[发明专利]自承载均质双轴混凝土层的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及轻质双轴平板混凝土层(slab)系统的设计、建造及实施，该系统包括设计和制作成使得该系统的部分的后张促进形成成品层结构的半预制件。该成品层结构是均质且在执行过程中无需临时支撑架即可获得。在不使用临时支撑架时，现有技术不能获得均质双轴层，而本发明以一种简单且经济的方式解决了这些问题。应用范围的增大将会提高建造速度，通过减少材料也会增加环境效益。

背景技术

基于功能和执行的相关标准，混凝土层可以认定为三大主要类：完全现场进行浇注的混凝土层；成品的预制件或半预制件。每一主要类分为标准(软钢)钢筋层(reinforced slab)或者应力硬钢层(stressed hard steel slabs)，实心或空心/轻质层，以及单向或双向(oneway or two-way)制作的层。后张法(PT，post-tension)应用在全浇注混凝土层(finished concreted slab)，而前张法(pre-tension)应用在预制中。与本系统发展具有相关的关联的仅为轻质双轴板层(plate slab)。

在建筑地全浇注混凝土层需要脚手架，钢筋可以放置其中并浇注混凝土。在混凝土固化时，通过采用钢筋束(tendon)，该混凝土层不能前张，但是可以后张。固化后，可以移除框架。主要缺陷是水平脚手架和临时垂直支撑架昂贵且费时。

预制件是在工厂进行100％浇注混凝土的成品的功能元件，并将其运输到建筑地，在建筑地进行建立而不使用任何临时支撑架。该成品的最后的预制件的缺陷是：相对于在建筑地进行完全或者部分浇注混凝土层，该预制件的每一定义为单向跨距(one-way spanning)元件，并且仅可以用于获得单一方向的层跨距，该预制件可以在两个方向上加强承载(carry)。全预制件是独立的部分，并且可能也有振动、声音以及通用泄露等问题，这是为什么一般需要其他的方法的原因。

半预制件在工厂里制作或者在建筑地靠近制作，并且一般包括轴承钢加劲梁和混凝土底板，该混凝土底板包括基础的钢筋，使在一个方向上的运输和实施过程中元件能支撑自己本身的重量。

并排放置半预制件可以取代传统的框架的水平部分，并且在现场浇注混凝土时，最后加入钢筋之后，就可获得均质层-并且如果在两个方向上连续加入钢筋就形成了双轴的。

尽管通过使用半预制件可以省去框架的水平部分，但是仍然需要垂直部分，即临时支撑架，因为在浇注混凝土和固化的过程中半预制件的承载能力一般为1-2m。临时支撑架的成本为成品层的价格的30-35％。此外，建造过程耗时，并且需要劳动力去建立和移除支撑架。

为了能进行运作，半预制件具有大约6cm高度的混凝土底部。该底部运用时有微弱的预应力，但是效果有限，并且由于该混凝土底部的有限高度，该底部仅能少量地增加跨距。而由于最小负载和优化空间间隔的期望，该混凝土底部的高度不可能增加。基本问题是如何使半预制件具有足够的强度和硬度以在较大跨距承载-或者与成品层一样的跨距-直到最后浇注的混凝土已经固化且已经加入了工作负载。

钢轮廓(profile)是一种理论上的解决方案，是吸引注意力到这类例子的原因。

一些专利申请(例如EP0794042)描述了钢梁，该钢梁放置在预制混凝土面板的表面上方，并且通过不同的方式与混凝土层连接。在层上放置钢梁，以加强层内的连续钢，但是该连接并不能保证钢轮廓与混凝土层之间具有足够的必需的作用力进行传递，另外，钢梁本身的效果也远远不够。

钢梁的较低的边缘(flange)放置在混凝土板(plate)的上方，这样不封装到混凝土板内。剩下的混凝土表面太薄而不稳定，并且钢与混凝土之间的接触表面太差而不能传递必要的剪切力(shear forces)。因为增加板的厚度是不可想象且不现实的，因此打消了采用这种板类型的基本思路。

事实胜于雄辩-示出了确切的采用常规钢的标准例子：

层的厚度300m＝>需要的层跨距30×厚度＝9m。

可用高度＝300-60-60＝180m＝>可能的INP 180(仅相关的细长轮廓外形(slim profile))

一次性力矩(Disposable momen)的最大值M＝W×f，yd＝160000×180×10E-6＝29kNm/轮廓。