CN105863138B - 3d打印桁架空心楼板中暗梁结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3D打印桁架空心楼板及其施工方法，其中3D打印桁架空心楼板包括：复数个具有空心桁架结构的预制楼板单元，所述桁架结构的两端形成有加强腔体，所述加强腔体内填充有混凝土；以及设于复数个所述预制楼板单元顶面的混凝土叠合层。将桁架体系应用于楼板体系之中，且该桁架体系可以采用3D打印机整体打印成型，同时充分发挥了3D打印材料的性能，受力更合理，中空的桁架楼板自重更轻，所用材料更绿色环保；楼板成型过程中自动化程度高，不需要任何模板即可完成，工艺简单、现场作业少、节省了大量的人工和材料，生产过程中不产生建筑垃圾。

Description

3D打印桁架空心楼板中暗梁结构
技术领域
本发明涉及建筑领域，尤其涉及一种3D打印桁架空心楼板中暗梁结构。
背景技术
在所有的建筑结构中，楼板是承担功能荷载的主要构件，是建筑物实现其建筑功能的核心，也是建筑物结构体系的重要组成部分，对结构的整体性、舒适性均起着非常重要的作用。但是，现阶段楼板绝大多数建筑采用钢筋混凝土楼板，具有自重大、施工工艺复杂、现场作业多等缺点，同时存在开裂、漏水等质量通病。随着3D打印技术在建筑领域的应用，尤其是3D打印技术建筑油墨的材料性能有了很大的提高，为3D打印技术在楼板结构中的应用提供了可能。为解决钢筋混凝土楼板，采用具有空心桁架结构的预制楼板单元，但是采用空心的预制楼板单元又存在结构强度不足的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种3D打印桁架空心楼板中暗梁结构，解决采用空心预制楼板单元存在的结构强度不足的问题。
为实现上述技术效果，本发明公开了一种3D打印桁架空心楼板中暗梁结构，包括：
复数个并排设置且具有空心桁架结构的预制楼板单元，所述预制楼板单元采用3D打印技术制作而成，所述预制楼板单元的两端形成有加强腔体；
埋设于所述预制楼板单元内的钢筋网片；
埋设于所述预制楼板单元内且位于所述加强腔体处的箍筋，所述箍筋和所述钢筋网片间隔设置；
插设于所述加强墙体内的纵筋，通过所述箍筋箍住所述纵筋；以及
浇筑于所述加强腔体内的混凝土，通过所浇筑的混凝土锚固所述纵筋，形成了暗梁。
本发明3D打印桁架空心楼板中暗梁结构的进一步改进在于，所述预制楼板单元包括：
相互平行设置的上翼缘板和下翼缘板；
设于所述上翼缘板和所述下翼缘板两端的侧板；以及
设于所述上翼缘板和所述下翼缘板之间的多道斜向桁架腹板；
其中：所述上翼缘板和所述下翼缘板之间由所述桁架腹板分隔形成多个桁架空腔。
本发明3D打印桁架空心楼板中暗梁结构的进一步改进在于，所述上翼缘板的长度小于所述下翼缘板的长度，所述侧板包括垂直连接于所述下翼缘板的垂直段和斜向连接于所述上翼缘板的斜向段。
本发明3D打印桁架空心楼板中暗梁结构的进一步改进在于，所述桁架空腔的两端设有封闭所述桁架空腔的分隔板。
本发明3D打印桁架空心楼板中暗梁结构的进一步改进在于，所述预制楼板单元包括相互堆砌的多个砌体，所述砌体采用3D打印技术制作而成，所述砌体间埋设有所述钢筋网片，所述砌体内埋设有所述箍筋。
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
