CN104763054B - 一种装配整体式正交正放混合型钢网格盒式结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种装配整体式正交正放混合型钢网格盒式结构，包括矩形的网格式楼盖以及竖直固定的支撑柱。其中，支撑柱沿网格式楼盖的四周边缘等间距分布，并与网格式楼盖的边缘相固定；网格式楼盖由刚连接双十字单元、过渡连接双十字单元以及一般连接双十字单元混合正交正放组成刚连接双十字单元由网格式楼盖的四周边缘处垂直地向网格式楼盖的中间处延伸，再与过渡连接双十字单元以及一般连接双十字单元依次对接。该网格盒式结构能够使网格式楼盖内部形成全空腹结构，同时也能够使网格式楼盖结构强度高不易变形，适应于较大跨度的结构要求，具有较好的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑结构，尤其是一种装配整体式的正交正放混合型的钢网格盒式结构。
背景技术
随着我国钢产量日益增大，建筑工程采用钢结构体系的工程日渐增多，2007起，研制者提出一系列专利技术，如《装配整体式多层大跨度双向多跨空间钢网格盒式结构建筑》（ZL201210144537.6）等这些空间钢网格盒式结构的横向空腹夹层板楼盖，是由单一的T型钢作上、下弦通过以方钢管作“剪力键”连接成钢空腹梁，它们正交正放或正交斜放形成钢空腹夹层板楼盖后，其周边与钢网格墙架柱刚性连接形成空间钢网格盒式结构，由于其抗侧刚度大幅度地提高，通过理论与科学试验分析和工程试验检验，国家标准（GB50011-2010）第六、八章有关“单跨多层建筑不应或不宜用单跨框架”规定可以突破，这是空间钢网格盒式结构具有空间三维受力，整体刚度和抗侧刚度大幅度提高起到的作用，但当单跨多层楼盖跨度Ly≥24m以后，周边与柱刚连接处，楼盖周边网格负弯矩极大，原专利采用工字形实腹钢梁取代T型钢上、下弦这种构造有碍空腹楼盖中部作空调层使用的功能布局。另一方面，当跨度大后，周边上、下弦杆局部弯矩亦大，仅仅增加T型钢腹板厚度，很难解决局部弯矩造成T型钢腹板的受弯压屈，从而有碍跨度L＞24m以上空间钢网格盒式结构在多层（2层~4层）大跨度（Ly＞24m）公共与工业建筑中全面推广应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的空间钢网格盒式结构在跨度较大时，周边支撑处负弯矩较大，采用的实腹钢工字梁会降低楼盖的空腹性能。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种装配整体式正交正放混合型钢网格盒式结构，包括矩形的网格式楼盖以及竖直固定的支撑柱；支撑柱沿网格式楼盖的四周边缘等间距分布，并与网格式楼盖的边缘相固定；网格式楼盖由刚连接双十字单元、过渡连接双十字单元以及一般连接双十字单元混合正交正放组成；刚连接双十字单元由四根H型钢连接弦杆和四根T型钢连接弦杆构成上下两个十字单元，且在同一十字单元中两根H型钢连接弦杆所在直线与两根T型钢连接弦杆所在直线相垂直，并在上下两个十字单元的中心处竖直设有一根刚连接剪力键，上下两个十字单元对应位置处的上下两根弦杆相同；过渡连接双十字单元由两根H型过渡连接弦杆和六根T型过渡连接弦杆构成上下两个十字单元，且两根H型过渡连接弦杆分别位于上下两个十字单元中，并在上下两个十字单元的中心处竖直设有一根过渡连接剪力键，上下两根H型过渡连接弦杆的位置上下对应；一般连接双十字单元由八根T型一般连接弦杆构成上下两个十字单元，并在上下两个十字单元的中心处竖直设有一根一般连接剪力键；刚连接双十字单元由网格式楼盖的四周边缘处垂直地向网格式楼盖的中间处延伸，再与过渡连接双十字单元以及一般连接双十字单元依次对接，且H型钢连接弦杆与H型过渡连接弦杆相对接，T型过渡连接弦杆与T型一般连接弦杆相对接；支撑柱上平行设有与两根H型钢连接弦杆或两根T型一般连接弦杆相对接的两根对接弦杆，对接弦杆对应为H型钢或T型钢。
