CN107217772A - 格构双向梁组合楼板及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种格构双向梁组合楼板及其施工方法。该组合楼板包括双向梁和该梁上铺设的楼面板，双向梁由至少两个方向的桁架(9)通过桁架交汇处的节点(2)固定构成网状的平面梁架，每一段桁架(9)由上、下两层的弦杆(1)通过弦杆之间的连杆(3)固定为一体，在所述节点(2)位置通过节点中心件将该节点处桁架的各方向上层和下层的弦杆分别固定连接。该方法施工可预制模块化的桁架段和节点中心件，在地面或支座上拼接固定为一个整体的双向梁，再在双向梁上铺设楼面板。本发明使房屋建筑用钢量减小，而楼板载荷性能明显提高，双向梁整体结构均可为任意局部的载荷分担载荷压力，使用效率大幅度提高；在施工速度、效率上和质量也明显提高。

Description

格构双向梁组合楼板及其施工方法

技术领域

本发明涉及房屋建筑技术，具体说是一种格构双向梁组合楼板及其施工方法。

背景技术

大面积的房屋建筑楼板依托架设于墙体或梁支座的纵向梁铺设，楼板梁是楼板承力的关键。现有的楼板梁均为单向独立排列，楼板梁的主体是平行的单根梁成列搭设在墙体或梁支座上，上面铺设楼面板。其优点是制作和施工直观，制造简单快速，但是在局部楼板区域由单根梁独立承受压力，对每一根梁的承力要求高。在不承受较大压力的区域则梁载荷有较大冗余，即使整体冗余较大仍存在局部超过载荷的可能，绝大部分的垮塌事故都是由于局部承载力相对该处载荷过小造成的，而其余大部分结构完好。因此造成浪费大，梁的用钢量大，使用效率低、使用寿命相对较短。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种格构双向梁组合楼板及其施工方法，旨在突破当前房屋建筑楼板的用钢量较大而载荷效率低下的问题，进一步合理降低成本，提高承载力，延长使用寿命。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的格构双向梁组合楼板，包括双向梁和该梁上铺设的楼面板，其中：双向梁由至少两个方向的桁架通过桁架交汇处的节点固定构成网状的平面梁架，每一段桁架由上、下两层的弦杆通过弦杆之间的连杆固定为一体，在所述节点位置通过节点中心件将该节点处桁架的各方向上层和下层的弦杆分别固定连接。

所述桁架从纵、横两个方向与节点中心件连接，节点中心件为竖向的矩形管，矩形管的四面各用于连接一段桁架，桁架的上层弦杆和下层弦杆分别在矩形管侧面的上端部以及下端部与矩形管直接或间接固定连接。

在矩形管的四个侧面的上端部与下端部与桁架的连接处均焊接有连接槽，该连接槽设有一对平行的侧板和连接一对侧板的连板，侧板和连板均与所连接的弦杆平行，上层弦杆的端部置于上层的连接槽中并与连接槽固定，下层弦杆的端部置于下层的连接槽中并与连接槽固定。

所述弦杆为矩形管钢或C型钢。

所述的桁架从纵、横两个方向与节点中心件连接，节点中心件由竖向设置并焊接为一体的节点板构成，节点板水平截面形状为伸出四个翼板的十字形，各段桁架上层的弦杆、分别与节点板翼板的上端部固定连接，各段桁架下层的弦杆分别与节点板翼板的下端部固定连接。

所述弦杆由一对对称设置的角钢相背固定连接而成，一对角钢的各一侧翼板在一个水平面上，另一侧翼板在弦杆中部固定夹持有连接板；在节点处，弦杆端部水平设置的翼板边缘倾斜，使相邻的弦杆不重叠碰触，节点板伸出的翼板被弦杆的一对角钢夹持并固定。

