CN106121109A - 大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖及制作方法 - Google Patents

大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖及制作方法 Download PDF

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马克俭
吴刚
徐鹏强
令狐延
江韩
吴京
张华刚
朱九洲
林力勋
李宁
孙泽阳
陈志鹏
吴敦军
魏艳辉
王维奇
白蓉
陈靖
李莉
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Nanjing Changjiang City Building Tsukito Design Inc
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Guizhou University
China Construction Fourth Engineering Division Corp Ltd
Nanjing Yangtze River Urban Architectural Design Co Ltd
Weifang Changda Construction Group Ltd
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Nanjing Changjiang City Building Tsukito Design Inc
Southeast University
Guizhou University
China Construction Fourth Engineering Division Corp Ltd
Weifang Changda Construction Group Ltd
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    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B5/00—Floors; Floor construction with regard to insulation; Connections specially adapted therefor
    • E04B5/16—Load-carrying floor structures wholly or partly cast or similarly formed in situ
    • E04B5/17—Floor structures partly formed in situ

Abstract

本发明公开了一种大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖及制作方法，该楼盖包括上弦层和下弦层，其中，下弦层由三向交叉夹角120°的空腹梁交接构成若干个大小完全相同的正六边形网格，上弦层是具有正三角形网格的钢筋混凝土预制带肋板，每个正三角形网格的大小是正六边形网格的1/6，在正三角形网格下方形成有正三角形肋梁。本发明的楼盖结构能够克服传统“肥梁胖柱”框架梁的弊端，采用三向交叉夹角1200的空腹梁形成的正六边形蜂窝状网格，确保楼盖空间三维受力，且空隙率大，自重小，工程造价比常规结构下降20%以上，而且能够使多层大跨度楼盖具有优美的网格造型，符合“适用、经济、绿色、美观”的建筑方针。