采用刚连接双十字单元由网格式楼盖的四周边缘处垂直地向网格式楼盖的中间处延伸，再与过渡连接双十字单元以及一般连接双十字单元依次对接，利用H型钢对接在网格式楼盖的四周边缘处的强受力点处，不仅能够避免使用现有的实腹钢工字梁代替上下两根弦杆的结构，使网格式楼盖内部形成全空腹结构，同时也能够避免使用现有的T型钢在承受较强的钢性力时出现腹板变形，使网格式楼盖结构强度高不易变形，适应于较大跨度的结构要求；采用刚连接双十字单元、过渡连接双十字单元以及一般连接双十字单元混合正交正放构成网格式楼盖，不仅使网格式楼盖结构强度较高，也能够节省采用一根工字钢代替上下两根弦杆时的用钢量。
作为本发明的进一步限定方案，网格式楼盖各条边缘的中点处所延伸的刚连接双十字单元数量多于中点两侧所延伸的刚连接双十字单元数量，且在网格式楼盖的四个顶角处只设置一般连接双十字单元。将网格式楼盖各条边缘的中点处所延伸的刚连接双十字单元数量设置为多于中点两侧所延伸的刚连接双十字单元数量，能够结合网格式楼盖的受力特点合理分布刚连接双十字单元、过渡连接双十字单元以及一般连接双十字单元，有效避免了不必要的钢材浪费。
作为本发明的进一步改进方案，相邻两根支撑柱之间设有两根平行的T型钢弦杆。采用T型钢弦杆能够提高支撑柱之间的结构强度。
作为本发明的进一步改进方案，支撑柱上竖直设有支撑在上下两根T型钢弦杆之间的柱上加强筋板。采用柱上加强筋板能够有效提高两根T型钢弦杆的结构强度。
作为本发明的进一步改进方案，支撑柱上竖直设有支撑在上下两根对接弦杆之间的对接支撑板。采用对接支撑板能够有效提高两根对接弦杆的结构强度。
作为本发明的进一步改进方案，刚连接剪力键上竖直设有支撑在上下两根H型钢连接弦杆之间的刚连接支撑槽型钢。采用刚连接支撑槽型钢能够有效提高两根H型钢连接弦杆的结构强度。
作为本发明的进一步改进方案，过渡连接剪力键上竖直设有支撑在上下两根H型过渡连接弦杆之间的过渡连接支撑槽钢，以及竖直支撑在上下两根T型过渡连接弦杆之间的过渡连接支撑筋板。采用过渡连接支撑槽钢和过渡连接支撑筋板能够分别对H型过渡连接弦杆和T型过渡连接弦杆进行结构加强。
作为本发明的进一步改进方案，一般连接剪力键上竖直设有支撑在上下两根T型一般连接弦杆之间的一般连接支撑筋板。采用一般连接支撑筋板能够有效提高T型一般连接弦杆的结构强度。
作为本发明的进一步改进方案，刚连接双十字单元、过渡连接双十字单元以及一般连接双十字单元中上十字单元的弦杆顶面均固定设有凸出的销钉。采用销钉能够方便将混凝土层固定在上十字单元的顶部。
作为本发明的进一步限定方案，刚连接剪力键、过渡连接剪力键以及一般连接剪力键均为方钢管。采用方钢管作为剪力键能够从四个方向满足剪力支撑需求。
本发明的有益效果在于：（1）采用刚连接双十字单元由网格式楼盖的四周边缘处垂直地向网格式楼盖的中间处延伸，再与过渡连接双十字单元以及一般连接双十字单元依次对接，利用H型钢对接在网格式楼盖的四周边缘处的强受力点处，不仅能够避免使用现有的实腹钢工字梁代替上下两根弦杆的结构，使网格式楼盖内部形成全空腹结构，同时也能够避免使用现有的T型钢在承受较强的钢性力时出现腹板变形，使网格式楼盖结构强度高不易变形，，适应于较大跨度的结构要求；（2）采用刚连接双十字单元、过渡连接双十字单元以及一般连接双十字单元混合正交正放构成网格式楼盖，不仅使网格式楼盖结构强度较高，也能够节省采用一根工字钢代替上下两根弦杆时的用钢量。
附图说明
图1为本发明的楼盖顶部整体结构示意图；
图2为本发明的盒式结构侧面结构视图；
图3为本发明的双十字单元对接结构示意图；
图4为本发明的一般连接双十字单元结构示意图。
具体实施方式
如图1-4所示，本发明的装配整体式正交正放混合型钢网格盒式结构包括：矩形的网格式楼盖1以及竖直固定的支撑柱2。