在桁架上层与下层的弦杆分别夹持的连接板之间通过连杆固定为一体。

所述的弦杆与节点中心件通过螺栓紧固连接。

本发明提供的上述的格构双向梁组合楼板，其施工方法包括下述步骤：

第一步、图纸预设，根据梁预设尺寸设定节点的分布以及与节点连接的桁架段长度，使桁架段从不同的方向与节点连接后预构成：所有桁架和节点连接为一个整体的双向梁；

第二步、分别制作节点之间的桁架段和节点中心件，按照预设的桁架段长度准备上层和下层的弦杆，用连杆固定连接上层和下层竖向对齐的弦杆，成为一个模块化整体的桁架段；

第三步、按照下述三种方式之一拼接双向梁：

A、首先，在设定方向将桁架段的端部与节点中心件固定连接，在不同方向桁架的交汇点处以节点中心件将各方向的桁架连接固定，在地面预先固定连接为一个整体的双向梁；其次，将双向梁吊装搭设到预定位置的支座上；之后，将双向梁与支座固定连接；

B、首先，在地面预先固定连接双向梁的部分预制件，该部分预制件满足可跨接于预定支座的相对或相邻两侧；其次，将预制好的一块或多块部分预制件吊装搭设到指定位置的支座上；之后，在支座上将各部分预制件连接固定；将连接好的双向梁与支座固定连接；

C、首先，将一个桁架段吊设到支座边界设定位置，将该桁架段的外端与支座固定连接，内端与节点中心件固定连接；其次，在节点中心件扩展连接新的桁架段，移动吊装牵引绳到扩展连接端，在新的连接端扩展连接新的节点中心件，重复本扩展连接和移动牵引绳步骤，直到另一端的桁架段搭设到对面支座上，并与支座固定连接；之后，重复扩展连接到桁架段与其余各边支座搭设后固定；

第四步、根据需要在双向梁上铺设并固定楼面板。

上述方法中：所述桁架段为标准长度的模块化桁架段，桁架段与节点中心件之间通过螺栓连接固定，以便现场快速安装。

本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：

1.大幅变革了现有技术的房屋建筑楼板结构和施工方式，使房屋建筑用钢量减小，而楼板载荷性能明显提高。现有的单向梁结构形式数百年来从未改变，单向梁结构在房屋建筑中分别单独承载负荷，施加压力时，不接触负荷的单向梁不承载施加的负荷，造成了浪费，局部过载的负荷却又可能满足总体负荷要求。而本发明的双向梁整体结构各部分均可为任意局部的载荷分担载荷压力，使用效率大幅度提高，经过实验测试，同样用钢量情况下的载荷力提高了150％，更加突出的效果是，本发明消除了总体载荷符合要求而局部过载发生事故的可能性。

2.可使楼板梁重量更轻。所设计的楼板双向梁尤其适用于大面积的楼板搭设，其节点均布的网状结构，可使一处受力即时通过所有桁架梁从所有接触支座的桁架分担载荷压力，因此整体的楼板钢梁的使用效率得到明显提高，而同样的用钢量载荷强度大幅度提高，使得楼板梁重量更轻。

3.由于格构双向梁组合楼板的结构决定了双向梁可以实现在地面整体连接完毕然后整体吊装的施工方式，整体梁架预制后搭建，因此房屋建筑的现场施工效率大幅提高，施工安全性和质量稳定性也明显提高。在施工速度和效率上也明显提高，可减少劳动力投入，而施工质量更加稳定。

附图说明

图1是双向梁实施例1平面结构示意图。

图2是图1的仰视局部放大图。

图3是实施例1中单个节点的结构放大图。

图4是双向梁实施例2平面结构示意图。

图5是图1的仰视局部放大图。

图6实施例2中单个节点的结构放大图。

图中：1.弦杆，2.节点，3.连杆，4.连接槽，5.矩形管，6.螺栓，7.节点板，8.连接板，9.桁架，10.侧板，11.连板。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但并不局限于下面所述内容。

本发明提供的格构双向梁组合楼板，用于代替房屋建筑中的房屋单向梁楼板，其结构如图1、图4所示，包括双向梁和梁上铺设的楼面板，所述双向梁由至少两个方向的多段桁架9相互交叉，通过桁架交汇处的节点2固定，构成网状的平面整体，每一段所述桁架9由上、下两层弦杆1通过弦杆之间的连杆3固定为一体，因此在每一个节点处需要将上、下两层弦杆1分别与节点中心件固定，节点中心件将该节点处各方向桁架的弦杆均固定连接。

所述楼面板为房屋建筑中相邻楼层间水平设置的楼层板。

本发明提供的二维结构的整体楼板梁可以有多种结构样式，可以是三角形单元的网格连接结构，或者六边形网格连接，典型的是方格连接结构。

所述节点中心件在本发明中所给出的实施例为竖向设置的矩形管5，或将均为竖向设置且相互垂直的节点板竖向焊接为一体的结构件。

下面以两种方格双向梁连接结构为例具体进行说明。

实施例1.

