一种内嵌木U型钢-UHPC压型钢板叠合板组合楼盖及其施工方法

一种内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖及其施工方法
技术领域
1.本发明涉及土木工程施工技术领域，具体涉及一种内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖及其施工方法。


背景技术：

2.随着时代的发展，在多层钢结构中，用户对大空间的需求越来越高，如果使用传统的梁板结构6～9m跨度时，梁高一般需400～500mm，并且随着跨度的增大而增大。组合扁梁楼盖通过将混凝土板搭接于工字钢下翼缘之上，并浇筑一层混凝土现浇层形成。组合扁梁楼盖在结构形式上为无梁楼盖，大幅度减少了结构梁高，又充分考虑了楼板梁刚度的贡献。但是组合扁梁较低的梁高导致其承载力和刚度较低，并且由于较大的混凝土自重，又会加剧组合楼板的开裂问题，从而影响正常使用。同时组合扁梁目前所使用的楼板为压型钢板组合楼板，这种楼板所使用的压型钢板为特制的非标深肋压型钢板，肋骨较高，并且随着工字钢梁的高度，还需不断进行特制，不具备经济性；以及其保证整体性的要求，一般采取整体现浇的方式，施工周期较长。
3.现有预制压型钢板楼板-楼板连接节点中，常使用焊接连接板后浇筑混凝土层的方法，但这种方式需考虑构造钢筋的布置，并且在施工工程中构造钢筋常常暴露于外部极易腐蚀，进而影响节点强度。


