(一)技術領域

本發(fā)明涉及一種鋼筋混凝土空心樓蓋結構，尤其是一種肋寬變化的預應力空心板及其施工方法，屬于一般建筑物構造領域。

(二)

背景技術：

在建筑領域，隨著大跨度混凝土結構日益增多，越來越多的樓板采用空心樓蓋結構技術。當樓蓋的跨度超過一定數值(如16米)或者使用荷載超過一定數值(如除板自重之外的恒載加活載超過20kn/m²)，使用預應力空心板能夠獲得更好的技術效果。

2003年1月，本人與同事提出“異型截面輕質材料填充預應力現澆板”(zl03236988.3)，2004年就將該技術應用于2008年奧運會射擊館項目，該空心板跨度2.37米，成為國內第一塊跨度超過20米的空心板。2010年11月，本人又提出“一種填充棒與填充箱混合使用的空心板”(zl201010560553.4)，2011年又將該技術應用于內蒙古多倫職業(yè)學校，該空心板跨度32米，又成為國內第一塊跨度超過30米的空心板。在空心樓蓋行業(yè)，還有其它一些涉及預應力的技術，如“一種大跨度無粘結預應力現澆空心板”(zl00264800.8)、“復合預應力混凝土樓板”(zl012331643)“復合預應力砼框架倒扁梁樓板”(zl952240610)。

但是這些技術存在以下缺陷：預應力筋布置在肋梁中，但同一方向預應力筋在肋梁中的數量保持不變；肋梁的寬度也保持不變。上述技術使用在單向板中都能取得較好的經濟效益，但是用在雙向板中就沒有發(fā)揮預應力和空心板兩種技術的最大效益。

無論是手工計算還是普通計算軟件，在傳統(tǒng)的雙向板計算中，都是取每一控制截面的最大彎矩來同一配筋，這對結構而言雖安全卻保守。但是用有限元來分析雙向板，可以發(fā)現最大彎矩只出現在中部板帶，且中部板帶上不同部位的跨中彎矩差值較小，而在接近支座的區(qū)域，跨中彎矩差有明顯衰減。在這些區(qū)域都按最大彎矩值配筋，顯然浪費較大。

綜上所述，在現有技術中，還沒有一種技術能充分發(fā)揮預應力與空心板最大優(yōu)勢的雙向板技術，因此，開發(fā)空心率大、配筋少的預應力空心雙向板的技術，已成為當前急需解決的問題。

(三)

技術實現要素：

在現有技術中，存在空心樓蓋空心率低、預應力配筋或普通鋼筋過多而導致結構造價較高等問題，本發(fā)明的目的在于提供一種肋寬變化的預應力空心板，該空心板受力合理，且空心率大、結構造價較低。