如图1所示，桁架9设置纵、横两个方向排列，桁架以节点2分段，可以统一模块化制作，桁架段与邻近节点的节点中心件连接，本实施例中节点中心件为竖向的矩形管5，典型的矩形管为截面各边等长的方管，方管的四个外侧面均与桁架段连接，如图2，四段桁架的上层弦杆和下层弦杆分别在方管四个侧面的上端部和下端部固定连接。

一种具体的固定连接方式如图2、图3所示，在矩形管5的四个侧面的上端部与下端部连接处均对称焊接有连接槽4，所述连接槽4设有一对平行的侧板10和连接一对侧板10的连板11。本实施例中，连接槽4为开口向上的U型槽，可以使用C型钢，侧板10和连板11均与所连接的弦杆1平行，连接槽4的一端与矩形管5的一个侧面焊接固定(图2)，上层弦杆的端部置于上层连接槽4中并与连接槽固定，下层弦杆的端部置于下层连接槽4中并与连接槽固定。

如图1、图2所示，所述弦杆1为矩形管钢或C型钢。在上、下层弦杆之间以对称倾斜焊接的连杆3将上、下弦杆连接为一体。

本实施例中的一个重要特点是，弦杆1置于连接槽4中的固定方式为，通过螺栓6横向连接固定，给连接和拆卸都带来便利，安装方式也因此有更多的选择。

实施例2：

如图4所示，桁架9从纵、横两个方向与节点中心件连接，节点中心件为竖向焊接的节点板7(图6)，节点板7水平截面为中心对称的十字形，四段桁架上层和下层的弦杆1分别与节点板7四个伸出翼板的上端部和下端部固定连接。

所述弦杆1由一对对称设置的角钢相背固定连接而成，一对角钢的各一侧翼板在一个水平面上，另一侧翼板固定夹持连接板8，如图6所示，上层弦杆中，水平设置的翼板在上部，相互连接的翼板竖向设置在上层弦杆的下部；下层弦杆相反，水平设置的翼板在下部，相互连接的翼板竖向设置在下层弦杆的上部，一方面方便上方铺设楼面板，另一方面便于上、下层弦杆之间设置连接板和连接腹杆；如图6所示，在节点处，弦杆端部水平设置的翼板边缘倾斜，使相邻的弦杆不重叠，典型的弦杆端部形状是弦杆端部两侧向后倾斜45°，节点板7伸出的翼板被弦杆的一对角钢夹持并固定。

桁架9上层和下层的弦杆1夹持固定连接板8，连杆3通过连接板8将上、下层弦杆1固定为一体。相邻的连杆3通常为对称倾斜固定连接。

如图6所示，弦杆与节点中心件通过螺栓6紧固连接。使得安装与拆卸都方便快捷，可以在地面安装后整体吊装，现场安装快速高效。

上述的格构双向梁组合楼板的施工方法，包括下述步骤：

第一步、图纸预设：

根据楼板预设尺寸设定节点的分布以及与节点连接的桁架段长度，使桁架段从不同的方向与节点连接后预构成所有桁架和节点连接为一个整体的楼板支架；常见的矩形楼板可使用垂直交叉方向的桁架与节点连接为一体，也可以使用三角形或三分支星形与节点连接构成网状的楼板钢梁。根据载荷利用计算机辅助系统计算出弦杆长度和厚度，可将桁架段和节点分别模块化预制，图纸预设各桁架连接位置。

所述桁架段为标准长度的模块化桁架段，其由上层、下层的弦杆1以及连接上、下层弦杆1的连杆3固定构成。在节点中心件为矩形管的实施例中，弦杆为矩形管钢或C型钢，在节点中心件为节点板的实施例中，弦杆为一对角钢与连接板固定构成。

