一种板式悬挑结构和生产方法与流程

1.本发明属于悬挑结构技术领域，尤其涉及一种板式悬挑结构和生产方法。


背景技术：

2.现有技术中，在建筑中设置悬挑梁，悬挑梁须占用部分使用空间，对建筑净高影响大；视觉上可以看到露出的悬挑梁，对建筑外观要求平整、简洁清水混凝土效果的，通常需要做双层楼板，即增加施工难度，又浪费材料。


技术实现要素：

3.鉴于以上分析，本发明旨在提供一种板式悬挑结构和生产方法，解决了现有技术中悬挑梁须占用部分使用空间对建筑净高影响大、视觉上可以看到外露的悬挑梁影响美观、做双层板将悬挑梁隐藏带来的施工难度增加和材料浪费的问题。
4.本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：本发明提供了一种板式悬挑结构，包括多榀依次连接的单榀悬挑单元，单榀悬挑单元包括框架柱、上层楼板、下层楼板、外围护墙以及设于相邻两个框架柱之间的框架梁，上层楼板和下层楼板沿竖直方向布置且通过框架柱和框架梁架设于安装面上，外围护墙设于上层楼板与下层楼板之间，外围护墙的顶端与上层楼板的端部固定连接，外围护墙的底端与下层楼板的端部固定连接；上层楼板、外围护墙和下层楼板构成横截面形状为c形的整体结构。
5.进一步地，上层楼板和下层楼板与框架柱接触面均为锯齿形；锯齿形的单齿形状包括依次连接的倾斜边、第一弧形边、竖直边和第二弧形边。
6.进一步地，板式悬挑结构的悬挑长度小于3.0m；上层楼板和下层楼板的厚度不小于150mm。
7.进一步地，上层楼板、下层楼板和外围护墙的材料均为钢筋混凝土。
8.进一步地，上层楼板、下层楼板、外围护墙和框架梁构成横截面形状为矩形的结构，在拐角处设置构造加腋。
9.进一步地，上层楼板、下层楼板和外围护墙为预制件。
10.进一步地，框架柱和框架梁为现浇件。
11.本发明还提供了一种板式悬挑结构的生产方法，用于生产上述板式悬挑结构，生产方法包括如下步骤：步骤1：分别预制上层楼板、下层楼板和外围护墙。
12.步骤2：将上层楼板、下层楼板和外围护墙运送至施工现场。
13.步骤3：在施工现场绑扎框架梁和框架柱的钢筋，安装框架梁和框架柱的模板，将混凝土浆料灌入模板中，并预留顶部的部分钢筋用于与上层楼板和下层楼板的连接，固化后形成框架柱和框架梁。
14.步骤4：将框架柱、框架梁、上层楼板、下层楼板和外围护墙连接，完成板式悬挑结
构的生产。
15.进一步地，预制上层楼板和下层楼板所采用的模具包括灌浆筒、端板和折叠圈，折叠圈与上层楼板和下层楼板表面的锯齿形共形，灌浆筒靠近外围护墙一端开口，灌浆筒的开口通过折叠圈与端板连接，使得灌浆筒、折叠圈和端板构成密封的预制成型腔。
16.进一步地，模具还包括第一抵接凸起、第二抵接凸起以及长度不同的多个抵接杆，第一抵接凸起与端板固定连接，第二抵接凸起与灌浆筒固定连接，抵接杆的一端与第一抵接凸起抵接，抵接杆的另一端与第二抵接凸起抵接。
17.与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一。
18.a）本发明提供的板式悬挑结构，通过外围护墙将上层楼板和下层楼板进行连接，使得上层楼板、下层楼板和外围护墙成为共同受力的整体，达到改善板式悬挑结构的受力，减小板式悬挑结构的变形。
19.b）本发明提供的板式悬挑结构，由于外围护墙设于上层楼板和下层楼板的端部，可以不占用建筑净高、施工简便、节省材料、可实现悬挑效果的结构体系。
20.c）本发明提供的板式悬挑结构主要应用于设置清水混凝土外围护墙且悬挑长度不大的新建和改建钢筋混凝土结构工程。
21.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
22.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件；图1为本发明提供的板式悬挑结构的结构示意图；图2为本发明提供的板式悬挑结构中上层楼板的结构示意图；图3为本发明提供的板式悬挑结构中上层楼板锯齿形的结构示意图；图4为本发明提供的板式悬挑结构的生产方法所采用的模具的结构示意图，其中，折叠圈处于收缩状态；图5为本发明提供的板式悬挑结构的生产方法所采用的模具的结构示意图，其中，折叠圈处于伸展状态；图6为本发明实施例一提供的板式悬挑结构的结构和受力示意图；图7为本发明实施例二提供的板式悬挑结构的结构和受力示意图；图8为本发明实施例一提供的板式悬挑结构的位移示意图；图9为本发明实施例二提供的板式悬挑结构的位移示意图。