Description

大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖及制作方法
技术领域
本发明涉及一种空腹夹层板楼盖，具体涉及一种大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖及制作方法；属于建筑结构技术领域。
背景技术
对于建筑平面为正六边形的混凝土结构的多层大跨度公共建筑而言，大跨度楼盖是制造的难点。常规的大跨度楼盖多为矩形平面楼盖，除了常规的框架结构外，正交正放和正交斜放空腹夹层板的楼盖已在工程实践中应用100多万平方米，蜂窝状的空腹夹层板楼盖也已申报多项专利，而大跨度正六边形平面的混凝土楼盖，采用常规的混凝土框架结构，既不合理，又存在造价高昂的肥梁胖柱等问题，不符合“适用、经济、绿色、美观”的建筑方针，亟待改进。
图1所示的是正六边形钢筋混凝土楼盖，按传统的周边柱网6m的框架主次梁结构体系来建造，存在如下问题：（1）、正六边形楼盖，它的力学模型是空间三维受力的“板”，人为地改为平面受力体系，造成结构体系不合理，仅楼盖混凝土用量0.54m3/m2，结构自重设计值达1620kg/m2；（2）、建筑物楼盖厚度（含空调层700高）达3.4m，会不合理地加大建筑层高。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于本发明针对正六边形平面的多层大跨度公共建筑，提出一种混凝土新型结构体系——混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，包括上弦层和下弦层，其中，下弦层由三向交叉夹角120°的空腹梁交接构成若干个大小完全相同的正六边形网格，并且正六边形网格相较于正六边形楼盖旋转30°，沿正六边形楼盖对角线方向设置有m个中心均位于对角线上的正六边形网格，沿正六边形楼盖的六个边长方向延伸，正六边形网格的数量以1等差递减；上弦层是具有正三角形网格的钢筋混凝土预制板，每个正三角形网格的大小是正六边形网格的1/6，在正三角形网格下方形成有正三角形肋梁。
优选地，楼盖厚度为正六边形楼盖高度的1/30~1/35，大幅度降低了楼盖厚度和工程造价，同时使得室内造型更加美观大方。
再优选地，m为奇数，如5、7或9，可根据实际工程需求灵活设置。
此外，本发明还公开了如前所述的大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖的制作方法，包括如下步骤：
S1、将正六边形楼盖按对角线X1、X2、X3划分成六个大正三角形(图2)，每个对角线方向均排布m个正六边形网格，构成楼盖的下弦层(图3)；
S2、在正六边形网格上安装具有小正三角形网格的钢筋混凝土预制板，在其上浇筑混凝土层并养护，形成正六边形楼盖平面的蜂窝空腹板。
本发明的有益之处在于：本发明的楼盖结构能够克服传统“肥梁胖柱”框架梁的弊端，采用三向交叉夹角1200的空腹梁形成的正六边形蜂窝状网格，确保楼盖空间三维受力，且自重小，工程造价比常规结构下降20%以上，而且能够使多层大跨度楼盖具有优美的建筑造型，符合“适用、经济、绿色、美观”的建筑方针。
附图说明
图1是现有技术中的大跨度正六边形楼盖采用框架梁设计的结构示意图；
图2是大跨度正六边形楼盖的力学模型示意图；
图3是与图1面积接近的大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖（实施例1）的下弦层网格布置图；
图4是图3所对应的上弦层网格布置图；
图5是与图3排布规律相同、网格数减少（实施例2）的下弦层网格布置图；
图6是图5所对应的上弦层网格布置图；
图7是大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖结构剖面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
图1所示的大跨度正六边形混凝土楼盖六边各边长24m，高度41.568m，对角线48m，建筑面积1496m2，结构采用常规主、次梁布置图，力学模型近似为图2所示的圆形，传统的结构设计达不到空间三维受力要求，而且造型也不够美观。鉴于此，特提出了如图3至图6所示的蜂窝状空腹夹层板楼盖。
实施例1
如图3和图4所示，本实施例的楼盖尺寸与图1相近，包括上弦层和下弦层。其中，下弦层由三向交叉夹角120°的空腹梁交接构成多个大小完全相同的正六边形网格，并且正六边形网格相较于正六边形楼盖旋转30°，沿正六边形楼盖对角线方向设置有9个中心均位于对角线上的正六边形网格，中心网格是共用的，沿正六边形楼盖的六个边长方向延伸，正六边形网格的数量以1等差递减，即依次为8，7，6，5。上弦层是具有正三角形网格的钢筋混凝土预制板，每个正三角形网格的大小是正六边形网格的1/6，在正三角形网格下方形成有正三角形肋梁。这样一来，楼盖截面重心上移，形成单轴对称截面，如图7所示，增强了楼盖刚度和强度，同时，正三角形网格的肋梁也参与受力，形成计算参考面在楼盖上表层考虑结构剪切变形的“拟夹芯板”力学模型，从而进一步提高结构刚度和强度。
该实施例中，设对角线L 1=23330，则h=23330/9.333=2500，b=h/sin600=2500/0.866=2887。
而且，需要说明的是，本发明的结构设计能够确保楼盖空间三维受力，孔隙率达80%，楼盖厚度仅为正六边形楼盖平面高度(H)的1/30~1/35，即h’=（1/25~1/30）H，如图1正六边形平面楼盖H=41569mm，楼盖厚h’=41569/30=1385，这样一来，不仅大幅度降低了工程造价，同时使得室内造型更加美观大方。
实施例2
本实施例与实施例1的结构完全相同，区别仅在于对角线上的正六边形网格数量为7，沿正六边形楼盖的六个边长方向延伸，正六边形网格的数量以1等差递减，即依次为6，5，4，如图5和图6所示，下弦空腹网格几何尺寸亦由其对角线（边长L1）确定，当L1=7.333h=18332.5mm时，h=18332.5/7.333=2500，b=2887。
实际施工中可根据工程需求灵活设计，并不限于上述实施例所列。
实施例3
本实施例是实施例1的楼盖的制作方法，具体包括如下步骤：
S1、将正六边形楼盖按对角线X1、X2、X3划分成六个大正三角形，如图1所示，每个对角线方向均排布9个正六边形网格，构成楼盖的下弦层，如图3所示；
S2、在正六边形网格上安装具有小正三角形网格的钢筋混凝土预制板，如图4所示，在其上浇筑混凝土层并养护，通过剪力键即便构成了本发明的大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖。
综上，本发明的楼盖采用三向交叉夹角1200的空腹梁形成的正六边形蜂窝状网格，确保楼盖空间三维受力，且自重小，工程造价比常规结构下降20%以上，而且能够使多层大跨度楼盖具有优美的建筑造型，符合“适用、经济、绿色、美观”的建筑方针。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，其特征在于，包括上弦层和下弦层，其中，下弦层由三向交叉夹角120°的空腹梁交接构成若干个大小完全相同的正六边形网格，并且正六边形网格相较于正六边形楼盖旋转30°，沿正六边形楼盖对角线方向设置有m个中心均位于对角线上的正六边形网格，沿正六边形楼盖的六个边长方向延伸，正六边形网格的数量以1等差递减；上弦层是具有正三角形网格的钢筋混凝土预制板，每个正三角形网格的大小是正六边形网格的1/6，在正三角形网格下方形成有正三角形肋梁。
2.根据权利要求1所述的大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，其特征在于，楼盖厚度为正六边形楼盖高度的1/25~1/30。
3.根据权利要求1所述的大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，其特征在于，m为奇数。
4.根据权利要求3所述的大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，其特征在于，m=5、7或9。
5.如权利要求1-4任一项所述的大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将正六边形楼盖按对角线X1、X2、X3划分成六个大正三角形，每个对角线方向均排布m个正六边形网格，构成楼盖的下弦层；
S2、在正六边形网格上安装具有小正三角形网格的钢筋混凝土预制板，在其上浇筑混凝土层并养护，形成正六边形平面的蜂窝状空腹夹层板楼盖。
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