為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：提供一種肋寬變化的預應力空心板，該空心板為雙向板，該空心板包括板上層鋼筋、板下層鋼筋、肋梁、預應力筋、填充材料、混凝土、填充材料位于板上層鋼筋與板下層鋼筋之間，永久性埋在混凝土內，肋梁配有箍筋和預應力筋，板上層鋼筋分別布置在肋梁和填充材料的上部，板下層鋼筋分別布置在肋梁和填充材料的下部，空心板沿長跨方向設置2道區(qū)域分界線，區(qū)域分界線將空心板分為3個區(qū)，其中1個肋梁標準區(qū)和2個肋梁變窄區(qū)，2個肋梁變窄區(qū)位于肋梁標準區(qū)的兩側，肋梁標準區(qū)的總寬度≥其兩側任一肋梁變窄區(qū)的總寬度，且≥空心板長跨方向跨度的1/3，肋梁變窄區(qū)內肋梁寬度≤肋梁標準區(qū)內肋梁寬度，肋梁變窄區(qū)中肋梁內所配預應力筋的數量＜肋梁標準區(qū)中肋梁內的數量。該技術方案時申請人在大量計算、分析、比較的基礎上得到的。在一般的空心雙向板設計中，若要采用預應力，預應力是布置在相鄰兩塊填充材料之間的肋梁中，一般是按每道肋梁中預計需要配置的預應力筋數量來決定肋梁寬度。當板厚、肋梁寬度和填充材料的尺寸確定后，空心板的體積空心率和折算板厚就可確定，將外荷載輸入后就可用程序計算出各控制截面彎矩。在普通設計中，大多是根據最大彎矩值統(tǒng)一配筋，少數更為精細的設計是稍微減小一些每道肋中的預應力筋或者填充材料上、下部的普通鋼筋。本發(fā)明的是先虛擬2道區(qū)域分界線將空心板分為3個區(qū)，肋梁標準區(qū)的總寬度不小于空心板長跨方向跨度(也就是板短跨方向的受力寬度)的1/3，標準區(qū)中肋梁寬度仍是由預估預應力筋數量決定，肋梁變窄區(qū)內肋梁寬度一般取標準肋梁寬度的0.5-0.8倍。這樣可以分別算出標準區(qū)和變窄區(qū)空心板的體積空心率和折算厚度，顯然變窄區(qū)的體積空心率更大、樓板自重更輕。將不同區(qū)域的自重輸入程序后，計算所得各控制截面彎矩顯然小于肋梁按最大寬度設置的空心板的相應值。根據控制截面彎矩，盡量維持普通鋼筋的配置在整個受力寬度范圍內保持一致，方便普通鋼筋的施工，在肋梁變窄區(qū)內沿區(qū)域分界線到長跨支座方向，每道肋中預應力筋的數量呈遞減趨勢布置，但即便到了長跨支座附近，預應力筋數也不得小于標準區(qū)最大值的30％。采用本方案后，首先使得空心板的總自重減小了，進而各控制截面彎矩更小，而預應力筋由中往兩邊呈遞減趨勢布置，在保證結構安全的前提下減少預應力筋用量而可以降低結構造價。該空心板不但可以應用于平面形狀為矩形的板，還可以應用于圓形、橢圓形和異形平面的板；對于正方形兩個方向可以互為長跨、短跨方向；對于圓形板，任何一個方向都可以成為短跨或長跨方向；對于橢圓形，其短軸和長軸方向相應為短跨和長跨方向。

本發(fā)明的特征在于肋梁標準區(qū)中中間部位肋梁內預應力筋數量≥兩側部位肋梁內的數量，且中間部位肋梁寬度≥兩側部位肋梁寬度。當肋梁標準區(qū)內同一方向控制截面彎矩值相差較大時，適當減少兩側部位的預應力配筋，可以在保證結構安全的前提下進一步降低結構造價。

本發(fā)明的特征在于肋梁變窄區(qū)中靠邊支座部位肋梁內預應力筋數量≤靠肋梁標準區(qū)部位肋梁內的數量，且靠邊支座部位肋梁寬度≤靠肋梁標準區(qū)部位肋梁寬度。該方案同樣可以在保證結構安全的前提下進一步降低結構造價。

本發(fā)明的特征在于特征在于空心板沿短跨方向分為3個區(qū)，其中1個肋梁標準區(qū)和2個肋梁變窄區(qū)，2個肋梁變窄區(qū)位于肋梁標準區(qū)的兩側，肋梁標準區(qū)的總寬度＞其兩側任一肋梁變窄區(qū)的總寬度，且≥空心板短跨方向跨度的(也就是板長跨方向的受力寬度)40％，肋梁變窄區(qū)內肋梁寬度≤肋梁標準區(qū)內肋梁寬度，肋梁變窄區(qū)中肋梁內所配預應力筋的數量＜肋梁標準區(qū)中肋梁內的數量。申請人經多塊板的試算后發(fā)現，維持同樣的彎矩下降數值，長跨方向最大彎矩涉及范圍的相對寬度，大于短跨方向的對應值。長跨方向采用本方案后，可以進一步提高板的空心板、減少預應力筋用量和降低造價。

