CN107514082A

CN107514082A - 一种不规则ii型大跨度混凝土空腹夹层板楼盖及制作方法

Info

Publication number: CN107514082A
Application number: CN201710844436.2A
Authority: CN
Inventors: 马克俭; 尚洪坤; 魏艳辉; 陈靖; 李莉
Original assignee: Guizhou University
Current assignee: Guizhou University
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2017-12-26

Abstract

本发明公开了一种不规则II型大跨度混凝土空腹夹层板楼盖。所述钢筋混凝土空腹楼盖的长短边之比Lx/Ly＞1.5，构成单向受力板，长边Lx与支座间距之比没有公约数，支座间距较大位置位于长边正中，所述网格结构包括正方形网格a、直角等腰三角形网格b、平行四边形网格c、不规则四边形网格d和非直角等腰三角形网格e。本发明还提出了不规则II型大跨度混凝土空腹夹层板楼盖的制作方法。本发明在“节能减排”方面起到了促进作用，且具有良好的技术经济指标。

Description

一种不规则II型大跨度混凝土空腹夹层板楼盖及制作方法

技术领域

本发明涉及大跨度混凝土空腹夹层板楼盖技术领域，尤其涉及一种不规则II型大跨度混凝土空腹夹层板楼盖及制作方法。

背景技术

钢筋混凝土空腹夹层板楼盖，继1997年的第一个专利“混凝土剪力键式双向空心大板”(ZL97200102.6)之后，2006年提出了U型钢—混凝土组合空腹夹层大板(ZL200610200188.X)。当楼盖平面形式为窄长矩形平面时，又提出混凝土大跨度正交斜放空腹夹层板楼盖，并先后在全国十几个省、市的公共与工业建筑中应用，建筑面积达100多万平方米，混凝土空腹夹层板抗剪刚度大，但又不同于抗剪刚度为无穷大的普通混凝土板，它是考虑结构剪切变形影响的夹芯板(又称夹层板)。它由混凝土空腹梁正交正放或正交斜放组成，具有“板”的力学特性而自重仅是原实心平板20％～25％。如果楼盖平面的长边尺寸为36m(L_x)，短边尺寸即跨度(L_y)为18m，长短边之比L_x/L_y＝36/18＝2，则楼盖为单向板，普通混凝土板厚取600mm(Lx/30)，自重设计值q₁＝1800kg/m²，采用正交斜放空腹夹层板后，夹层板仍为600mm，但其空心率达81％，自重设计值q₂＝342kg/m²，仅是实心板自重的1/5.26，设计自重下降1458kg/m²，空腹夹层板抗弯刚度比实心平板刚度低(1/1.5～1/2)，但楼盖刚度与荷载呈正比，与抗弯刚度呈反比，相同跨度的混凝土空腹夹层板与普通混凝土平板的刚度相比，相对刚度不降反升，达到节约建材的作用。

窄长形平面大跨度(L_x≥18m)混凝土结构的楼盖，其长边(L_x)与跨度短边(L_y)之比L_x/L_y≥1.5后，传统的办法是采用混凝土大梁或预应力混凝土大梁，既造成“肥梁胖柱”问题，又增加工程造价，在申请号为201710050583.2的“多层大跨度正交斜放装配式混凝土空腹楼盖及制作方法”专利中，针对窄长形大跨度楼盖，其长边与跨度边支座间距均相等，即长边、短边的支座间距有公约数，如支座间距3.6m，长边L_x＝36m＝10×3.6m，跨度边L_y＝21.6m＝6×3.6m，即整个正交斜放混凝土空腹网格楼盖，周边为直角等腰三角形网格，内部均为正方形网格，网格数量仅两种。当窄长平面楼盖的长边(L_x)的支座间距之比无公约数(即支座间距不等)，此时短边(跨度)L_y＝6×3.6m＝21.6m，其长边正中央支座间距为4m，左、右两端仍为3.6m，即L_x＝4×3.6m+4m+4×3.6m＝32.8m，L_x/L_y＝32.8/21.6＝1.52＞1.5，为窄长形平面，其网格类型由正交斜放的两种增加为五种(比规则的正交斜放混凝土空腹夹层板网格型式多三种)，为此本申请文件特提出“不规则II型大跨度混凝土空腹夹层板楼盖及制作方法”。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种不规则II型大跨度混凝土空腹夹层板楼盖及制作方法。