将桁架体系应用于楼板体系之中，且该桁架体系可以采用3D打印机整体打印成型，同时充分发挥了3D打印材料的性能，受力更合理，中空的桁架楼板自重更轻，所用材料更绿色环保；楼板成型过程中自动化程度高，不需要任何模板即可完成，工艺简单、现场作业少、节省了大量的人工和材料，生产过程中不产生建筑垃圾。在预制楼板单元的两端形成暗梁结构，能够有效提高预制楼板单元的结构强度，以满足施工中对楼板强度的要求。由于采用了3D打印技术一体成型，预制楼板单元的表面上形成连续的凹凸纹路，增加了预制楼板单元与加强腔体内浇注的混凝土之间的连接强度，相比平滑的表面，增大了摩擦力，提高了结合强度，提高了楼板的荷载强度。
附图说明
图1为本发明3D打印桁架空心楼板的结构示意图；
图2为本发明3D打印桁架空心楼板的不带暗梁的预制楼板单元剖面图；
图3为本发明3D打印桁架空心楼板的预制楼板单元的一层砌体的施工示意图；
图4为本发明3D打印桁架空心楼板的预制楼板单元的钢筋的放置施工示意图；
图5为本发明3D打印桁架空心楼板的预制楼板单元的再一层砌体的施工示意图；
图6为本发明3D打印桁架空心楼板的带暗梁的预制楼板单元剖面图；
图7为本发明3D打印桁架空心楼板的钢筋网片构造图；以及
图8为本发明3D打印桁架空心楼板的拼接的剖面图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种3D打印桁架空心楼板中暗梁结构，用于在3D打印的预制楼板单元上形成暗梁，以提高预制楼板单元的结构强度，增大由预制楼板单元所形成的楼板的承重能力。参阅图1和图2，其中，图1显示了本发明3D打印桁架空心楼板的结构示意图，图2显示了本发明3D打印桁架空心楼板的不带暗梁的预制楼板单元剖面图。结合图1和图2所示，本发明3D打印桁架空心楼板包括:预制楼板单元1、暗梁2、以及叠合层3。
复数个具有空心桁架结构的预制楼板单元1并排设置，预制楼板单元1包括：相互平行设置的上翼缘板11和下翼缘板12；设于上翼缘板11和下翼缘板12两端的侧板13；以及设于上翼缘板11和下翼缘板12之间的多道斜向桁架腹板14；其中：上翼缘板11和下翼缘板12之间由桁架腹板14分隔形成多个桁架空腔15，具有减轻自重的效果；在本实施例中，优选地，桁架腹板14与上翼缘板11成45度夹角。上翼缘板11的长度小于下翼缘板12的长度，侧板13包括垂直连接于下翼缘板12的垂直段和斜向连接于上翼缘板11的斜向段。两个相同的预制楼板单元1沿长度方向对接放置时形成一对接空间，用于楼板之间接缝混凝土的浇筑，增加整体性，防止漏水；
进一步地，桁架空腔15的两端设有封闭桁架空腔15的分隔板。
参阅图3，显示了本发明3D打印桁架空心楼板的预制楼板单元的一层砌体的施工示意图；参阅图4，显示了本发明3D打印桁架空心楼板的预制楼板单元的钢筋的放置施工示意图；参阅图5，显示了本发明3D打印桁架空心楼板的预制楼板单元的再一层砌体的施工示意图；以及参阅图7，显示了本发明3D打印桁架空心楼板的暗梁钢筋网片构造图。结合图3、图4、图5和图7所示，预制楼板单元1还包括：间隔设置的钢筋网片24。