第二步、模块预制：

分别制作桁架段和节点中心件，按照预设的桁架段长度准备上层和下层的弦杆1。

用对称倾斜的连杆3固定焊接方式固定上层和下层竖向对齐的弦杆，成为一个模块化整体的桁架段；

在实施例1中，以钢管制作弦杆和节点中心件的方式，可以用方管制作节点中心件，C型钢制作连接槽，参见图2、图3，将连接槽4的一端与方管的侧面焊接固定，在方管的上端部和下端部的四周分别焊接开口向上的连接槽4；桁架段的弦杆选择方管，并使方管可置于连接槽4的槽口内，上、下层的弦杆之间通过连接板8焊接连杆3，相邻的连杆3对称倾斜连接。桁架段预制为标准化模块。

在实施例2中，以角钢构成弦杆的方式，可以用一块钢板和钢板的两侧对称焊接另两块钢板来制作节点中心件，参见图5、图6，节点中心件平面为对称的十字形。角钢的两端部加工为水平翼板向后倾斜45°，一对角钢的翼板相背对称连接，相背的翼板之间的适当位置焊接嵌入连接板8，连接板的位置选择以便于焊接连杆3；上、下层弦杆之间以对称倾斜的连杆焊接于连接板，使上下层的弦杆固定为一个桁架段模块。桁架段的上层弦杆的角钢一侧翼板水平位于顶部，另一侧翼板竖直位于水平翼板的下部，下层弦杆的角钢一侧翼板水平位于底部，另一侧翼板竖直位于水平翼板的上部。在节点中心件和桁架段的对应位置设连接螺栓孔。

第三步、按照下述三种方式之一安装双向梁：

A、楼板钢梁整体预制后整体安装：

首先，将桁架段的一端与一个节点中心件固定连接，在桁架段另一端固定连接另一个节点中心件，再在新连接的节点中心件的各面扩展连接新的桁架段，在不同方向桁架的交汇点处以节点中心件连接固定，在地面预先固定连接为一个整体的双向梁；

对于节点中心件为矩形管5的实施例，桁架段与连接槽的固定方式为：开口向上的连接槽两侧设螺栓孔，弦杆的端部连接位置两侧设对穿的螺栓孔，将作为弦杆的方管置于对应位置的连接槽中，通过螺栓穿过螺栓孔固定连接。

对于节点中心件为节点板7的实施例，节点中心件的翼板嵌设于上层和下层的弦杆间隙中，螺栓孔对齐穿过连接螺栓紧固连接。

上述桁架段与节点中心件的连接实施例同样适用于后面安装的实施例中。

其次，将双向梁整体吊装搭设到预定位置的支座上。

之后，将双向梁与支座固定连接。

B、楼板钢梁部分预制后拼装：

首先，在地面预先固定连接双向梁的部分预制件，该部分预制件满足可跨接于预定支座的相对或相邻两侧；

其次，将预制好的多块部分预制件吊装搭设到指定位置的支座上；

在支座上将各部分预制件连接固定；将连接好的双向梁与支座固定连接。

或者，将预制好的一块部分预制件吊装搭设到指定位置的支座上；

将桁架段或节点中心件独立吊到安装位置逐个通过螺栓进行连接，直到连接完成整个楼板梁，将连接好的双向梁与支座固定连接。

C、楼板钢梁现场分段安装：

首先，将一个桁架段吊设到支座边界设定位置，将该桁架段的外端与支座固定连接，内端与节点中心件固定连接；其次，起吊新的桁架段，在节点中心件扩展连接新的桁架段，移动吊装牵引绳到扩展连接端，在新的连接端扩展连接新的节点中心件，重复本扩展连接和移动牵引绳步骤，直到另一端的桁架段搭设到对面支座上，并与支座固定连接；之后，重复扩展连接到桁架段与各边支座搭设后固定；

第四步、根据需要在双向梁上铺设并固定楼面板。

桁架段为标准长度的模块化桁架段，为了现场安装施工的方便、快速和可靠，桁架段与节点中心件之间通过螺栓连接固定。

Claims (10)

1.一种格构双向梁组合楼板，其特征在于该组合楼板包括双向梁和该梁上铺设的楼面板，其中：双向梁由至少两个方向的桁架(9)通过桁架交汇处的节点(2)固定构成网状的平面梁架，每一段桁架(9)由上、下两层的弦杆(1)通过弦杆之间的连杆(3)固定为一体，在所述节点(2)位置通过节点中心件将该节点处桁架的各方向上层和下层的弦杆分别固定连接。

