一种全装配式建筑的预制梁板体系及其梁板模块预制方法与流程

1.本发明属于预制装配式建筑领域，具体为一种全装配式建筑的预制梁板体系及其梁板模块预制方法。


背景技术：

2.目前装配式钢结构建筑作为建筑工业化的一种主要形式，大力发展装配式钢结构建筑是促进建筑业持续发展的重要载体。它与传统钢筋混凝土建筑相比，具有强度高、施工速度快、节能环保、韧性好等优点，其中楼板的设计与施工是影响装配式钢结构建筑的发展的重要因素之一。
3.楼板在整个装配式建筑结构中提供水平支承的作用，将上部竖向荷载传向梁柱，保证协同变形。目前梁板体系的结构类型主要把包括两大类：现浇式和装配式；常见的形式主要有现浇混凝土板、预制空心混凝土板(sp板)、预制双t板、压型钢板组合楼板、钢筋桁架木模板楼承板、钢筋桁架混凝土平板叠合板等。
4.从力学、经济、性能以及施工等各方面考虑，装配式楼板要优于现场浇筑的楼板，但仍然存在一些问题：
5.楼板尺寸较大，增加了结构体系自重并降低了楼层结构的净高度；现场湿作业工作量较大；
6.现浇混凝土和预制板之间、预制板与主梁之间均存在新旧混凝土粘结界面，在使用过程中易发生局部裂缝、剥落等病害，成为整体结构的薄弱环节；模板使用和模具损耗较大；
7.需要额外进行防腐防火处理，造价高，防火材料占用建筑使用面积，导致房间空间使用率减小；
8.楼板和主梁的整体性和协同工作性能较差；
9.此外生产效率、经济成本以及结构整体性都有待提高。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于提供一种装配效率高、楼板和主梁一体化、装饰和结构一体化的基于装配式钢结构框架的预制梁板体系。
11.本发明提供的这种全装配式建筑的预制梁板体系，包括若干梁板模块，梁板模块主要包括钢梁和钢筋混凝土楼板，两钢梁平行布置，钢筋混凝土楼板有上层钢筋网架和下层钢筋网架，两层钢筋网架固定于两钢梁之间的上部后浇筑混凝土，使钢筋混凝土与钢梁形成一体化结构，楼板的两端对称伸出于钢梁外，钢筋网架的纵向钢筋两端对称伸出于楼板外；相邻的梁板模块的拼装侧钢梁靠齐后通过紧固件连接固定形成主梁。
12.上述技术方案的一种实施方式中，所述钢梁采用槽钢制作，其腹板内侧上部焊接有与翼板平行的纵向加劲肋板，纵向加劲肋板的宽度大于翼板宽度，纵向加劲肋板与上、下翼板之间分别焊接有多组横向加劲肋，横向加劲肋的内侧与腹板焊接。
13.上述技术方案的一种实施方式中，所述纵向加劲肋板和上翼板之间的横向加劲肋上设置有中心孔，中心孔中垂直固定有水平锚固件。
14.上述技术方案的一种实施方式中，所述钢梁的腹板两端端部对称设置有紧固件安装孔。
15.上述技术方案的一种实施方式中，所述钢梁的腹板下部设置有一排沿长度方向的紧固件安装孔。
16.上述技术方案的一种实施方式中，所述钢梁的上翼板两端端部对称垂直固定有栓杆。
17.上述技术方案的一种实施方式中，所述下层钢筋网架的横向钢筋两端分别固定于所述纵向加劲肋板的上表面、纵向钢筋固定于横向钢筋上侧；所述上层钢筋网架的横向钢筋两端分别固定于所述钢梁的上翼板下表面、纵向钢筋固定于横向钢筋的下表面。
18.上述技术方案的一种实施方式中，所述梁板模块还包括地表找平层和饰面层，地表找平层浇筑于钢筋混凝土楼板的上表面，饰面层铺设于地表找平层的上表面。
19.上述技术方案的一种实施方式中，所述钢筋混凝土楼板的两端伸出于所述钢梁的端面外，钢筋混凝土楼板的四个角部对称设置有l形凹口。
20.本发明提供的这种上述梁板模块的预制方法，包括以下步骤：
21.(1)钢梁制作；
22.(2)将两钢梁按指定间距以纵向加劲肋板相对平行布置于工装台上；
