装配式钢-混凝土组合楼盖的施工方法与流程

本发明涉及土木建筑技术领域,尤其涉及一种装配式钢-混凝土组合楼盖及其施工方法。

背景技术：

目前，传统的屋面板或楼板大多采用肋梁式楼板和井字梁式楼板等钢筋混凝土结构，一般梁板由其下部的柱子或承重墙来支承，从结构力学性能和经济角度考虑，这种楼板形式不宜用于跨度较大的建筑，常用于民用住宅建筑中。当建筑的功能要求其有较大的跨度时，如体育场馆、会展中心和生产车间等建筑，则必须改变屋面板的结构形式，可采用预应力钢筋混凝土梁板体系、钢网架或钢筋混凝土组合网架体系或直接采用钢结构体系，但这些方法或是在跨度上依然有很大的局限性，或是未能将混凝土（较好的受压特性）与钢材（较好的受拉特性）的材料优势充分发挥出来。

工程中常见的楼盖结构形式有钢筋混凝土肋梁楼盖和预应力钢筋混凝土楼盖等，但是当建筑物的平面尺寸和柱距均增加5～8倍，且室内无柱时，若再用钢筋混凝土肋型楼盖和预应力钢筋混凝土楼盖是不可行的。目前，对于这种大跨度(80m≤L≤150m)大柱距(32m≤a≤60m)的屋盖，一般采用平板型钢网格结构，且多设计为三层，其用钢量较大，达到lOOkg/m²以上，工程造价较高。

在专利（CN101285329A）中公开了一种弦支混凝土集成楼盖，钢筋混凝土板采用预制板，其下部构件相互连接后再通过预埋件与之焊接连接，将各构件安装就位后，张拉钢索，然后浇筑板间后浇带，拆除模板与脚手架，最终形成弦支混凝土集成楼盖结构体系，可跨越范围大，施工安装便利。但是该楼盖的钢筋混凝土板为较厚的楼板，楼板自重大，楼板间连接构造不可靠，撑杆与楼板之间的连接方式复杂且容易出现锁死现象，影响施工。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种施工质量可靠、施工速度快的装配式钢-混凝土组合楼盖及其施工方法，本发明能够充分利用混凝土和钢的材料性能，减轻结构自重，增大结构适用跨度，尤其适用于体育场馆等大跨度建筑的楼面或屋面体系。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

装配式钢-混凝土组合楼盖，包括若干个楼盖单元，所述楼盖单元包括四块呈田字形布置的预制楼板，四个预制楼板交界处下表面的预埋件通过方钢板相连，四个预制楼板两两相邻面及相邻楼盖单元间均通过预制楼板中的预埋件相连、且相邻面的间隙内灌注混凝土，每排楼盖单元下方的方钢板中间隔设有支撑杆，所述支撑杆下端通过钢拉索将若干个楼盖单元串联为单榀楼盖，所述钢拉索两端与连接座相连，所述连接座固定设置在单榀楼盖端部两个预制楼板交界处的下表面；若干个单榀楼盖依次相连构成装配式钢-混凝土组合楼盖；所述预制楼板为四周带肋梁的钢筋桁架楼承板，所述肋梁中的钢筋与顶部钢筋桁架中的钢筋相连构成钢筋笼，所述预制楼板的钢筋桁架顶部钢筋裸露、钢筋桁架下部及四周肋梁由混凝土浇注为一体；在一榀楼盖组装后预制楼板的顶部及相邻预制楼板间隙再浇注混凝土，在单榀楼盖顶部形成一体式的混凝土保护层。

优选的，所述支撑杆包括上撑杆和下撑杆，所述上撑杆上端与方钢板固定相连，所述上撑杆下端与下撑杆上端通过转轴枢接，所述下撑杆下端与钢拉索相连。

优选的，所述下撑杆下端通过连接盖板与钢拉索相连，所述连接盖板包括中心带凹槽的上部圆盖板和下部圆盖板，所述上部圆盖板与下撑杆下端固定连接，所述上部圆盖板和下部圆盖板对接后中心凹槽组成一个通孔，所述钢拉索贯穿通孔设置，所述上部圆盖板和下部圆盖板通过高强螺栓固定。