本发明提出了一种不规则II型大跨度混凝土空腹夹层板楼盖，包括混凝土空腹网格划分和空腹网格节点制作方法。所述混凝土空腹夹层板楼盖的长短边之比L_x/L_y＞1.5，构成单向受力板，长边L_x的支座间距之比没有公约数，支座间距较大位置位于长边正中，空腹网格内包括正方形网格a、直角等腰三角形网格b、平行四边形网格c、不规则四边形网格d和非直角等腰三角形网格e；

所述大跨度混凝土空腹夹层板楼盖的结构厚度δ为(1/25～1/30)L_y，楼盖空隙率u＝80％-85％。

所述正方形网格、直角等腰三角形网格的上、下弦杆与剪力键截面为正交，形成规则网格a、b两种。

所述平行四边形网格、不规则四边形网格及非直角等腰三角形网格的上、下弦杆与剪力键截面斜交(a≠90°))，形成不规则网格c、d、e三种网格。

本发明还提出了不规则II型大跨度混凝土空腹夹层板楼盖的制作方法，包括混凝土空腹梁和空腹网格节点制作方法。所述钢筋混凝土空腹梁和剪力键节点采用现浇混凝土结构。所述混凝土钢空腹梁和网格结构在车间进行制作、组装，形成混凝土钢空腹梁成品和网格结构中需要的各单元，将各单元通过上、下弦杆和混凝土剪力键进行焊接，并将混凝土钢空腹梁成品和网格结构中需要的各单元运至施工现场进行组装即可。

本发明中，当周边简支承混凝土空腹夹层板楼盖，其跨度边与长边支座间距无相同公约数，即长边两端支座间距偏大，其它均相等且偏小时，空腹楼盖网格数由两种发展为五种，形成“不规则I型大跨度混凝土空腹夹层板楼盖”新结构体系，本发明在“节能减排”方面起到了促进作用，且具有良好的技术经济指标。

附图说明

图1为传统预应力混凝土楼盖示意图；

图2为本发明第一种实施例的结构示意图；

图3为本发明第二种实施例的结构示意图；

图4为本发明中正方形网格a，下弦节点构造图；

图5为本发明中平行四边形网格c，下弦节点构造图；

图6为本发明中平行四边形网格c处楼盖构造。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例：

参照图1-6，本发明提出了一种不规则II型大跨度混凝土空腹夹层板楼盖，包括混凝土空腹网格划分和空腹网格节点制作方法。所述混凝土空腹夹层板楼盖的长短边之比Lx/Ly＞1.5，构成单向受力板，长边Lx的支座间距之比没有公约数，支座间距较大位置位于长边正中，空腹网格内包括正方形网格a、直角等腰三角形网格b、平行四边形网格c、不规则四边形网格d和非直角等腰三角形网格e；

其中，大跨度混凝土空腹夹层板楼盖的结构厚度δ为(1/25～1/30)Ly，楼盖空隙率u＝80％-85％。

所述平行四边形网格、不规则四边形网格及非直角等腰三角形网格的上、下弦杆与剪力键截面斜交(a≠900))，形成不规则网格c、d、e三种网格。

图1所示周边简支承大跨度预应力混凝土主次梁板结构体系，主梁600×1500，次梁250×550，单向板混凝土厚度120，在楼盖使用标准荷载4KN/m²时，混凝土折算厚度29cm/m²，用钢量125kg/m²，这是目前国内外大跨度楼盖最常用的通用作法。这种混凝土结构体系的力学模型是“梁”，楼盖空间三维受力几乎不存在，楼盖自重设计值q₀＝1.2×2500×0.29＝870kg/m²，它是楼面使用设计荷载(480kg/m²)的1.8倍以上，导致混凝土和钢材用量大幅增加，楼盖结构所占厚度也很大，考虑自动喷淋层300mm，吊顶后楼盖高度为1800mm(δ＝1500+300＝1800)，占去半层楼的高度。若根据此窄长形平面特点，采用已在多项工程中应用的正交正放混凝土空腹夹层板楼盖(已申报专利)，楼盖的力学模型由梁改为单向板，楼盖结构厚度由1800mm减小到850mm(含300mm自动喷淋层)，每层楼节约空间1800mm-850mm＝950mm，楼盖混凝土折算厚度12.5cm/m²，比前者下降16.5cm/m²，其自重设计值q₀＝1.2×7500×0.125＝375kg/m²，仅是前者自重设计值375/870＝43.1％。使用荷载由1350kg/m²减少为855kg/m²，下降435kg/m²，楼面设计荷载下降32％，用钢量125kg/m²下降到85kg/m²，即每平方米钢材减少40kg，实践证明采用“板”的力学模型，取得了良好的技术经济指标。但从图1分析，若采用空腹夹层板楼盖，其长边正中央支座间距(4m)与跨度方向支座间距(3.6m)无公约数，为此，提出“不规则II型混凝土空腹夹层板楼盖”新体系。