本發(fā)明的特征在于空心板中所配預應力筋為無粘結預應力筋或有粘結預應力筋或緩無粘結預應力筋，空心板中所配填充材料為平面形狀為正方形或長方形的箱體或者2根或2根以上管狀材料或片狀材料的組合。

本發(fā)明的特征在于2根或2根以上管狀材料或片狀材料通過連接件組合在一起，連接件為金屬或硬質塑料或水泥或木料制品。

本發(fā)明的特征在于塊間肋中配置預應力筋，所用預應力筋為無粘結預應力筋或有粘結預應力筋或緩粘結預應力筋。

本發(fā)明的一種肋寬變化的預應力空心板的施工方法是：該空心板為雙向板，該空心板包括板上層鋼筋、板下層鋼筋、肋梁、預應力筋、填充材料、混凝土、填充材料位于板上層鋼筋與板下層鋼筋之間，永久性埋在混凝土內，肋梁配有箍筋和預應力筋，板上層鋼筋分別布置在肋梁和填充材料的上部，板下層鋼筋分別布置在肋梁和填充材料的下部，空心板沿長跨方向設置2道區(qū)域分界線，區(qū)域分界線將空心板分為3個區(qū)，其中1個肋梁標準區(qū)和2個肋梁變窄區(qū)，2個肋梁變窄區(qū)位于肋梁標準區(qū)的兩側，肋梁標準區(qū)的總寬度≥其兩側任一肋梁變窄區(qū)的總寬度，且≥空心板長跨方向跨度的1/3，肋梁變窄區(qū)內肋梁寬度≤肋梁標準區(qū)內肋梁寬度，肋梁變窄區(qū)中肋梁內所配預應力筋的數量＜肋梁標準區(qū)中肋梁內的數量。

本發(fā)明的一種肋寬變化的預應力空心板的施工方法特征在于肋梁標準區(qū)中中間部位肋梁內預應力筋數量≥兩側部位肋梁內的數量，且中間部位肋梁寬度≥兩側部位肋梁寬度，肋梁變窄區(qū)中靠邊支座部位肋梁內預應力筋數量≤靠肋梁標準區(qū)部位肋梁內的數量，且靠邊支座部位肋梁寬度≤靠肋梁標準區(qū)部位肋梁寬度。

本發(fā)明的一種肋寬變化的預應力空心板的施工方法特征在于空心板沿短跨方向分為3個區(qū)，其中1個肋梁標準區(qū)和2個肋梁變窄區(qū)，2個肋梁變窄區(qū)位于肋梁標準區(qū)的兩側，肋梁標準區(qū)的總寬度＞其兩側任一肋梁變窄區(qū)的總寬度，且≥空心板短跨方向跨度的(也就是板長跨方向的受力寬度)40％，肋梁變窄區(qū)內肋梁寬度≤肋梁標準區(qū)內肋梁寬度，肋梁變窄區(qū)中肋梁內所配預應力筋的數量＜肋梁標準區(qū)中肋梁內的數量。

本發(fā)明的一種肋寬變化的預應力空心板的施工方法特征在于空心板中所配預應力筋為無粘結預應力筋或有粘結預應力筋或緩無粘結預應力筋，空心板中所配填充材料為平面形狀為正方形或長方形的箱體或者2根或2根以上管狀材料或片狀材料的組合。

采用上述方案后，本發(fā)明與現有技術相比具有以下有益效果：

本發(fā)明中充分利預應力和空心板技術的優(yōu)點，首先是空心率大、施工方便，其次是在滿足結構安全的前提下，盡量減少預應力筋的用量從而降低結構造價。這種空心板跨度大、重量輕，結構的可靠性、抗震性也較好，本發(fā)明具有很好的經濟性和適用性，對建筑技術的發(fā)展起促進作用。

