装配式T型钢与混凝土组合空腹夹层板楼盖及其制作方法与流程

装配式t型钢与混凝土组合空腹夹层板楼盖及其制作方法
技术领域
1.本发明涉及一种装配式t型钢与混凝土组合空腹夹层板楼盖及其制作方法，属于建筑结构技术领域。


背景技术：

2.t型钢空腹夹层板楼盖是空间钢网格盒式结构重要组成部分，应用于小高层和高层住宅及写字楼建筑。这些建筑的结构体系一般为钢框架主-次梁体系，室内房间的布置遵守“有墙必设梁”原则，房间不能随用户需要灵活划分；当跨度增大时，室内还需设柱，此种传统结构体系的楼盖受力不均匀，用钢量偏大。2007年，研制者提出“钢空腹夹层板楼盖”，并相继应用于工程实践，随后还编制地方标准《装配式空腹楼盖钢网格盒式结构技术规程》(dbj43/t351-2019)，取得一定的成效。参见图4，现有的“钢空腹夹层板楼盖”为了达到全装配式，采用混凝土楼面预制板进行装配，这导致楼盖厚度增加(即楼盖厚度为t型钢空腹梁的高度加上混凝土楼面预制板的厚度之和)，而且混凝土楼面预制板与t型钢上弦无组合作用，导致整个楼盖强度和刚度较低，抗震能力不强。