参阅图6，显示了本发明3D打印桁架空心楼板的带暗梁的预制楼板单元剖面构造图。结合图6所示，预制楼板单元1的两端形成有加强腔体，加强腔体内填充有混凝土，形成暗梁2，预制楼板单元1的内部设有桁架空腔15，楼板的所有荷载由预制楼板单元1传递到暗梁2上，均由暗梁2承担，通过暗梁2增加预制楼板单元的结构强度，使得楼板的承重能力增大。暗梁2还包括纵筋22，沿着3D打印桁架空心楼板的长度方向插设于暗梁2的加强腔体内，箍筋21箍设于纵筋22的外围。在本实施例中，一个暗梁2中设置了五个纵筋22，优选地，五个纵筋22分别插设在加强腔体，用箍筋21圈住纵筋22，形成六边形，但并不以此为限，在实际应用中，可根据加强腔体的尺寸，纵筋的数量、尺寸及其设置方式也可作相应的改变。
参阅图8，显示了本发明3D打印桁架空心楼板的拼接的剖面图。结合图1所示，复数个预制楼板单元1并排设置，于预制楼板单元1顶面的浇筑混凝土叠合层3。
本发明3D打印桁架空心楼板的施工方法包括：采用3D打印技术制作预制楼板单元1，预制楼板单元1的两端形成加强腔体；于加强腔体插设钢筋并浇筑混凝土，形成暗梁2；将复数个预制楼板单元1并排地铺设于待形成的楼板处，于预制楼板单元1的上表面浇筑混凝土，形成楼板。
参阅图2，显示了本发明3D打印桁架空心楼板的预制楼板单元剖面图。进一步地，预制楼板单元1包括：相互平行设置的上翼缘板11和下翼缘板12；设于上翼缘板11和下翼缘板12两端的侧板13，进一步地，将上翼缘板11的长度设成小于下翼缘板12的长度，将侧板13分成垂直连接于下翼缘板12的垂直段和斜向连接于上翼缘板11的斜向段，两个相同的预制楼板单元1沿长度方向对接放置时形成一对接空间，方便楼板之间接缝混凝土的浇筑，增加整体性，防止漏水；以及设于上翼缘板11和下翼缘板12之间的多道斜向桁架腹板14，其中：上翼缘板11和下翼缘板12之间由桁架腹板14分隔形成多个桁架空腔15，具有减轻自重的效果；在本实施例中，优选地，桁架腹板14与上翼缘板11成45度夹角。
参阅图3至图5，显示了本发明3D打印桁架空心楼板的预制楼板单元的砌体结构的施工示意图。结合图2至图5所示，预制楼板单元1包括多个相互叠设的砌体结构111，砌体结构111采用3D打印成型，且每层砌体结构111的形状适配于预制楼板单元1。
采用3D打印技术制作预制楼板单元1，包括：
a、如图3所示，采用3D打印技术制作形状适配于预制楼板单元1的一层砌体111至预埋标高处；
b、如图4所示，于该层砌体111的顶部设置钢筋网片24，钢筋网片24的形状适配于预制楼板单元1；
c、如图5所示，采用3D打印技术于该层砌体111的顶部再制作一层砌体；
d、重复步骤b、c，至预制楼板单元1的设计标高，完成预制楼板单元1的制作。
进一步地，采用3D打印技术制作预制楼板单元1时，于第一层砌体的底面和最后一层砌体的顶面制作封闭桁架空腔15的分隔板。
参阅图6，显示了本发明3D打印桁架空心楼板的暗梁构造图。结合图6所示，于预制楼板单元1的两端侧形成有加强腔体，于加强腔体内插设钢筋并浇筑混凝土形成暗梁2。3D打印桁架空心楼板的所有荷载由预制楼板单元1传递到暗梁2上，均由暗梁2承担。通过暗梁2增加空心预制楼板单元的结构强度，使得楼板的承重能力增大。
暗梁2的施工方法包括：由上翼缘板11、下翼缘板12、侧板13和桁架腹板14围合形成加强腔体，加强腔体在预制楼板单元1的两端；于加强腔体内插设钢筋；以及于加强腔体内浇筑混凝土23。进一步地，纵筋22沿着3D打印预制楼板单元空心楼板的插设于加强腔体内，在纵筋22的外围设有箍筋21，箍筋21箍住纵筋22，然后在加强腔体灌注混凝土23，使得纵筋22和箍筋21在加强腔体内锚固形成暗梁2。在本实施例中，一个暗梁2中设置了五个纵筋22，优选地，五个纵筋22分别插设在加强腔体的角，用箍筋21圈住纵筋22，形成六边形，但并不以此为限，在实际应用中，可根据加强腔体的尺寸，纵筋的数量、尺寸及其设置方式也可作相应的改变。