(四)附圖說明

以下結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。

圖1是本發(fā)明一種肋寬變化的預應力空心板的剖面示意圖。

圖2是本發(fā)明空心板的短跨方向板平面分區(qū)示意圖。

圖3是本發(fā)明空心板中肋梁標準區(qū)的剖面圖。

圖4是本發(fā)明空心板中肋梁變窄區(qū)的剖面圖。

圖5是本發(fā)明空心板的長跨方向板平面分區(qū)示意圖。

圖6是本發(fā)明技術方案應用于圓形板時填充材料平面布置圖。

圖7是本發(fā)明技術方案應用于橢圓形板時填充材料平面布置圖。

圖8是本發(fā)明技術方案應用于異形板時填充材料平面布置圖。

圖9和圖10分別是2根管狀材料組合的平面圖和剖面圖

圖11和圖12分別是2根片狀材料組合的平面圖和剖面圖

圖中：1.板上層鋼筋，2.板下層鋼筋，3.肋梁，4.預應力筋，5.填充材料，6.混凝土，7.箍筋，8.區(qū)域分界線，9.肋梁標準區(qū)，10.肋梁變窄區(qū)，11.邊支座，12.管狀材料，13.片狀材料，14.連接件。

(五)具體實施方式

本發(fā)明是按照以下方式實現：

在圖1-圖4、圖6-圖8所示實施例中，一種肋寬變化的預應力空心板，該空心板為雙向板，該空心板包括板上層鋼筋(1)、板下層鋼筋(2)、肋梁(3)、預應力筋(4)、填充材料(5)、混凝土(6)、填充材料(5)位于板上層鋼筋(1)與板下層鋼筋(2)之間，永久性埋在混凝土(6)內，肋梁(3)配有箍筋(7)和預應力筋(4)，板上層鋼筋(1)分別布置在肋梁(3)和填充材料(5)的上部，板下層鋼筋(1)分別布置在肋梁(3)和填充材料(5)的下部，空心板沿長跨方向設置2道區(qū)域分界線(8)，區(qū)域分界線(8)將空心板分為3個區(qū)，其中1個肋梁標準區(qū)(9)和2個肋梁變窄區(qū)(10)，2個肋梁變窄區(qū)(10)位于肋梁標準區(qū)(9)的兩側，肋梁標準區(qū)(9)的總寬度≥其兩側任一肋梁變窄區(qū)(10)的總寬度，且≥空心板長跨方向跨度的1/3，肋梁變窄區(qū)(10)內肋梁寬度≤肋梁標準區(qū)(9)內肋梁寬度，肋梁變窄區(qū)(10)中肋梁內所配預應力筋(4)的數量＜肋梁標準區(qū)(9)中肋梁內的數量。該空心板不但可以應用于平面形狀為矩形的板，還可以應用于圓形、橢圓形和異形平面的板。

在圖3所示實施例中，肋梁標準區(qū)(9)中中間部位肋梁(3)內預應力筋(4)數量≥兩側部位肋梁(3)內的數量，且中間部位肋梁(3)寬度≥兩側部位肋梁(3)寬度。

在圖4所示實施例中，肋梁變窄區(qū)(9)中靠邊支座(11)部位肋梁(3)內預應力筋(4)數量≤靠肋梁標準區(qū)(9)部位肋梁(3)內的數量，且靠邊支座(11)部位肋梁(3)寬度≤靠肋梁標準區(qū)(9)部位肋梁(3)寬度。

在圖1、圖3-圖5所示實施例中，空心板沿短跨方向分為3個區(qū)，其中1個肋梁標準區(qū)(9)和2個肋梁變窄區(qū)(10)，2個肋梁變窄區(qū)(10)位于肋梁標準區(qū)(9)的兩側，肋梁標準區(qū)(9)的總寬度＞其兩側任一肋梁變窄區(qū)(10)的總寬度，且≥空心板短跨方向跨度的40％，肋梁變窄區(qū)(10)內肋梁寬度≤肋梁標準區(qū)(9)內肋梁寬度，肋梁變窄區(qū)(10)中肋梁內所配預應力筋(4)的數量＜肋梁標準區(qū)(9)中肋梁內的數量。

