CN106121110A - 大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，包括上弦层和下弦层，下弦层由空腹梁交接构成多个正六边形网格，短边由正六边形的边长与对角线相间设置而成，并且楼盖短边上每个支座处以60°夹角连接一根空腹梁，楼盖长边上每个支座处以30°夹角连接两根对称设置的空腹梁；上弦层为与下弦层固定连接的正三角形预制板，从而形成具有正三角形网格的钢筋混凝土楼面板，正六边形预制板上浇制有混凝土层。通过对蜂窝状空腹夹层板楼盖的结构进行了改进，确保楼盖既不会超筋也不会出现构造配筋等缺陷，能够达到理想的技术经济指标，符合“适用、经济、绿色、美观”的建筑方针。
Description
技术领域
本发明涉及一种大跨度窄长型平面的混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖及制造方法，属于建筑结构技术领域。
背景技术
从上世纪90年代中期开始，多层大跨度（18m~39m）混凝土空腹夹层板楼盖相继在全国十多个省、市、自治区的建筑工程出现，建筑面积达100多万平方米，并取得了良好的技术经济指标，当时的空腹楼盖的网格组成主要是正交正放和正交斜放两类。
随着经济建设的发展，为了节约土地促进生态文明建设，国土资源部出台了“节约集约利用土地规定”（2010年61号文件），多层大跨度公共与工业建筑的发展也是大势所趋，常规的大跨度框架结构不仅造成“肥梁胖柱”，达不到“适用、经济、绿色、美观”的要求。为此，2014年我们相继提出“蜂窝I、II、III型空腹夹层板楼盖”，楼盖空腹梁组成正六边形（蜂窝状），不仅具备原空腹夹层板楼盖各方面的优点，而且使得楼盖空隙率更大，其下弦网格更趋美观。此类网格结构，当楼盖平面接近方形（Lx/Ly＜1.5）和窄长形矩形（Lx/Ly＞1.5）平面时，均能达到受力均匀的要求，但美中不足的是，当楼盖为窄长形平面时，楼盖力学模型呈“单向板”，长边支座处分配的内力（含支座反力）大，短边相应小，受力大处只有一根与长边（Lx）夹角600空腹梁相连，而短边受力小处，却有两根与短边（跨度Ly）夹角300空腹梁连接，造成受力不均匀，使长边支座附近空腹梁超筋，短边空腹梁按构造配筋，达不到理想的技术经济指标，为此，有必要研究大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，从而克服上述问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种大跨度窄长型（Lx/Ly＞1.5）混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，在保持传统网格形状（正六边形蜂窝状网格）的基础上，调整网格排布和组成形式，使楼盖受力更趋合理，避免出现超筋和大量构造配筋等缺陷。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，长边记为Lx，短边记为Ly，包括上弦层和下弦层，所述下弦层由空腹梁交接构成多个正六边形网格，短边(跨度)由正六边形的边长与对角线相间设置而成，并且楼盖短边上每个支座处以60°夹角连接一根空腹梁，楼盖长边上每个支座处以30°夹角连接两根对称设置的空腹梁；所述上弦层为与下弦层固定连接的正六边形预制板，所述正六边形预制板是具有正三角形网格的钢筋混凝土预制板，所述正六边形预制板上浇制有混凝土层面层。
具体地，所谓窄长型是指Lx/Ly＞1.5的楼盖平面。
优选地，前述空腹梁在彼此交接处设置有三叉形剪力键以连接上弦层和下弦层。剪力键的设置是使实腹梁改变为空腹梁的关键，在保证上、下弦共同工作的同时大幅度降低结构自重。
更优选地，前述三叉形剪力键为块体结构，其净高小于净宽，即h0/B＜1，楼盖各方向的弯矩通过剪力键转化为拉、压力，从而保证楼盖整体正常工作。
具体地，楼盖的短边Ly=nb，其中n表示沿短边方向上的正三角形的数量，b表示正三角形或正六边形的边长，长边Lx=m2h，其中m表示沿长边方向上的正六边形的数量，2h表示正六边形的高度。
更具体地，b=2.8米，h=0.866×2.8m=2.425m，短边跨度为Ly=nb=11×2.8m=30.8m，Lx=m2h=10×2×2.425m=48.5m，Lx/Ly=48.5/30.8=1.575＞1.5。
再优选地，楼盖厚度h’ =（1/25~1/30）Ly。
此外，本发明还公开了如前所述的大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖的制造方法，包括如下步骤：