其中，支撑柱2沿网格式楼盖1的四周边缘等间距分布，并与网格式楼盖1的边缘相固定；网格式楼盖1由刚连接双十字单元3、过渡连接双十字单元4以及一般连接双十字单元5混合正交正放组成；由支撑柱2和网格式楼盖1共同构成盒式结构。
刚连接双十字单元3由四根H型钢连接弦杆6和四根T型钢连接弦杆7构成上下两个十字单元，且在同一十字单元中两根H型钢连接弦杆6所在直线与两根T型钢连接弦杆7所在直线相垂直，并在上下两个十字单元的中心处竖直设有一根刚连接剪力键12，上下两个十字单元对应位置处的上下两根弦杆相同；过渡连接双十字单元4由两根H型过渡连接弦杆17和六根T型过渡连接弦杆19构成上下两个十字单元，且两根H型过渡连接弦杆17分别位于上下两个十字单元中，并在上下两个十字单元的中心处竖直设有一根过渡连接剪力键20，上下两根H型过渡连接弦杆17的位置上下对应；一般连接双十字单元5由八根T型一般连接弦杆26构成上下两个十字单元，并在上下两个十字单元的中心处竖直设有一根一般连接剪力键29。网格式楼盖1由这三种双十字单元安装结构强度需要混合正交正放构成内部全空腹结构，使网格式楼盖1在强受力点处采用刚连接双十字单元3具有较高的结构强度，而在弱受力点处采用一般连接双十字单元5能够有效节省用钢量，如图1网格中粗实线处采用的是H型钢，即采用刚连接双十字单元3进行对接，并在粗实线顶端设有与刚连接双十字单元3对接的过渡连接双十字单元4。
刚连接双十字单元3由网格式楼盖1的四周边缘处垂直地向网格式楼盖1的中间处延伸，再与过渡连接双十字单元4以及一般连接双十字单元5依次对接，且H型钢连接弦杆6与H型过渡连接弦杆17相对接，T型过渡连接弦杆19与T型一般连接弦杆26相对接；支撑柱2上平行设有与两根H型钢连接弦杆6或两根T型一般连接弦杆26相对接的两根对接弦杆16，对接弦杆16对应为H型钢或T型钢。
在网格式楼盖1各条边缘的中点处所延伸的刚连接双十字单元3数量设置为多于中点两侧所延伸的刚连接双十字单元3数量，且在网格式楼盖1的四个顶角处只设置一般连接双十字单元5。由于网格式楼盖1四周边缘的中间点处受到的钢性力较强，而位于网格式楼盖1的四个顶角处的钢性力较小，从而结合网格式楼盖1的受力特点合理分布刚连接双十字单元3、过渡连接双十字单元4以及一般连接双十字单元5，来避免了不必要的钢材浪费。
如图3和4所示，在相邻两根支撑柱2之间设有两根平行的T型钢弦杆25；在支撑柱2上竖直设有支撑在上下两根T型钢弦杆25之间的柱上加强筋板24；在支撑柱2上竖直设有支撑在上下两根对接弦杆16之间的对接支撑板23；在刚连接剪力键12上竖直设有支撑在上下两根H型钢连接弦杆6之间的刚连接支撑槽型钢8；在过渡连接剪力键20上竖直设有支撑在上下两根H型过渡连接弦杆17之间的过渡连接支撑槽钢18，以及竖直支撑在上下两根T型过渡连接弦杆19之间的过渡连接支撑筋板21；在一般连接剪力键29上竖直设有支撑在上下两根T型一般连接弦杆26之间的一般连接支撑筋板27；在刚连接双十字单元3、过渡连接双十字单元4以及一般连接双十字单元5中上十字单元的弦杆顶面均固定设有凸出的销钉13，能够方便将混凝土层14固定在各个双十字单元的顶部；刚连接剪力键12、过渡连接剪力键20以及一般连接剪力键29均为方钢管。
本发明中的H型钢连接弦杆6和H型过渡连接弦杆17采用型号尺寸相同的H型钢；T型过渡连接弦杆19和T型一般连接弦杆26采用型号尺寸相同的T型钢；对接弦杆16的型号根据与其对接的弦杆型号进行选择；在具体实施时H型钢采用的是H300×250×8×12，T型钢采用的是T300×250×8×12，方钢管采用的是口280×8，在进行各个弦杆对接时采用高强螺栓11将连接板10固定安装在腹板的阵列式通孔15上，再对各个对接边缘处进行现场焊接。
Claims (10)