23.附图标记：1-框架柱；2-上层楼板；201-倾斜边；202-第一弧形边；203-竖直边；204-第二弧形边；3-下层楼板；4-外围护墙；5-框架梁；6-构造加腋；7-灌浆筒；8-端板；9-折叠圈；10-第一抵接凸起；11-第二抵接凸起；12-抵接杆。
具体实施方式
24.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明的一部分，
并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
25.本发明提供了一种板式悬挑结构，参见图1至图3，包括多榀依次连接的单榀悬挑单元，该单榀悬挑单元包括框架柱1、上层楼板2、下层楼板3、外围护墙4以及设于相邻两个框架柱1之间的框架梁5，上层楼板2和下层楼板3沿竖直方向布置且通过框架柱1和框架梁5架设于安装面上，外围护墙4设于上层楼板2与下层楼板3之间，外围护墙4的顶端与上层楼板2的端部固定连接，外围护墙4的底端与下层楼板3的端部固定连接，上层楼板2、外围护墙4和下层楼板3构成横截面形状为c形的整体结构。
26.与现有技术相比，本发明提供的板式悬挑结构，通过外围护墙4将上层楼板2和下层楼板3进行连接，使得上层楼板2、下层楼板3和外围护墙4成为共同受力的整体，达到改善板式悬挑结构的受力，减小板式悬挑结构的变形。此外，由于外围护墙4设于上层楼板2和下层楼板3的端部，可以不占用建筑净高、施工简便、节省材料、可实现悬挑效果的结构体系。
27.需要说明的是，上述板式悬挑结构主要应用于设置清水混凝土外围护墙4，且悬挑长度不大（一般不大于3米）的新建和改建钢筋混凝土结构工程。
28.示例性地，悬挑长度小于3.0m时，上层楼板2和下层楼板3的厚度不小于150mm。
29.值得注意的是，由于采用上述板式悬挑结构的建筑具有清水混凝土效果的要求，因此，上述上层楼板2、下层楼板3和外围护墙4的材料均为钢筋混凝土。
30.值得注意的是，在上述板式悬挑结构中，示例性地，上层楼板2、下层楼板3、外围护墙4和框架梁5构成横截面形状为矩形的结构，在上述结构的四个拐角处弯矩较大，为了能够提高整体的结构刚度，在拐角处设置构造加腋6。这样，通过构造加腋6的设置，能够有效减小这些拐角处的配筋面积并提高板式悬挑结构的整体刚度，同时，不会对建筑效果产生较大影响。
31.为了能够有效提高施工效率，上述上层楼板2、下层楼板3和外围护墙4可以为预制件，框架柱1和框架梁5为现浇件。
32.考虑到施工方式不同，两者的接触面不可避免地会存在一定的差异，为了提高上层楼板2和下层楼板3与外围护墙4之间的接触稳定性，上述上层楼板2和下层楼板3与外围护墙4接触的表面（即下表面）均为锯齿形，相应地，外围护墙4的顶端和底端也为锯齿形，这样，相当于增加了上层楼板2和下层楼板3与外围护墙4的接触面之间的粗糙度，锯齿形的接触面能够更有效地提高上层楼板2和下层楼板3与外围护墙4之间的连接强度。
33.对于锯齿形的单齿形状，包括依次连接的倾斜边201、第一弧形边202、竖直边203和第二弧形边204。这是因为，由于锯齿形部位的设置，在上层楼板2和下层楼板3的生产过程中以及上层楼板2和下层楼板3的灌浆过程中可能会出现混凝土浆料无法灌至锯齿形角落的问题，通过对单齿形状的设计，混凝土浆料能够顺着倾斜边201和第一弧形边202流入锯齿形的角落，然后，沿着竖直边203和第二弧形边204流入下一个单齿。
34.本发明还提供了一种板式悬挑结构的生产方法，包括如下步骤：步骤1：采用立模的方式分别预制上层楼板、下层楼板和外围护墙，需要说明的是，现有技术采用平模生产，本发明的上层楼板、下层楼板和外围护墙采用立模生产，沿宽度方向立着生产，占用场地小，可任意组合不同的数量，一次生产多个预制上层楼板、下层楼板和外围护墙，提高生产效率；步骤2：将上层楼板、下层楼板和外围护墙运送至施工现场；
步骤3：在施工现场绑扎框架梁和框架柱的钢筋，安装框架梁和框架柱的模板，将混凝土浆料灌入模板中，并预留顶部的部分钢筋用于与上层楼板和下层楼板的连接，固化后形成框架柱和框架梁；步骤4：将框架柱、框架梁、上层楼板、下层楼板和外围护墙连接，完成板式悬挑结构的生产。
35.与现有技术相比，本发明提供的板式悬挑结构的生产方法的有益效果与上述提供的板式悬挑结构的有益效果基本相同，在此不一一赘述。