S1、将空腹梁连接成由若干正六边形网格组成的蜂窝状结构，形成下弦层，其中短边(跨度)由正六边形的边长与对角线相间设置而成；
S2、在下弦层三向交汇点处设置钢筋混凝土剪力键，它是夹角120°的三叉型块体单元，它的存在确保上、下弦共同工作；
S3、在剪力键上搁置正六边形上弦网格内的六块正三角形预制混凝土带肋板，形成上弦正三角形网格，并在网格内绑扎钢筋后二次浇注混凝土，即形成上弦正三角形网格板，上、下弦两者通过“剪力键”共同工作，即形成“大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖”；
本发明的有益之处在于：本发明对蜂窝状空腹夹层板楼盖的结构进行了改进，短边由正六边形的边长与对角线相间设置而成，受力小的短边中央每支座有一根夹角600空腹梁承担内力，受力大的长边中央每支座有两根夹角300空腹梁承担内力，这样的结构内力分布十分合理，楼盖既不会超筋也不会出现大量的构造配筋等缺陷，能够达到理想的技术经济指标，符合“适用、经济、绿色、美观”的建筑方针。
附图说明
图1是本发明的大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖的一个优选实施例的下弦层结构示意图；
图2是本发明的大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖的一个优选实施例的上弦层结构示意图；
图3是本发明的大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖的一个优选实施例的剪力键布置图；
图4是楼盖的剖面结构示意图；
图5是剪力键与下弦层的连接示意图；
图6是剪力键结构示意图。
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。
本发明的楼盖为大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，其长边记为Lx，短边记为Ly，Lx/Ly＞1.5，Ly=nb，其中n表示沿短边方向上的正三角形的数量，b表示正三角形或正六边形的边长，长边Lx=m2h，其中m表示沿长边方向上的正六边形的数量，2h表示正六边形的高度。具体到本实施例中，b=2.8米，h=0.866×2.8m=2.425m，短边跨度为Ly=nb=11×2.8m=30.8m，Lx=m2h=10×2×2.425m=48.5m，Lx/Ly=48.5/30.8=1.575＞1.5，每层楼盖面积1493.8m2
参见图1和图2，本发明的楼盖包括上弦层和下弦层。其中，下弦层既是受力的主要构件，又是美观的吊顶造型，由空腹梁三向交叉构成多个正六边形网格，短边由正六边形的边长与对角线相间设置而成，如图1所示，在楼盖短边上每个支座处以60°夹角连接一根空腹梁，楼盖长边上每个支座处以30°夹角连接两根对称设置的空腹梁。如图1和图2所示，上弦层为与下弦层固定连接的正六边形预制板，正六边形预制板是具有正三角形网格的钢筋混凝土预制板，二次浇制混凝土后形成整体，这样一来，该楼盖具有上层网格密、下层网格疏的不对称特点，从而大幅度提高结构刚度和强度。
该楼盖在保持传统网格形状（正六边形蜂窝状网格）的基础上，调整网格排布和组成形式，使受力小的短边中央每支座有一根夹角60°空腹梁承担内力，受力大的长边中央每支座有两根夹角30°空腹梁承担内力，这样一来，楼盖既不会超筋也不会出现构造配筋等缺陷，能够达到理想的技术经济指标，适用于窄长型的大跨度楼盖。
作为本发明的十分重要的一个改进，如图3所示，空腹梁在彼此交接处设置有三叉形剪力键以连接上弦层和下弦层，剪力键与空腹梁均为120°夹角。需要特别说明的是：剪力键的设置是使实腹梁改变为空腹梁的关键，在保证上、下弦共同工作的同时，使楼盖空隙率增大，大幅度降低结构自重。
如图5和图6所示，三叉形剪力键为块体结构，其净高小于净宽，即h0/B＜1，下弦拉力分别为N1、N2、N3，三叉形截面承担剪力V1、V2、V3，楼盖各方向的弯矩通过剪力键转化为拉、压力，从而保证楼盖整体正常工作。
图4所示的是楼盖的截面结构示意图，从图中可以看出，上弦层的截面尺寸大于下弦层的截面尺寸，这是基于楼盖的强度与刚度需求而进行的特殊设计，楼盖厚度h’ =（1/25~1/30）Ly。
为了更好地实现本发明，下面简要阐述大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖的制造方法，包括如下步骤：