技术实现要素：

4.本发明是为了解决组合扁梁承载力和刚度较低、自重大易开裂、施工周期长、压型钢板需特质和节点连接区薄弱的问题，而提供一种内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖及其施工方法。
5.本发明一种内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖包括u型钢、胶合木梁、预制压型钢板组合楼板、预制压型钢板组合楼板-梁连接节点、预制压型钢板组合楼板-楼板连接节点、uhpc叠合层、木梁螺钉和高强螺栓；所述胶合木梁填充于u型钢内，胶合木梁的上部设置有木梁螺钉；所述预制压型钢板组合楼板通过预制压型钢板组合楼板-梁连接节点连接于u型钢两侧外伸翼缘下部，所述预制压型钢板组合楼板-梁连接节点与u型钢两侧外伸翼缘通过高强螺栓固定连接；相邻预制压型钢板组合楼板通过预制压型钢板组合楼板-楼板连接节点进行连接，整体上层浇筑uhpc叠合层形成内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖。
6.本发明一种内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖的施工方法具体按以下步骤进行：
7.一、将所述u型钢与现场预先安装的钢柱和组合柱进行固定；
8.二、将胶合好的胶合木梁放置于所述u型钢内部，所述胶合木梁预埋木梁螺钉；
9.三、将预制压型钢板组合楼板通过高强螺栓安装于u型钢两侧外伸翼缘下部，高强
螺栓上部预留部分螺杆，得到待连接楼板件；
10.四、进行楼板与楼板连接时，将两个待连接楼板件对应位置的压型钢板上下错位相叠通过楼板螺栓穿孔连接，楼板螺栓上部预留部分螺杆；按照设计需要进行多个待连接楼板件的连接，得到待浇筑件；
11.五、在待浇筑件上浇筑uhpc混凝土，uhpc混凝土包裹上部预留的螺杆以及填补所述预制压型钢板组合楼板-楼板连接节点内未浇筑混凝土的部分；待初凝结束后，得到内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖。
12.本发明的有益效果：
13.本发明采用了具有较大截面惯性矩的u型钢用以提高组合扁梁的截面刚度，但由于u型钢外伸翼缘距离截面中和轴较近，提供的抗弯承载力有限，因此在其内部布置胶合木梁，胶合木梁的加入，在和u型钢共同受力的同时，可有效填补u型钢内部空间，协同u型钢抵御水平方向由楼板传来的水平荷载，并且也可防止uhpc浇筑时渗透入u型钢内部。原因为uhpc造价较高，虽然具备一定的抗拉强度，但在梁结构中使用中，不易承担主要的受拉功能。
14.本发明采用了预制压型钢板组合楼板用于代替组合扁梁中的现浇楼板，用以提高施工速度，现浇uhpc层后，也可获得较好的整体性，且uhpc具有早强的特点，仅需若干天，便可达到普通混凝土所具备的抗压强度。预制压型钢板组合楼板安装于u型钢外伸翼缘下层后，所传递的楼板荷载直接由u型钢上翼缘承担，而非如传统组合扁梁的下翼缘，如此，压型钢板的尺寸将不在需要强制加高，标号压型钢板的使用量将加大，具备较好的经济性。
15.本文所述的预制压型钢板组合楼板-楼板节点使用了，部分未浇筑混凝土的压型钢板叠合后，通过螺栓连接形成基本连接，待浇筑uhpc层后形成完整节点的技术，该技术一方面可起到加固节点的作用，另一方面由于uhpc具备较好韧性的可直接移除该处的构造钢筋，进而起到增强节点和方便施工的目的。
附图说明
16.图1为未浇筑uhpc的内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖三维示意图；
17.图2为内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖三维示意图；
18.图3为u型钢的结构示意图；
19.图4为胶合木梁的结构示意图；
20.图5为预制压型钢板组合楼板的结构示意图；
21.图6为预制压型钢板组合楼板的分解示意图；
22.图7为预制压型钢板组合楼板-梁节点的结构示意图；
23.图8为预制压型钢板组合楼板-梁节点的结构示意图；
24.图9为未浇筑uhpc的预制压型钢板组合楼板-楼板节点的结构示意图。
具体实施方式
25.结合附图说明以下实施方式。
26.具体实施方式一：本实施方式一种内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖包括u型钢1、胶合木梁2、预制压型钢板组合楼板3、预制压型钢板组合楼板-梁连接节点4、预
制压型钢板组合楼板-楼板连接节点5、uhpc叠合层6、木梁螺钉7和高强螺栓8；所述胶合木梁2填充于u型钢1内，胶合木梁2的上部设置有木梁螺钉7；所述预制压型钢板组合楼板3通过预制压型钢板组合楼板-梁连接节点4连接于u型钢1两侧外伸翼缘下部，所述预制压型钢板组合楼板-梁连接节点4与u型钢1两侧外伸翼缘通过高强螺栓8固定连接；相邻预制压型钢板组合楼板3通过预制压型钢板组合楼板-楼板连接节点5进行连接，整体上层浇筑uhpc叠合层6形成内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖。
27.本实施方式中u型钢1尺寸由设计师根据实际承载力需求进行设计；胶合木梁2尺寸与u型钢内部净截面尺寸一致；预制压型钢板组合楼板3尺寸根据工程需要进行设计，但需与已经内置胶合木梁2的u型钢1同时浇筑uhpc形成叠合层6，叠合层厚度应不小于规范保护层厚度；所述木梁螺钉7和高强螺栓8的截面直径和高度由所述预制压型钢板组合楼板-梁连接节点和所述预制压型钢板组合楼板-楼板连接节点所需界面剪力共同计算确定；所述预制压型钢板组合楼板-梁连接节点和所述预制压型钢板组合楼板-楼板连接节点所涉及的构件均为u型钢1和所述预制压型钢板组合楼板3的部分构件，设计师应在设计u型钢1和所述预制压型钢板组合楼板3时，考虑节点的承载力需求，适当加强u型钢1和所述预制压型钢板组合楼板的尺寸。