优选的，相邻预制楼板间通过框架式连接件相连，所述框架式连接件与预制楼板中的预埋件相连。

优选的，所述预制楼板中的预埋件为预埋螺栓，所述框架式连接件包括第一工字钢和连接钢板，所述连接钢板垂直焊接固定在第一工字钢的上下翼缘及腹板两侧，所述连接钢板上、且在相对腹板对称设有连接孔，所述连接钢板上连接孔与预埋螺栓配合。

优选的，所述上撑杆与方钢板之间、上部圆盖板与下撑杆间均设有肋板。

优选的，带有连接座的预制楼板外端面设有与墙体上预埋螺杆连接的连接结构，所述连接结构包括连接板和第二工字钢，所述连接板与预制楼板侧面的预埋件固定，所述连接板与第二工字钢的上下翼缘及腹板垂直焊接固定；所述第二工字钢下部翼缘上设有与预埋螺杆配合的豁口，所述豁口外侧焊接挡板。

优选的，所述混凝土保护层及预制楼板间灌注的混凝土均选用轻质混凝土。

本发明还提供上述装配式钢-混凝土组合楼盖的施工方法，包括以下步骤，

（一）、搭设脚手架做临时支撑；

（二）、组装楼盖单元：预制框架式连接件，将连接钢板焊接在第一工字钢腹板两侧，将四块预制楼板呈田字形布置，将两两相邻预制楼板侧面上的预埋螺栓与连接钢板上的连接孔配合固定，四个预制楼板交界处下表面的预埋螺栓穿过方钢板用螺母固定，由四块预制楼板组装成楼盖单元；

（三）、组装单榀楼盖：将楼盖单元依次串联连接，相邻预制楼板侧面上的预埋螺栓与连接钢板上的连接孔配合、且端部用螺母紧固后固定，楼盖单元下方的方钢板间隔焊接上撑杆，将上撑杆与下撑杆通过转轴枢接，下撑杆下端焊接带凹槽的上部圆盖板，在两端楼盖单元的两个预制楼板交界处的预埋螺栓与连接座配合并用螺母固定；将钢拉索依次穿过方钢板下方上部圆盖板下端的凹槽，带凹槽的下部圆盖板通过高强螺栓与上部圆盖板连接固定，从而将穿过的钢拉索牢牢固定；钢拉索的两端均与连接座连接；通过在一端张拉千斤顶对钢拉索施加预应力，从而使一榀预制楼板起拱至理论计算值，在相邻预制楼板的间隙及上部浇注混凝土，完成一榀楼盖的组装；

（四）、按步骤（三）的施工顺序制作下一榀楼盖并用混凝土浇筑两榀楼盖之间的间隙，最终组装为一体，形成装配式钢-混凝土组合楼盖；

（五）、施工完毕后，拆卸脚手架，其手架的拆卸方式可采用由一端向另一端逐榀拆卸。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用下部四周带肋梁的钢筋桁架楼承板为预制楼板，首先将4个预制楼板组成一个楼盖单元，再将成排相连的楼盖单元用钢拉索连接成单榀楼盖，对钢拉索张拉预应力，然后再浇注顶部混凝土保护层；逐榀组装、榀与榀之间浇注混凝土，最终形成装配式钢-混凝土组合楼盖。本发明与原有不含肋梁的楼盖相比，自重大幅降低，结构的整体性更好，安全性更好，跨度更大；同时适合标准化大规模生产，预制楼板质量稳定，互换性好，通用性强，经济合理；施工便捷，施工工作量小，降低操作人员劳动强度；尤其适用于体育场馆等大跨度建筑的屋面体系。