参阅图7，显示了本发明3D打印桁架空心楼板的暗梁钢筋网片构造图。结合图7所示，钢筋网片24设于预制楼板单元1内，且垂直暗梁2的方向，钢筋网片24与暗梁2的箍筋21间隔设置。具体地，结合图3至图5，预制楼板单元1的砌体和钢筋的施工方式，先打印一层砌体结构111，然后设置钢筋网片24，钢筋网片24在打印过程中分层间隔摆放，接着再打印一层砌体结构111，重复直到达到预设标高。
参阅图8，显示了本发明3D打印桁架空心楼板的拼接的剖面图。将复数个预制楼板单元1并排地铺设于待形成的楼板处，侧板13对接，形成对接槽，现场对接安装完成后，在复数个铺设排列的3D打印桁架空心楼板的预制楼板单元1上翼缘板11上表面浇筑钢筋混凝土以形成混凝土叠合层3，使得复数个预制楼板单元1形成完整可靠的楼板体系。
进一步地，预制楼板单元1的表面形成有凹凸纹路，通过凹凸纹路增加预制楼板单元1与加强腔体内的混凝土之间的连接强度，相比平滑的内表面，增大了摩擦力，提高了结合强度，避免了脱壳现象。
本发明3D打印桁架空心楼板及其施工方法的有益效果为：将桁架体系应用于楼板体系之中，且该桁架体系可以采用3D打印机整体打印成型，同时充分发挥了3D打印材料的性能，受力更合理，中空的预制楼板单元楼板自重更轻，所用材料更绿色环保；楼板成型过程中自动化程度高，不需要任何模板即可完成，工艺简单、现场作业少、节省了大量的人工和材料，生产过程中不产生建筑垃圾；由于采用了3D打印技术一体成型，预制楼板单元的表面上形成连续的凹凸纹路，增加了预制楼板单元与加强腔体内浇注的混凝土之间的连接强度，相比平滑的表面，增大了摩擦力，提高了结合强度，提高了楼板的荷载强度。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种3D打印桁架空心楼板中暗梁结构，其特征在于，包括：
复数个并排设置且具有空心桁架结构的预制楼板单元，所述预制楼板单元采用3D打印技术制作而成，所述预制楼板单元的两端形成有加强腔体；
埋设于所述预制楼板单元内的钢筋网片；
埋设于所述预制楼板单元内且位于所述加强腔体处的箍筋，所述箍筋和所述钢筋网片间隔设置；
插设于所述加强腔体内的纵筋，通过所述箍筋箍住所述纵筋；以及
浇筑于所述加强腔体内的混凝土，通过所浇筑的混凝土锚固所述纵筋，形成了暗梁；所述预制楼板单元包括：
相互平行设置的上翼缘板和下翼缘板；
设于所述上翼缘板和所述下翼缘板两端的侧板；以及
设于所述上翼缘板和所述下翼缘板之间的多道斜向桁架腹板；
其中：所述上翼缘板和所述下翼缘板之间由所述桁架腹板分隔形成多个桁架空腔；所述上翼缘板的长度小于所述下翼缘板的长度，所述侧板包括垂直连接于所述下翼缘板的垂直段和斜向连接于所述上翼缘板的斜向段。
2.如权利要求1所述的3D打印桁架空心楼板中暗梁结构，其特征在于，所述桁架空腔的两端设有封闭所述桁架空腔的分隔板。
3.如权利要求1所述的3D打印桁架空心楼板中暗梁结构，其特征在于，所述预制楼板单元包括相互堆砌的多个砌体，所述砌体采用3D打印技术制作而成，所述砌体间埋设有所述钢筋网片，所述砌体内埋设有所述箍筋。
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