28.具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述u型钢1外伸翼缘均沿跨度方向开有一列或多列预制孔洞。其他与具体实施方式一相同。
29.具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述胶合木梁2由多根木块以上二下三层叠形式胶合而成；所述胶合木梁2尺寸与u型钢1尺寸相匹配；所述胶合木梁2层数由所选木块厚度决定，所述胶合木梁2顶部提前植入一列或多列沿跨度方向布置的木梁螺钉7；所述木梁螺钉7植入胶合木梁2后外部预留部分螺杆。其他与具体实施方式一相同。
30.具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述预制压型钢板组合楼板3由压型钢板3-1、混凝土板3-4和栓钉3-3在工厂预制而成；所述预制压型钢板组合楼板3根据区域分为楼板-梁连接区域、楼板-楼板连接区域和板面区域。其他与具体实施方式一相同。
31.具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述楼板-梁连接区域位置的压型钢板3-1板肋内浇筑有混凝土，且该区域压型钢板3-1上压板开有沿着截面方向布置的压板孔洞3-2，压板孔洞3-2与u型钢1两侧外伸翼缘上的孔洞相匹配，并通过高强螺栓8进行连接，形成预制压型钢板组合楼板-梁连接节点4。其他与具体实施方式一相同。
32.具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：当同平面相邻的两块预制压型钢板组合楼板3进行楼板-楼板连接时，楼板-楼板连接区域位置的压型钢板3-1内部不浇筑混凝土，且沿截面方向开有一列或多列预留孔洞，连接时，进行错位叠合并通过楼板螺栓穿孔连接，待浇筑uhpc叠合层6后形成所述预制压型钢板组合楼板-楼板连接节点5；所述混凝土板3-4与u型钢1翼缘上表面相齐；所述栓钉3-3焊接于压型钢板3-1上，栓钉3-3的上部外伸出混凝土板3-4的上表面。其他与具体实施方式一相同。
33.具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述高强螺栓8和楼板螺栓均为长螺栓，且外部预留部分螺杆。其他与具体实施方式一相同。
34.具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述uhpc叠合层6通过
浇筑uhpc混凝土包裹上部预留的螺杆以及填补所述预制压型钢板组合楼板-楼板连接节点5内未浇筑混凝土的部分形成。其他与具体实施方式一相同。
35.具体实施方式九：本实施方式一种内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖的施工方法具体按以下步骤进行：
36.一、将所述u型钢1与现场预先安装的钢柱和组合柱进行固定；
37.二、将胶合好的胶合木梁2放置于所述u型钢1内部，所述胶合木梁2预埋木梁螺钉7；
38.三、将预制压型钢板组合楼板3通过高强螺栓8安装于u型钢1两侧外伸翼缘下部，高强螺栓8上部预留部分螺杆，得到待连接楼板件；
39.四、进行楼板与楼板连接时，将两个待连接楼板件对应位置的压型钢板3-1上下错位相叠通过楼板螺栓穿孔连接，楼板螺栓上部预留部分螺杆；按照设计需要进行多个待连接楼板件的连接，得到待浇筑件；
40.五、在待浇筑件上浇筑uhpc混凝土，uhpc混凝土包裹上部预留的螺杆以及填补所述预制压型钢板组合楼板-楼板连接节点5内未浇筑混凝土的部分；待初凝结束后，得到内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖。
41.采用以下实施例验证本发明的有益效果：
42.实施例一：一种内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖的施工方法具体按以下步骤进行：
43.一、将所述u型钢1与现场预先安装的钢柱和组合柱进行固定；
44.二、将胶合好的胶合木梁2放置于所述u型钢1内部，所述胶合木梁2预埋木梁螺钉7；
45.三、将预制压型钢板组合楼板3通过高强螺栓8安装于u型钢1两侧外伸翼缘下部，高强螺栓8上部预留部分螺杆，得到待连接楼板件；
46.四、进行楼板与楼板连接时，将两个待连接楼板件对应位置的压型钢板3-1上下错位相叠通过楼板螺栓穿孔连接，楼板螺栓上部预留部分螺杆；按照设计需要进行多个待连接楼板件的连接，得到待浇筑件；
47.五、在待浇筑件上浇筑uhpc混凝土，uhpc混凝土包裹上部预留的螺杆以及填补所述预制压型钢板组合楼板-楼板连接节点5内未浇筑混凝土的部分；待初凝结束后，得到内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖。
48.本实施例的一种内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖通过在u型钢内部布置容重较轻的胶合木梁作为内部填充的方式，防止了uhpc进入u型钢内部，减轻了组合扁梁的自重。压型钢板与u型钢的连接，可推动标准压型钢板在组合扁梁的使用。同时，uhpc作为一种新型建材，在浇筑3天后便可拥有极限承载力50％左右的初始承载力，与预制楼板结合形成叠合板后，可实现组合扁梁楼盖的快速施工问题，并且uhpc叠合层的加入，可与胶合木梁和u型钢形成较好的组合性能，发挥各自材料优势，进一步提高组合扁梁和其节点的性能。