2.根据权利要求1所述的格构双向梁组合楼板，其特征在于：桁架从纵、横两个方向与节点中心件连接，节点中心件为竖向的矩形管(5)，矩形管(5)的四面各用于连接一段桁架，桁架的上层弦杆和下层弦杆分别在矩形管侧面的上端部以及下端部与矩形管直接或间接固定连接。

3.根据权利要求2所述的格构双向梁组合楼板，其特征在于：在矩形管(5)的四个侧面的上端部与下端部与桁架的连接处均焊接有连接槽(4)，该连接槽设有一对平行的侧板(10)和连接一对侧板(10)的连板(12)，侧板和连板均与所连接的弦杆(1)平行，上层弦杆的端部置于上层的连接槽(4)中并与连接槽固定，下层弦杆的端部置于下层的连接槽(4)中并与连接槽固定。

4.根据权利要求3所述的格构双向梁组合楼板，其特征在于：所述弦杆(1)为矩形管钢或C型钢。

5.根据权利要求1所述的格构双向梁组合楼板，其特征在于：桁架从纵、横两个方向与节点中心件连接，节点中心件由竖向设置并焊接为一体的节点板(7)构成，节点板水平截面形状为伸出四个翼板的十字形，各段桁架上层的弦杆(1)分别与节点板(7)翼板的上端部固定连接，各段桁架下层的弦杆(1)分别与节点板(7)翼板的下端部固定连接。

6.根据权利要求5所述的格构双向梁组合楼板，其特征在于：所述弦杆(1)由一对对称设置的角钢相背固定连接而成，一对角钢的各一侧翼板在一个水平面上，另一侧翼板在弦杆中部固定夹持有连接板(8)；在节点处，弦杆端部水平设置的翼板边缘倾斜，使相邻的弦杆不重叠碰触，节点板伸出的翼板被弦杆的一对角钢夹持并固定。

7.根据权利要求6所述的格构双向梁组合楼板，其特征在于：桁架(9)上层与下层的弦杆(1)分别夹持的连接板(8)之间通过连杆(3)固定为一体。

8.根据权利要求1所述的格构双向梁组合楼板，其特征在于：弦杆与节点中心件通过螺栓紧固连接。

9.一种权利要求1至8中任一所述格构双向梁组合楼板的施工方法，其特征在于包括下述步骤：

第一步、图纸预设，根据梁预设尺寸设定节点的分布以及与节点连接的桁架段长度，使桁架段从不同的方向与节点连接后预构成：所有桁架和节点连接为一个整体的双向梁；

第二步、分别制作节点之间的桁架段和节点中心件，按照预设的桁架段长度准备上层和下层的弦杆(1)，用连杆(3)固定连接上层和下层竖向对齐的弦杆，成为一个模块化整体的桁架段；

第三步、按照下述三种方式之一拼接双向梁：

A、首先，在设定方向将桁架段的端部与节点中心件固定连接，在不同方向桁架的交汇点处以节点中心件将各方向的桁架连接固定，在地面预先固定连接为一个整体的双向梁；其次，将双向梁吊装搭设到预定位置的支座上；之后，将双向梁与支座固定连接；

B、首先，在地面预先固定连接双向梁的部分预制件，该部分预制件满足可跨接于预定支座的相对或相邻两侧；其次，将预制好的一块或多块部分预制件吊装搭设到指定位置的支座上；之后，在支座上将各部分预制件连接固定；将连接好的双向梁与支座固定连接；

C、首先，将一个桁架段吊设到支座边界设定位置，将该桁架段的外端与支座固定连接，内端与节点中心件固定连接；其次，在节点中心件扩展连接新的桁架段，移动吊装牵引绳到扩展连接端，在新的连接端扩展连接新的节点中心件，重复本扩展连接和移动牵引绳步骤，直到另一端的桁架段搭设到对面支座上，并与支座固定连接；之后，重复扩展连接到桁架段与其余各边支座搭设后固定；

第四步、根据需要在双向梁上铺设并固定楼面板。

10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于：其中桁架段为标准长度的模块化桁架段，桁架段与节点中心件之间通过螺栓连接固定，以便现场快速安装。