技术实现要素：

3.针对现有的钢空腹夹层板楼盖存在的不足，本发明提出一种装配式t型钢与混凝土组合空腹夹层板楼盖及其制作方法，该楼盖不仅提高楼盖结构的装配率同时，又充分发挥钢筋混凝土与t型钢的组合作用和力学效应，提高了楼盖的强度和刚度。
4.本发明的技术方案：一种装配式t型钢与混凝土组合空腹夹层板楼盖，包括沿建筑物周边设置的一组框架柱，在相邻框架柱之间布置有方钢管剪力键，同时在该组框架柱所包围范围之内呈矩阵布置有一组方钢管剪力键，在相邻的方钢管剪力键之间以及方钢管剪力键与框架柱之间平行地固定连接有t型钢上弦和t型钢下弦，即可形成具有上弦层和下弦层的网格式框架，所述t型钢上弦的腹板朝上设置，在上弦层上形成一组呈矩阵布置并以t型钢上弦的腹板为边界的方形钢网格槽，在每个方形钢网格槽内嵌入有混凝土楼面预制板，在混凝土楼面预制板上浇筑有细石混凝土薄板。
5.进一步，所述细石混凝土薄板内设置有钢筋网片，且钢筋网片与 t型钢上弦的腹板焊接固定。
6.进一步，所述t型钢上弦的腹板高度大于混凝土楼面预制板的厚度。
7.同时，本发明还提供一种装配式t型钢与混凝土组合空腹夹层板楼盖的制作方法，首先沿建筑物周边设置一组框架柱，然后在相邻框架柱之间布置方钢管剪力键，同时在该组框架柱所包围范围之内呈矩阵布置一组方钢管剪力键，再在相邻的方钢管剪力键之间以及方钢管剪力键与框架柱之间平行地固定连接t型钢上弦和t型钢下弦，即可形成具有上弦层和下弦层的网格式框架，并使t型钢上弦的腹板朝上设置，这样便可在上弦层上形成一组呈矩阵布置并以t型钢上弦的腹板为边界的方形钢网格槽，然后在每个方形钢网格槽内嵌入混凝土楼面预制板，最后在混凝土楼面预制板上浇筑细石混凝土薄板即可形成空腹夹层
板楼盖。
8.上述方法中，所述细石混凝土薄板内设置有钢筋网片，在上浇筑细石混凝土薄板前，将细石混凝土薄板内的钢筋网片与t型钢上弦的腹板焊接固定，使细石混凝土薄板与t型钢上弦形成组合作用。
9.由于采用上述技术方案，本发明的优点在于：本发明将t型钢空腹夹层板楼盖中的t型钢上弦的腹板朝上设置，这样便可在上弦层上形成一组呈矩阵布置并以t型钢上弦的腹板为边界的方形钢网格槽，然后在每个方形钢网格槽内嵌入混凝土楼面预制板，最后在混凝土楼面预制板上浇筑细石混凝土薄板即可形成装配式t型钢与混凝土组合空腹夹层板楼盖，该楼盖既降低了楼面板的厚度，而且混凝土楼板与倒置的t型钢上弦产生组合作用，提高了楼面板的整体刚度和强度，达到节约用钢量的功效。
附图说明
10.图1是本发明的结构示意图的平面图；
11.图2是图1的a-a截面图；
12.图3是图2的e处放大图；
13.图4是为现有的钢空腹夹层板楼盖的结构示意图；
14.图5是现有的钢空腹夹层板楼盖的折算惯性矩计算简图；
15.图6是将t型钢上弦倒置后的t型钢空腹夹层板楼盖的折算惯性矩计算简图；
16.图7是本发明的装配式t型钢与混凝土组合空腹夹层板楼盖处于正弯矩区域时的折算惯性矩计算简图；
17.图8是本发明的装配式t型钢与混凝土组合空腹夹层板楼盖处于负弯矩区域时的折算惯性矩计算简图。
具体实施方式
18.为了使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
19.实施例
20.本发明的装配式t型钢与混凝土组合空腹夹层板楼盖的示意图如图1～3所示，包括沿建筑物周边设置的一组框架柱1，在相邻框架柱1之间布置有方钢管剪力键1，同时在该组框架柱1所包围范围之内呈矩阵布置有一组方钢管剪力键2，再在相邻的方钢管剪力键2 之间以及方钢管剪力键2与框架柱1之间平行地固定连接有t型钢上弦3和t型钢下弦4，即可形成具有上弦层和下弦层的网格式框架，所述t型钢上弦3的腹板朝上设置，在上弦层上形成一组呈矩阵布置并以t型钢上弦3的腹板为边界的方形钢网格槽，在每个方形钢网格槽内嵌入有混凝土楼面预制板5，在混凝土楼面预制板5上浇筑有细石混凝土薄板6。所述细石混凝土薄板6内设置有钢筋网片7，且钢筋网片7与t型钢上弦3的腹板焊接固定；所述t型钢上弦3的腹板高度大于混凝土楼面预制板5的厚度。
21.本实施中，装配式t型钢与混凝土组合空腹夹层板楼盖是由正交正放t型钢上弦3、t型钢下弦4以及方钢管剪力键2组成上、下弦空腹网格，网格尺寸为a，其长边沿着x方向以l
x
表示，它由m个网格a组成，l
x
＝ma，其短边即跨度以ly表示，它由n个网格(a)组成， ly＝
na，当m＝n＝5格，a＝2m时，lx＝ly＝5
×