S1、将空腹梁连接成由若干正六边形网格组成的蜂窝状结构，形成下弦层，其中短边由正六边形的边长与对角线相间设置而成；
S2、在下弦层三向交汇点处设置钢筋混凝土剪力键，它是夹角120°的三叉型块体单元，它的存在确保上、下弦共同工作；
S3、在剪力键上搁置正六边形上弦网格内的六块正三角形预制混凝土带肋板，形成上弦正三角形网格，并在网格内绑扎钢筋后二次浇注混凝土，即形成上弦正三角形网格板，上、下弦两者通过“剪力键”共同工作，即形成“大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖”。
此外，在下弦层和上弦层之间还可以设置剪力键以进一步优化楼盖结构。
综上，本发明对蜂窝状空腹夹层板楼盖的结构进行了改进，短边由正六边形的边长与对角线相间设置而成，受力小的短边中央每支座有一根夹角600空腹梁承担内力，受力大的长边中央每支座有两根夹角300空腹梁承担内力，这样的结构设计十分合理，楼盖既不会超筋也不会出现构造配筋等缺陷，能够达到理想的技术经济指标，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 (8)
1.大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，长边记为Lx，短边跨度记为Ly，包括上弦层和下弦层，其特征在于，所述下弦层由空腹梁交接构成多个正六边形网格，短边由正六边形的边长与对角线相间设置而成，并且楼盖短边上每个支座处以60°夹角连接一根空腹梁，楼盖长边上每个支座处以30°夹角连接两根对称设置的空腹梁；下弦正六边形网格交汇点设置夹角120°的三叉型混凝土剪力键，其上部搁置混凝土正三角形预制带肋板，形成上弦正三角形网格，在网格内扎钢筋后，通过剪力键使上、下弦杆共同工作形成整体。
2.根据权利要求1所述的大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，其特征在于，Lx/Ly＞1.5。
3.根据权利要求1所述的大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，其特征在于，所述空腹梁在彼此交接处设置有三叉形剪力键以连接上弦层和下弦层。
4.根据权利要求3所述的大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，其特征在于，所述三叉形剪力键为块体结构，其净高小于净宽，即h0/B＜1。
5.根据权利要求1所述的大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，其特征在于，楼盖的短边Ly=nb，其中n表示沿短边方向上的正三角形的数量，b表示正三角形或正六边形的边长，长边Lx=m2h，其中m表示沿长边方向上的正六边形的数量，2h表示正六边形的高度。
6.根据权利要求5所述的大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，其特征在于，b=2.8米，h=0.866×2.8m=2.425m，短边跨度为Ly=nb=11×2.8m=30.8m，Lx=m2h=10×2×2.425m=48.5m，Lx/Ly=48.5/30.8=1.575＞1.5。
7.根据权利要求1所述的大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，其特征在于，楼盖厚度h’ =（1/25~1/30）Ly。
8.如权利要求1所述的大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将空腹梁连接成由若干正六边形网格组成的蜂窝状结构，形成下弦层，其中短边(跨度)由正六边形的边长与对角线相间设置而成；
S2、在下弦层三向交汇点处设置钢筋混凝土剪力键，剪力键是夹角120°的三叉型块体单元，它的存在确保上、下弦共同工作；
S3、在剪力键上搁置正六边形上弦网格内的六块正三角形预制混凝土带肋板，形成上弦正三角形网格，并在网格内绑扎钢筋后二次浇注混凝土，即形成上弦正三角形网格板，上、下弦两者通过“剪力键”共同工作，即形成“大跨度窄长型混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖”。
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