23.(3)在两钢梁之间按要求制作下层钢筋网架和上层钢筋网架，两层钢筋网架的四个角部预留l形凹口；
24.(4)在两钢梁的顶面安装预制模板，并将钢梁和钢筋网架的整体件翻转倒置，使钢梁的腹板作为钢筋混凝土楼板的预制侧模；
25.(5)在钢筋网架处浇筑混凝土成型与钢梁一体的钢筋混凝土楼板；
26.(6)待混凝土养护至指定强度后脱模并翻转；
27.(7)在成型楼板结构层的上表面浇筑地表找平层，在地表找平层安装铺设饰面层。
28.本预制梁板体系具有以下优势：
29.体系由多块梁板模块拼装而成，拼装处形成体系的主梁，使主梁与楼板的整体性和协同工作性能强。各梁板模块为钢梁和钢筋混凝土楼板的整体结构件，梁板模块的这种结构降低了整个楼板体系的自重，可大量应用于多层及高层建筑中。
30.梁板模块两钢梁之间的钢筋混凝土楼板平面内横向刚度大，可约束钢梁受压翼缘的侧向位移，防止模块拼装后主梁的整体失稳，保证钢梁整体稳定性，且楼板内配置上下双层钢筋网，双层钢筋网保证了楼板的双向刚度一致；同时，钢梁腹板内横向加劲肋中布置的水平锚固件可加强混凝土楼板和钢梁之间整体性，约束混凝土楼板沿钢梁发生纵向位移，传递钢梁和混凝土楼板之间的界面剪力，楼板的混凝土沿钢梁长度方向形成钢-混凝土组合梁，可加强两者的共同工作性能，提高梁板的承载力、刚度和稳定性。
31.钢筋混凝土楼板位于钢梁的上下翼缘板中间，与传统的钢混组合梁相比，降低了结构高度，增加了建筑空间使用率和楼层的净高度，同时在钢梁上翼缘和腹板受压区范围内有混凝土楼板的侧向约束，腹板上半部在剪应力和弯曲压应力作用下的局部位移也被混凝土板约束，可防止钢梁上翼缘和腹板的局部失稳。
32.钢筋混凝土楼板的结构和装饰一体化，工厂内完成梁板整体的表面装饰层，可免除现场二次装修和湿作业，有效缩短装修时间。
33.本体系为装配式的预制梁板体系，工厂内机械化、标准化加工的各梁板模块使楼板的混凝土厚度以及保护层厚度均可得到保证，且梁板加工进度不受天气和季节影响，板式结构便于运输，且现场基本无湿作业，钢梁栓接双拼形成主梁，施工便捷。
附图说明
34.图1为本发明一个实施例中相邻梁板模块装配的俯视示意图。
35.图2为图1中的a-a结构示意图(未示出钢筋网架)。
36.图3为本实施例梁板模块的横截面简化结构放大示意图。
37.图4为图3中左侧钢梁的右视示意图。
具体实施方式
38.如图1至图4所示，本实施例公开的这种基于装配式钢结构框架的预制梁板体系，包括若干梁板模块，相邻的梁板模块在拼装处形成主梁。梁板模块为钢梁1和钢筋混凝土楼板2的一体化结构件。
39.钢梁1采用槽钢11作为主体，在槽钢的腹板内侧上部焊接纵向加劲肋板12，纵向加劲肋板12的长度略短于槽钢的长度，纵向加劲肋板的宽度大于翼板宽度，纵向加劲肋板与上、下翼板之间分别焊接有多组横向加劲肋板13，横向加劲肋板的内侧与腹板焊接。槽钢的具体规格型号选择根据计算确定。
40.当然其它实施例的钢梁主体可采用其它合适结构的型钢，如工字钢/h型钢等。
41.纵向加劲肋板12和上翼板之间的横向加劲肋设置有中心孔，中心孔中垂直焊接有锚固杆14，使横向加劲肋13与锚固杆14形成十字形锚固构件。
42.纵向加劲肋板12与槽钢11上翼板之间的间距根据楼板的厚度确定。
43.槽钢11的腹板两端端部分别设置螺栓安装孔，槽钢11腹板的两端下部设置有螺栓安装孔，用于相邻梁板模块之间的拼装及与墙板体系的连接。
44.槽钢11的上翼板两端端部对称垂直固定有栓杆15，用于本体系与墙板体系节点处的装配固定。
45.槽钢11的下翼板两端端部分别设置螺栓安装孔，用于本体系与墙板体系的装配。