2m＝10m，楼盖为100m2方形，此楼盖可自由划分房间，不受“有墙必设梁”的限制。
22.制作上述装配式t型钢与混凝土组合空腹夹层板楼盖时，首先沿建筑物周边设置一组框架柱1，然后在相邻框架柱1之间布置方钢管剪力键2，同时在该组框架柱1所包围范围之内呈矩阵布置一组方钢管剪力键2，再在相邻的方钢管剪力键2之间以及方钢管剪力键2与框架柱1之间平行地固定连接t型钢上弦3和t型钢下弦4，即可形成具有上弦层和下弦层的网格式框架1，并使t型钢上弦3的腹板朝上设置，这样便可在上弦层上形成一组呈矩阵布置并以t型钢上弦3 的腹板为边界的方形钢网格槽，然后在每个方形钢网格槽内嵌入混凝土楼面预制板5，最后在混凝土楼面预制板5上浇筑细石混凝土薄板 6即可形成空腹夹层板楼盖。所述细石混凝土薄板6内设置有钢筋网片7，在上浇筑细石混凝土薄板6前，将细石混凝土薄板6内的钢筋网片7与t型钢上弦3的腹板焊接固定，使细石混凝土薄板6与t型钢上弦3形成组合作用。
23.本发明将t型钢空腹夹层板楼盖中的t型钢上弦3的腹板朝上设置，这样便可在上弦层上形成一组呈矩阵布置并以t型钢上弦3的腹板为边界的方形钢网格槽，然后在每个方形钢网格槽内嵌入混凝土楼面预制板5，最后在混凝土楼面预制板5上浇筑细石混凝土薄板6即可形成装配式t型钢与混凝土组合空腹夹层板楼盖，该楼盖既降低了楼面板的厚度，而且混凝土楼板与倒置的t型钢上弦3产生组合作用，提高了楼面板的整体刚度和强度，达到节约用钢量的功效。
24.受力分析：
25.图5～8中，将t型钢上弦3的心形命名为上形心02，将t型钢下弦4的形心命名为下形心o1，h为空腹梁高度，即t型钢上弦3上表面到t型钢下弦4下表面距离，即钢结构厚度；h0为空腹梁的空腹高度，即空腹梁可用的管线布置净空，h1为t型钢上弦3或t型钢下弦4的高度，h2为t型钢上弦3的底面至细石混凝土薄板6形心的距离；b为不考虑叠合板组合作用时t型钢上弦3或t型钢下弦 4翼缘宽度，b1跨中正弯矩区考虑混凝土组合作用下的t型钢上弦3 上翼缘折算宽度，b2负弯矩区考虑组合作用下的t型钢上弦3上翼缘折算宽度。图5中ya为中性轴到上形心02或下形心o1的力臂， 2ya就是上形心02和下形心o1的形心距；ya为上形心02或下形心 o1到翼缘的边距，yb是t型钢下弦4顶部到中性轴的距离，yc为t 型钢上弦3的底面至中性轴的距离，yd为上形心02到细石混凝土薄板6形心的距离，δ为细石混凝土薄板6的厚度。图6中yb为中性轴到上形心02或下形心o1的力臂；图7中yc和yd分别为上形心 02和下形心o1到中性轴的力臂。
26.参见图4及图5，为现有技术中的钢空腹夹层板楼盖，该钢空腹夹层板楼盖沿x(或y)方向t型钢空腹梁计算简图，其厚度为h，它的力臂为ya，折算惯性矩为i
x1
。
27.将t型钢上弦3的腹板朝上设置后，将混凝土楼面预制板5搁置在以t型钢上弦3的腹板为边界的方形钢网格槽内，再在混凝土楼面预制板5上浇筑细石混凝土薄板6，其t型钢空腹梁计算简图如6图所示，其厚度仍为h，上、下弦t型钢截面不变的情况下，其力臂yb小于ya，其折算惯性矩i
x2
＜i
x1
，即无组合作用情况下刚度和强度相应下降。
28.参见图7，将t型钢上弦3的腹板朝上设置后，将混凝土楼面预制板5搁置在以t型钢上弦3的腹板为边界的方形钢网格槽内，再在混凝土楼面预制板5上浇筑细石混凝土薄板6，形成混凝土叠合板，同时将细石混凝土薄板6内的钢筋网片7与t型钢上弦3的腹板焊接，使
细石混凝土薄板6、钢筋网片7以及t型钢上弦3产生组合作用，倒置的t型钢上弦3由于组合作用增加了宽度b1的上翼缘，其厚度由h增大为h δ/2，δ为混凝土叠合板的厚度，其力臂yc与yd均相应增大，使钢空腹梁的折算惯性矩ix3相应增大，使t型钢空腹梁的刚度和强度由于组合而有较大上升，当t型钢空腹梁在楼盖的负弯矩区域，石混凝土薄板6在受拉区无组合效应，但焊接的钢筋网片7仍有组合作用。
29.参见图8，将t型钢上弦3的腹板朝上设置后，其翼缘宽度由b1 变小为b2，由于组合作用的存在，其折算惯性矩i
x4
，i
x4
大于i
x1
和i
x2
，且小于i
x3
，使楼盖的刚度和强度由于钢筋网片7的组合作用而增大。 t型钢上弦3在楼盖正弯矩区域，钢筋混凝土面板与t型钢上弦3发生组合作用(混凝土叠合板、钢筋网片7、t型钢上弦3)，该区域混凝土受压参与组合作用，其组合效应大(b1大)，本图为楼盖负弯矩区域，仅钢筋网片7参与组合作用，组合截面相应减少，其组合效应相应减少(b1小)，但组合作用任然存在。