附图说明

图1是本发明实施例提供的装配式钢-混凝土组合楼盖的结构示意图；

图2是框架式连接件的结构示意图；

图3是图1中B处的局部放大图；

图4是图1中C处的局部放大图；

图5是楼盖单元中四个预制楼板的连接示意图；

图6是图1中A向预制楼板顶部未浇注混凝土状态图；

图中：1-预制楼板，2-方钢板，3-支撑杆，4-钢拉索，5-连接座，6-肋梁，7-钢筋桁架，8-上撑杆，9-下撑杆，10-连接盖板，11-上部圆盖板，12-下部圆盖板，13-高强螺栓，14-预埋螺栓，15-第一工字钢，16-连接钢板，17-连接孔，18-肋板，19-第二工字钢，20-豁口，22-转轴，23-连接块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、5所示，本发明提供的装配式钢-混凝土组合楼盖，包括若干个楼盖单元，所述楼盖单元包括四块呈田字形布置的预制楼板1，四个预制楼板1交界处下表面的预埋件通过方钢板2相连，四个预制楼板1两两相邻面及相邻楼盖单元间均通过预制楼板1中的预埋件相连、且相邻面的间隙内灌注混凝土，每排楼盖单元下方的方钢板2中间隔设有支撑杆3，所述支撑杆3下端通过钢拉索4将若干个楼盖单元串联为单榀楼盖，所述钢拉索4两端与连接座5相连，所述连接座5固定设置在单榀楼盖端部两个预制楼板1交界处的下表面；若干个单榀楼盖依次相连构成装配式钢-混凝土组合楼盖；所述预制楼板1为四周带肋梁6的钢筋桁架楼承板，所述肋梁6中的钢筋与顶部钢筋桁架7中的钢筋相连构成钢筋笼，所述预制楼板1的钢筋桁架7顶部钢筋裸露、钢筋桁架7下部及四周肋梁6由混凝土浇注为一体，在一榀楼盖组装后预制楼板1的顶部及相邻预制楼板间隙再浇注混凝土，在单榀楼盖顶部形成一体式的混凝土保护层。

采用下部四周带肋梁的钢筋桁架楼承板为预制楼板，自重大大降低，每4个预制楼板组成一个楼盖单元，再将成排相连的楼盖单元用钢拉索连接成单榀楼盖，然后再浇注顶部混凝土保护层；最后逐榀组装、榀与榀之间浇注混凝土，形成装配式钢-混凝土组合楼盖。这种装配式钢-混凝土组合楼盖结构的整体性更好，安全性更好，跨度更大；同时充分利用混凝土和钢的材料性能，经济合理；并且采用预制楼板预制化程度高，更适合标准化大规模生产，施工更方便快捷。

如图3所示，所述支撑杆3包括上撑杆8和下撑杆9，所述上撑杆8上端与方钢板2固定相连，所述上撑杆8下端与下撑杆9上端枢接，所述下撑杆9下端与钢拉索4相连。分体式的支撑杆更方便制作及安装拆卸，也可减小其在操作过程中所受径向力过大而引起上撑杆与方钢板连接处发生断裂，同时也便于钢拉索的安装或施加预应力。

进一步地，所述下撑杆9下端通过连接盖板10与钢拉索4相连，所述连接盖板10包括中心带凹槽的上部圆盖板11和下部圆盖板12，所述上部圆盖板11与下撑杆9下端固定连接，所述上部圆盖板11和下部圆盖板12对接后中心凹槽组成一个通孔，所述钢拉索4贯穿通孔设置，所述上部圆盖板11和下部圆盖板12通过高强螺栓13固定，从而将钢拉索4紧紧卡死。连接盖板选用分体式结构设计，在方便制作及安装拆卸的同时，也降低了制作及操作难度系数。

在本发明的一个具体实施例中，所述上撑杆8、下撑杆9均为圆钢管，上撑杆8下端封焊圆形端板，端板下方立焊两块耳板，下撑杆9上端压扁并开孔，上撑杆的耳板与下撑杆通过转轴22枢接。为了加固上撑杆8和下撑杆9，所述上撑杆8与方钢板2之间、上部圆盖板11与下撑杆9间均设有肋板18。