36.在实际应用中，考虑到对于不同规模的建筑，上层楼板和下层楼板的长度也不同，为了能够使模具适应一定范围的上层楼板和下层楼板长度，对于预制上层楼板和下层楼板的模具的结构，参见图4至图5，具体来说，其包括灌浆筒7、端板8和折叠圈9，需要说明的是，折叠圈9与上层楼板和下层楼板的锯齿形共形，通过折叠圈9能够形成所需要的锯齿形，灌浆筒7靠近外围护墙一端开口，灌浆筒7的开口通过折叠圈9与端板8连接，使得灌浆筒7、折叠圈9和端板8构成密封的预制成型腔，这样，由于折叠圈9的宽度可调，通过调节折叠圈9的宽度，能够实现预制上层楼板和下层楼板长度的可调。
37.为了能够避免在混凝土浇筑时折叠环的宽度发生变化，影响预制上层楼板和下层楼板长度的成型精度，上述模具还包括第一抵接凸起10、第二抵接凸起11以及长度不同的多个抵接杆12，第一抵接凸起10与端板8固定连接，第二抵接凸起11与灌浆筒7固定连接，抵接杆12的一端与第一抵接凸起10抵接，抵接杆12的另一端与第二抵接凸起11抵接，通过更换不同长度的抵接杆12，使得折叠圈9能够固定在一个宽度不变。
38.实施例一本实施例中，参见图6，外围护墙设有水平缝，外围护墙的重量作为荷载施加到上层楼板和下层楼板上，上层楼板和下层楼板单独受力。
39.实施例二本实施例中，参见图7，外围护墙不设水平缝，外围护墙为连续结构，外围护墙、上层楼板和下层楼板整体受力。
40.在相同构件横截面（外围护墙的高度为4600mm，厚度为200mm）和相同载荷作用（上层楼板的活载0.5kn/m2，恒载6kn/m2，下层楼板的活载3.5kn/m2，恒载5kn/m2）的条件下，分别比较实施例一和实施例二的结构的位移和内力情况，参见图8至图9，通过计算结果对比可知：实施例二（即，外围护墙、上层楼板和下层楼板整体受力）的结构能够大幅度减小结构的竖向位移，位移由50mm减小到15mm，结构的竖向刚度得到增强，更容易的满足规范关于挠度和舒适度的要求；上层楼板和下层楼板在支座处的弯矩大幅度减小，弯矩由91.1kn
·
m减小到52.6kn
·
m，减小幅度为42%，为减小楼板厚度和楼板配筋提供了可能性。
41.实施例三通过比较在相同构件横截面（外围护墙的高度为4600mm，厚度为200mm，上层楼板和下层楼板的厚度均为120mm）、相同荷载作用（上层楼板的活载0.5kn/m2，恒载6kn/m2，下层楼板的活载3.5kn/m2，恒载5kn/m2）条件下，不同悬挑长度的结构的位移和内力，来定量地判断这种混凝土板式结构的合理悬挑长度，具体来说，悬挑长度分别设定为3.8m、3.04m、2.28m和1.52m。
42.表1不同悬挑长度的悬挑结构的内力和位移对比
注：括号内为以比例形式表示的挠度，规范规定限值为1/250。
43.由上述表1可知，随着悬挑长度的减小，构件弯矩、剪力、轴力等内力以及端部位移均减小，根据受弯构件配筋简化计算公式as=m/(0.9x360xh0)，上层楼板和下楼板受力钢筋配筋面积见表2。
44.表2不同悬挑长度的悬挑结构的钢筋配筋从楼板配筋率的经济性和合理性角度，一般控制不大于1.0%，对于上层楼板、下层楼板的厚度均为120mm的情况，悬挑长度大于3.0m，楼板配筋率明显偏大，必须加大楼板厚度来减小配筋。
45.实施例四通过比较在相同荷载作用、相同悬挑长度、不同楼板厚度下，结构的位移和内力，来定性的判断楼板厚度的变化对结构受力的影响情况。以悬挑长度为3.04m的模型为基础，上层楼板、下层楼板厚度相同，分别比较120mm、150mm、180mm和210mm这四种厚度，计算结果见下表3：表3不同楼板厚度的板式悬挑结构的内力和位移对比
通过比较可知：随着楼板厚度的增大，结构重量增加，楼板支座处的弯矩相应增加，但增加幅度不大，但结构端部位移有明显减小，板厚从120mm增加到150mm，厚度增加25%，端部位移减小41%，楼板支座处的弯矩只增加7.9%。因此，适当增加上层楼板和下层楼板厚度对加大结构竖向刚度、减小楼板配筋率均起有利作用。
46.因此，根据实施例三和实施例四，从结构位移和楼板配筋率等方面综合考虑，板式悬挑结构的悬挑长度直接与上、下层楼板厚度相关，楼板厚度越大，结构的悬挑能力也就越大，较大的楼板厚度，可以实现大的悬挑。悬挑长度小于3.0m时，建议上层楼板和下层楼板的厚度不小于150mm；悬挑长度大于3.0m时，楼板厚度应相应加厚。
47.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。