图2所示，其跨度L_y(短边)支座均为3.6m，L_y＝6×3.6m＝21.6m，其长边方向除两边正中支座间距为4m外，其他支座间距均为3.6m，即L_x＝4×3.6m+4m+4×3.6m＝32.8m，L_x/L_y＝32.8/21.6＝1.52＞1.5。从图2可知，长边正中支座间距4m所对应的空腹网格，不再是正方形a网格和直角三角形b网格，出现了平行四边形c网格共5个，不规则四边形d网格共12个和非直角(a＝96°)等腰三角形e网格共2个，即5种不规则II型空腹网格。从图2可知，正方形a网格共76个，直角三角形b网格共28个，平行四边形c网格共5个，不规则四边形d网格共12个，非直角(a＝96°)等腰三角形e网格共2个。其网格类型由两种(正交斜放)增加为五种，但两者的楼盖网格数量是相同的。

图3为不规则II型5种空腹网格交叉节点夹角分布图，支座间距4m对应网格节点的4个夹角不正交(a≠90°)，上下和左右节点夹角分别是(2×96°+2×84°)＝360°,(2×93°+90°+84°)＝360°，掌握这些夹角的分布关系，可以简便的制作这些不规则网格。

图4为正方形a网格的剪力键与上、下弦杆连接节点构造，剪力键截面与上、下弦杆正交(a＝90°)，在不规则II型混凝土空腹网格中，a网格占绝大部分(76个)，占楼盖面积(708.48m²)的69％。

图5为不规则II型平行四边形C网格，C网格的4个节点中，上下、左右节点夹角分别为2×96°+2×84°＝360°和2×93°+90°+84°＝360°，共两种，施工时混凝土剪力键方位不变，上、下弦杆截面斜切夹角3°，即形成图5网格构造。

图6为图5网格的剖面，即空腹板的楼盖的构造，它属于单向板的力学模型，板厚度为850(L_y/25.4)，其空腹部分为2340mm×290mm，可作为设备层(自动喷淋层)使用，楼盖混凝土用量12.5cm/m²，仅为传统结构混凝土用量的43％，具有良好的技术经济指标。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种不规则II型大跨度混凝土空腹夹层板楼盖，包括混凝土空腹网格划分和空腹网格节点制作方法；所述屋盖结构长边Lx与跨度Ly之比大于1.5(Lx/Ly＞1.5)，构成单向受力板，其特征在于，长边Lx与支座间距之比没有公约数，支座间距较大位置位于长边正中。

2.根据权利要求1所述的不规则II型大跨度混凝土空腹夹层板楼盖，其特征在于，所述网格结构由五种钢筋混凝土空腹网格组成，包括正方形网格、位于正方形网格周边的直角等腰三角形网格、位于正方形网格两端内部的不规则四边形网格、位于正方形网格两端内部的平行四边形网格、位于正方形网格两端周边的两个非直角等腰三角形网格。

3.根据权利要求1所述的不规则II型大跨度混凝土空腹夹层板楼盖，其特征在于，所述大跨度混凝土空腹夹层板楼盖的结构厚度δ＝(1/25～1/30)L_y(L_y为跨度)，楼盖空隙率u＝80％～85％。

4.根据权利要求1所述的一种不规则II型大跨度混凝土空腹夹层板楼盖，其特征在于，所述正方形网格与直角等腰三角形网格的正方形截面剪力键四边与上、下弦杆截面为正交，形成规则网格a、b两种网格。

5.根据权利要求1所述的一种不规则II型大跨度混凝土空腹夹层板楼盖，其特征在于，所述平行四边形网格、不规则四边形网格及非直角等腰三角形网格的正方形截面剪力键与上、下弦杆截面剪力键斜交(a≠90°)，形成不规则网格c、d、e三种网格。

6.一种不规则II型大跨度混凝土空腹夹层板楼盖的制作方法，包括混凝土钢空腹梁和安装在混凝土钢空腹梁内的网格结构，所述混凝土钢空腹梁的长度Lx/跨度Ly＞1.5，构成单向受力板，所述混凝土钢空腹梁的长度Lx和跨度Ly之间没有公约数，其特征在于，所述混凝土钢空腹梁和网格结构在车间进行制作、组装，形成混凝土钢空腹梁成品和网格结构中需要的各单元，将各单元通过上、下弦杆和混凝土剪力键进行焊接，并将混凝土钢空腹梁成品和网格结构中需要的各单元运至施工现场进行组装即可。