1.一种装配整体式正交正放混合型钢网格盒式结构，其特征在于：包括矩形的网格式楼盖（1）以及竖直固定的支撑柱（2）；所述支撑柱（2）沿网格式楼盖（1）的四周边缘等间距分布，并与网格式楼盖（1）的边缘相固定；所述网格式楼盖（1）由刚连接双十字单元（3）、过渡连接双十字单元（4）以及一般连接双十字单元（5）混合正交正放组成；所述刚连接双十字单元（3）由四根H型钢连接弦杆（6）和四根T型钢连接弦杆（7）构成上下两个十字单元，且在同一十字单元中两根H型钢连接弦杆（6）所在直线与两根T型钢连接弦杆（7）所在直线相垂直，并在上下两个十字单元的中心处竖直设有一根刚连接剪力键（12），上下两个十字单元对应位置处的上下两根弦杆相同；所述过渡连接双十字单元（4）由两根H型过渡连接弦杆（17）和六根T型过渡连接弦杆（19）构成上下两个十字单元，且两根H型过渡连接弦杆（17）分别位于上下两个十字单元中，并在上下两个十字单元的中心处竖直设有一根过渡连接剪力键（20），上下两根H型过渡连接弦杆（17）的位置上下对应；所述一般连接双十字单元（5）由八根T型一般连接弦杆（26）构成上下两个十字单元，并在上下两个十字单元的中心处竖直设有一根一般连接剪力键（29）；所述刚连接双十字单元（3）由网格式楼盖（1）的四周边缘处垂直地向网格式楼盖（1）的中间处延伸，再与过渡连接双十字单元（4）以及一般连接双十字单元（5）依次对接，且H型钢连接弦杆（6）与H型过渡连接弦杆（17）相对接，T型过渡连接弦杆（19）与T型一般连接弦杆（26）相对接；所述支撑柱（2）上平行设有与两根H型钢连接弦杆（6）或两根T型一般连接弦杆（26）相对接的两根对接弦杆（16），所述对接弦杆（16）对应为H型钢或T型钢。
2.根据权利要求1所述的装配整体式正交正放混合型钢网格盒式结构，其特征在于：所述网格式楼盖（1）各条边缘的中点处所延伸的刚连接双十字单元（3）数量多于中点两侧所延伸的刚连接双十字单元（3）数量，且在网格式楼盖（1）的四个顶角处只设置一般连接双十字单元（5）。
3.根据权利要求1所述的装配整体式正交正放混合型钢网格盒式结构，其特征在于：相邻两根支撑柱（2）之间设有两根平行的T型钢弦杆（25）。
4.根据权利要求3所述的装配整体式正交正放混合型钢网格盒式结构，其特征在于：所述支撑柱（2）上竖直设有支撑在上下两根T型钢弦杆（25）之间的柱上加强筋板（24）。
5.根据权利要求1所述的装配整体式正交正放混合型钢网格盒式结构，其特征在于：所述支撑柱（2）上竖直设有支撑在上下两根对接弦杆（16）之间的对接支撑板（23）。
6.根据权利要求1所述的装配整体式正交正放混合型钢网格盒式结构，其特征在于：所述刚连接剪力键（12）上竖直设有支撑在上下两根H型钢连接弦杆（6）之间的刚连接支撑槽型钢（8）。
7.根据权利要求1所述的装配整体式正交正放混合型钢网格盒式结构，其特征在于：所述过渡连接剪力键（20）上竖直设有支撑在上下两根H型过渡连接弦杆（17）之间的过渡连接支撑槽钢（18），以及竖直支撑在上下两根T型过渡连接弦杆（19）之间的过渡连接支撑筋板（21）。
8.根据权利要求1所述的装配整体式正交正放混合型钢网格盒式结构，其特征在于：所述一般连接剪力键（29）上竖直设有支撑在上下两根T型一般连接弦杆（26）之间的一般连接支撑筋板（27）。
9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的装配整体式正交正放混合型钢网格盒式结构，其特征在于：所述刚连接双十字单元（3）、过渡连接双十字单元（4）以及一般连接双十字单元（5）中上十字单元的弦杆顶面均固定设有凸出的销钉（13）。
10.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的装配整体式正交正放混合型钢网格盒式结构，其特征在于：所述刚连接剪力键（12）、过渡连接剪力键（20）以及一般连接剪力键（29）均为方钢管。
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