图9所示实施例中，一种集束式填充箱的预应力空心板的制作方法是：每个填充箱(5)的中部设有漏浆孔(11)，漏浆孔贯穿于每个填充箱的上下表面，从剖面图上看，当空心板浇筑混凝土后，每组集束式填充箱(4)所在部位的上翼缘(2)和下翼缘(3)之间有至少2排混凝土竖向柱(13)，上翼缘、下翼缘和竖向柱共同形成一种连续多跨的板柱结构体系。

在图1-图9所示实施例中，一种集束式填充箱的预应力空心板的制作方法是：每个填充箱漏浆孔(11)的上端为上大下小的漏斗形(12)，漏浆孔的下端为上小下大的倒漏斗形，当空心板浇筑混凝土后，上翼缘(2)、下翼缘(3)和竖向柱(13)共同形成一种连续多跨带柱帽(14)的板柱结构体系。

在图1-图3、图6-图10所示实施例中，一种集束式填充箱的预应力空心板的制作方法是：填充箱(6)的上下表面周圈有倒角(15)，当空心板浇筑混凝土后，在每组集束式填充箱(4)内相邻填充箱(5)之间的上翼缘(2)和下翼缘(3)内侧形成凸起肋(16)。

在图2、图6所示实施例中，一种集束式填充箱的预应力空心板的制作方法是：在所述的凸起肋(16)中配有加强钢筋(17)。