在本发明的一个优选实施例中，相邻预制楼板1间通过框架式连接件相连，所述框架式连接件与预制楼板1中的预埋件相连。

其中，所述预制楼板1中的预埋件为预埋螺栓14；如图2所示，所述框架式连接件包括第一工字钢15和连接钢板16，所述连接钢板16垂直焊接固定在第一工字钢15的上下翼缘及腹板两侧，所述连接钢板16上、且在相对腹板对称设有连接孔17，所述连接钢板16上连接孔17与预埋螺栓14配合。此种结构更方便预制楼板间的连接。

如图6所示，带有连接座5的预制楼板1外端面设有与墙上、柱或梁上预埋螺杆连接的连接结构，所述连接结构包括连接板和第二工字钢19，所述连接板与预制楼板1侧面的预埋件固定，所述连接板与第二工字钢19的上下翼缘及腹板垂直焊接固定；所述第二工字钢19下部翼缘上设有与预埋螺杆配合的豁口20，所述豁口20外侧焊接挡板。连接板可选用钢板，首先将焊接钢板的第二工字钢安装在预制楼板侧面，在预制楼板间隙浇注混凝土时，将第二工字钢及钢板也浇注在混凝土内，只在下部预留孔洞、将第二工字钢下部翼缘及其下方裸露出来，预留出安装间隙；当预制楼板侧面第二工字钢下部翼缘处豁口与墙上、柱或梁上预埋螺杆配合并用螺母固定后，再在下翼缘豁口外侧边缘焊接挡板，使预埋螺杆有沿钢拉索方向的滑动空间并防止其滑出。在预埋螺杆插入豁口后，在预埋螺杆顶部套装垫板，然后在垫板外侧再并列焊接挡板，所述挡板水平焊接在带豁口的第二工字钢下部翼缘面上，最后将装配式钢-混凝土组合楼盖一侧的预留孔洞用混凝土填充。

为了减轻整体重量，所述混凝土保护层及预制楼板1间灌注的混凝土均选用轻质混凝土。其中，所述轻质混凝土可选用陶粒混凝土、轻集料混凝土或加气混凝土。

本发明还提供上述装配式钢-混凝土组合楼盖的施工方法，包括以下步骤，

（一）、搭设脚手架做临时支撑；

（二）、组装楼盖单元：预制框架式连接件，将连接钢板16焊接在第一工字钢15腹板两侧，将四块预制楼板1呈田字形布置，将两两相邻预制楼板1侧面上的预埋螺栓14与连接钢板16上的连接孔17配合固定，四个预制楼板1交界处下表面的预埋螺栓14穿过方钢板2用螺母固定，由四块预制楼板1组装成楼盖单元；

（三）、组装单榀楼盖：将楼盖单元依次串联连接，相邻预制楼板1侧面上的预埋螺栓14与连接钢板16上的连接孔配合、且端部用螺母紧固后固定，楼盖单元下方的方钢板2间隔焊接上撑杆8，将上撑杆8与下撑杆9通过转轴22枢接，下撑杆9下端焊接带凹槽的上部圆盖板11，带凹槽的下部圆盖板12通过高强螺栓13与上部圆盖板11连接固定，上部圆盖板11和下部圆盖板12对接后中心凹槽组成一个通孔；两端楼盖单元的两个预制楼板1交界处的预埋螺栓14与连接座5配合并用螺母固定。

如图4所示，所述连接座5包括连接钢板16和连接块23，连接钢板首先与两个预制楼板交界处的预埋螺栓配合并用螺母固定，连接钢板中部垂直焊接的连接块端部能够与钢拉索通过螺栓连接。

将钢拉索4依次穿过方钢板2下方上部圆盖板11和下部圆盖板12组成的通孔，钢拉索4两端均与连接座5连接；通过张拉千斤顶对钢拉索4施加预应力，使一榀楼盖起拱至理论计算值，在相邻预制楼板1的间隙及上部浇注混凝土形成混凝土保护层，完成一榀楼盖的组装；

（四）、按步骤（三）的施工顺序制作下一榀楼盖并用混凝土浇筑两榀楼盖之间的间隙，最终组装为一体，形成装配式钢-混凝土组合楼盖；

（五）、施工完毕后，拆卸脚手架，其拆卸方式可采用由一端向另一端逐榀拆卸。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。