46.槽钢腹板内侧焊接的纵向加劲肋板12和横向加劲肋板13形成架体可提高钢梁的强度，纵向加劲肋板与槽钢上翼板之间的横向加劲肋板垂直连接的锚固杆14形成十字形构件锚固于楼板混凝土中，可约束楼板沿钢梁的纵向位移，传递钢梁与楼板界面的剪力，提高钢梁与楼板的共同工作性能。
47.两钢梁1以槽钢11的槽口相对平行布置，然后在两槽钢之间布置钢筋混凝土楼板2的钢筋网架。
48.钢筋网架有上下两层，下层钢筋网架的横向钢筋21两端分别固定于两侧纵向加劲肋板12的上表面、纵向钢筋22固定于横向钢筋上侧。
49.上层钢筋网架的横向钢筋两端分别固定于两侧槽钢的上翼板下表面、纵向钢筋固定于横向钢筋的下表面。
50.钢筋网架铺设时，两端伸出于槽钢外。
51.两层钢筋网架固定于两钢梁之间的上部后浇筑混凝土，使钢筋混凝土与钢梁形成一体化结构。
52.钢筋混凝土楼板内设置上、下两层钢筋网架作为骨架，它们的宽度方向两侧分别与槽钢的上翼板和槽钢腹板内侧的纵向加劲肋板12固定，浇筑混凝土成型后，可提高梁板模块的整体工作性能。两层钢筋网架均为纵横钢筋交错固定架，可保证楼板的双向刚度一致。
53.为了进一步减少施工现场的工作量，本实施例在钢筋混凝土楼板的工厂预制时，在混凝土结构层表面浇筑地面找平层23，再在地面找平层的上表面铺设饰面层24。
54.饰面层可选用地砖/木质地板，具体可根据客户需求确定。
55.本实施例的梁板模块的具体预制过程如下：
56.(1)按上述结构制作钢梁。
57.(2)制作钢筋网
58.下层钢筋网的横向钢筋端部均匀布置在钢梁纵向加劲肋上表面，纵向钢筋等间距布置在横向钢筋上形成双向钢筋网；上层钢筋网的横向钢筋端部均匀布置在钢梁上翼缘板下表面，纵向钢筋等间距布置在横向钢筋上形成双向钢筋网。
59.(3)钢筋骨架外侧(上层)安装模板，倒置，利用钢梁作为侧模，浇筑混凝土，振捣成型，养护脱模，得到结构模型，钢筋混凝土楼板的四个角部分别形成预留的l形凹口。
60.(4)在楼板结构层上表面依次浇筑地表找平层，安装铺设饰面层。
61.筋混凝土楼板成型脱模后，在楼板结构层上表面铺设地面找平层后铺设饰面层，使整个预制模块成品集成为带装饰层的梁板体系，现场装配后，楼板不用象现有技术那样在装修时铺设瓷砖或者木地板，整体效果好，不会存在装修铺贴瓷砖/木地板时的空鼓现象。避免了传统装修的大量现场湿作业，提高了施工效率。
62.梁板模块装配形成预制梁板体系时，相邻梁板模块的槽钢靠背双拼后通过高强度螺栓连接，高强度螺母锁紧形成框架主梁，直线度好，所以相邻模块拼装时，只需将饰面层之间很小的缝隙进行处理即可。
63.本梁板体系的承载力分为以下两种情况进行计算：
64.第一种，塑性中和轴位于混凝土翼板内，即a1f≤twhcf behcfc时：
65.m≤bexfcy1 [bftff tw(x-tf)f]y2[0066][0067]
式中m——全部荷载引起的弯矩设计值；
[0068]be
——混凝土翼缘有效宽度；
[0069]
hc——混凝土高度；
[0070]
x——受压区高度；
[0071]
tw——槽钢腹板厚度；
[0072]bf
——槽钢翼缘宽度；
[0073]
tf——槽钢翼缘厚度；
[0074]
a1——纯钢梁部分截面面积；
[0075]
a2——钢梁加劲肋面积；
[0076]
fc——混凝土抗压强度设计值；
[0077]
f——钢材抗拉、抗压强度设计值；
[0078]
y1——钢梁受拉区截面应力合力至混凝土受压区截面应力合力间的距离；
[0079]
y2——钢梁受拉区截面应力合力至钢梁受压区截面应力合力间的距离。
[0080]
第二种，塑性中和轴位于纯钢梁部分时，即a1f≥twhcf behcfc时：
[0081]
m≤behcfcy1 [bftf tw(x-tf) a2]y2[0082][0083]
式中符号意义同上式。