技术特征：
1.一种内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖，其特征在于内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖包括u型钢(1)、胶合木梁(2)、预制压型钢板组合楼板(3)、预制压型钢板组合楼板-梁连接节点(4)、预制压型钢板组合楼板-楼板连接节点(5)、uhpc叠合层(6)、木梁螺钉(7)和高强螺栓(8)；所述胶合木梁(2)填充于u型钢(1)内，胶合木梁(2)的上部设置有木梁螺钉(7)；所述预制压型钢板组合楼板(3)通过预制压型钢板组合楼板-梁连接节点(4)连接于u型钢(1)两侧外伸翼缘下部，所述预制压型钢板组合楼板-梁连接节点(4)与u型钢(1)两侧外伸翼缘通过高强螺栓(8)固定连接；相邻预制压型钢板组合楼板(3)通过预制压型钢板组合楼板-楼板连接节点(5)进行连接，整体上层浇筑uhpc叠合层(6)形成内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖。2.根据权利要求1所述的一种内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖，其特征在于所述u型钢(1)外伸翼缘均沿跨度方向开有一列或多列预制孔洞。3.根据权利要求1所述的一种内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖，其特征在于所述胶合木梁(2)由多根木块以上二下三层叠形式胶合而成；所述胶合木梁(2)尺寸与u型钢(1)尺寸相匹配；所述胶合木梁(2)层数由所选木块厚度决定，所述胶合木梁(2)顶部提前植入一列或多列沿跨度方向布置的木梁螺钉(7)；所述木梁螺钉(7)植入胶合木梁(2)后外部预留部分螺杆。4.根据权利要求1所述的一种内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖，其特征在于所述预制压型钢板组合楼板(3)由压型钢板(3-1)、混凝土板(3-4)和栓钉(3-3)在工厂预制而成；所述预制压型钢板组合楼板(3)根据区域分为楼板-梁连接区域、楼板-楼板连接区域和板面区域。5.根据权利要求4所述的一种内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖，其特征在于所述楼板-梁连接区域位置的压型钢板(3-1)板肋内浇筑有混凝土，且该区域压型钢板(3-1)上压板开有沿着截面方向布置的压板孔洞(3-2)，压板孔洞(3-2)与u型钢(1)两侧外伸翼缘上的孔洞相匹配，并通过高强螺栓(8)进行连接，形成预制压型钢板组合楼板-梁连接节点(4)。6.根据权利要求1所述的一种内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖，其特征在于当同平面相邻的两块预制压型钢板组合楼板(3)进行楼板-楼板连接时，楼板-楼板连接区域位置的压型钢板(3-1)内部不浇筑混凝土，且沿截面方向开有一列或多列预留孔洞，连接时，进行错位叠合并通过楼板螺栓穿孔连接，待浇筑uhpc叠合层(6)后形成所述预制压型钢板组合楼板-楼板连接节点(5)；所述混凝土板(3-4)与u型钢(1)翼缘上表面相齐；所述栓钉(3-3)焊接于压型钢板(3-1)上，栓钉(3-3)的上部外伸出混凝土板(3-4)的上表面。7.根据权利要求5或6所述的一种内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖，其特征在于所述高强螺栓(8)和楼板螺栓均为长螺栓，且外部预留部分螺杆。8.根据权利要求1所述的一种内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖，其特征在于所述uhpc叠合层(6)通过浇筑uhpc混凝土包裹上部预留的螺杆以及填补所述预制压型钢板组合楼板-楼板连接节点(5)内未浇筑混凝土的部分形成。9.如权利要求1所述的一种内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖的施工方法，其特征在于施工方法具体按以下步骤进行：一、将所述u型钢(1)与现场预先安装的钢柱和组合柱进行固定；
二、将胶合好的胶合木梁(2)放置于所述u型钢(1)内部，所述胶合木梁(2)预埋木梁螺钉(7)；三、将预制压型钢板组合楼板(3)通过高强螺栓(8)安装于u型钢(1)两侧外伸翼缘下部，高强螺栓(8)上部预留部分螺杆，得到待连接楼板件；四、进行楼板与楼板连接时，将两个待连接楼板件对应位置的压型钢板(3-1)上下错位相叠通过楼板螺栓穿孔连接，楼板螺栓上部预留部分螺杆；按照设计需要进行多个待连接楼板件的连接，得到待浇筑件；五、在待浇筑件上浇筑uhpc混凝土，uhpc混凝土包裹上部预留的螺杆以及填补所述预制压型钢板组合楼板-楼板连接节点(5)内未浇筑混凝土的部分；待初凝结束后，得到内嵌木u型钢-uhpc压型钢板叠合板组合楼盖。

技术总结
一种内嵌木U型钢-UHPC压型钢板叠合板组合楼盖及其施工方法，本发明涉及土木工程施工技术领域，具体涉及一种内嵌木U型钢-UHPC压型钢板叠合板组合楼盖及其施工方法。本发明是要解决组合扁梁承载力和刚度较低、自重大易开裂、施工周期长、压型钢板需特质和节点连接区薄弱的问题。它包括U型钢、胶合木梁、预制压型钢板组合楼板、预制压型钢板组合楼板-梁连接节点、预制压型钢板组合楼板-楼板连接节点、UHPC叠合层、木梁螺钉和高强螺栓；方法：胶合木梁放置U型钢内；预制压型钢板组合楼板安装于U型钢上；上下错位相叠穿孔连接；待浇筑件上浇筑UHPC混凝土，初凝结束，得到组合楼盖。本发明用于钢结构装配式住宅。用于钢结构装配式住宅。用于钢结构装配式住宅。


技术研发人员：王浩沣 白奇 马航宇 邓森文 辛泽
受保护的技术使用者：黑龙江大学
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/7/13