在圖1-圖12所示實施例中，空心板中所配預應力筋(4)為無粘結預應力筋或有粘結預應力筋或緩無粘結預應力筋，空心板中所配填充材料(5)為平面形狀為正方形或長方形的箱體或者2根或2根以上管狀材料(12)或片狀材料(13)的組合。

在圖9-圖12所示實施例中，2根或2根以上管狀材料(12)或片狀材料(13)通過連接件(14)組合在一起，連接件(14)為金屬或硬質塑料或水泥或木料制品。

在圖1-圖4、圖6-圖8所示實施例中，一種肋寬變化的預應力空心板的施工方法，該空心板為雙向板，該空心板包括板上層鋼筋(1)、板下層鋼筋(2)、肋梁(3)、預應力筋(4)、填充材料(5)、混凝土(6)、填充材料(5)位于板上層鋼筋(1)與板下層鋼筋(2)之間，永久性埋在混凝土(6)內，肋梁(3)配有箍筋(7)和預應力筋(4)，板上層鋼筋(1)分別布置在肋梁(3)和填充材料(5)的上部，板下層鋼筋(1)分別布置在肋梁(3)和填充材料(5)的下部，空心板沿長跨方向設置2道區(qū)域分界線(8)，區(qū)域分界線(8)將空心板分為3個區(qū)，其中1個肋梁標準區(qū)(9)和2個肋梁變窄區(qū)(10)，2個肋梁變窄區(qū)(10)位于肋梁標準區(qū)(9)的兩側，肋梁標準區(qū)(9)的總寬度≥其兩側任一肋梁變窄區(qū)(10)的總寬度，且≥空心板長跨方向跨度的1/3，肋梁變窄區(qū)(10)內肋梁寬度≤肋梁標準區(qū)(9)內肋梁寬度，肋梁變窄區(qū)(10)中肋梁內所配預應力筋(4)的數量＜肋梁標準區(qū)(9)中肋梁內的數量。該空心板不但可以應用于平面形狀為矩形的板，還可以應用于圓形、橢圓形和異形平面的板。

在圖3、圖4所示實施例中，一種肋寬變化的預應力空心板的施工方法，肋梁標準區(qū)(9)中中間部位肋梁(3)內預應力筋(4)數量≥兩側部位肋梁(3)內的數量，且中間部位肋梁(3)寬度≥兩側部位肋梁(3)寬度，肋梁變窄區(qū)(9)中靠邊支座(11)部位肋梁(3)內預應力筋(4)數量≤靠肋梁標準區(qū)(9)部位肋梁(3)內的數量，且靠邊支座(11)部位肋梁(3)寬度≤靠肋梁標準區(qū)(9)部位肋梁(3)寬度。

在圖1、圖3-圖5所示實施例中，一種肋寬變化的預應力空心板的施工方法，空心板沿短跨方向分為3個區(qū)，其中1個肋梁標準區(qū)(9)和2個肋梁變窄區(qū)(10)，2個肋梁變窄區(qū)(10)位于肋梁標準區(qū)(9)的兩側，肋梁標準區(qū)(9)的總寬度＞其兩側任一肋梁變窄區(qū)(10)的總寬度，且≥空心板短跨方向跨度的40％，肋梁變窄區(qū)(10)內肋梁寬度≤肋梁標準區(qū)(9)內肋梁寬度，肋梁變窄區(qū)(10)中肋梁內所配預應力筋(4)的數量＜肋梁標準區(qū)(9)中肋梁內的數量。

在圖1-圖12所示實施例中，一種肋寬變化的預應力空心板的施工方法，空心板中所配預應力筋(4)為無粘結預應力筋或有粘結預應力筋或緩無粘結預應力筋，空心板中所配填充材料(5)為平面形狀為正方形或長方形的箱體或者2根或2根以上管狀材料(12)或片狀材料(13)的組合。