CN109403524A - 设有u型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑技术领域，具体涉及一种设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖及制作方法，楼盖在原有圆形平面大跨度蜂窝型混凝土空腹夹层板楼盖基础上，将下弦层中心部位的下弦梁采用U型钢组合结构；其中，中心部位为以中心正六边形网格为中心，向外均匀辐射面积大于等于楼盖整体面积的五分之一的部分；部分U型钢——混凝土组合构件的设置大幅度改善结构刚度与强度，达到了既节约材料又提高刚度和强度的功效。

Description

设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖及制作方法

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，具体地，涉及一种设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖及制作方法。

背景技术

大跨度公共建筑，长期以来局限于单层，其关键问题是跨度大。当大跨度楼 盖平面为矩形和方形时，采用正交正放或正交斜放空腹夹层板楼盖，已在全国各 地20多个省市自治区具有工程实践。

近几年还出现了“蜂窝型空腹夹层板”技术，它的特点是空腹网格由六个正三角形网格组成的正六边形，形状类似蜂巢，它的边长即正三角形边长b，其高为正三角形高的2倍，即2h，见说明书附图1所示，其主要应用于矩形和类方形平面的楼盖或屋盖，其周边支座，跨度方向由b和2b组成，其长边方向支座间距均由2h组成。楼盖传递荷载由传统正交的两个方向传力转变为夹角120⁰的三向传递楼面荷载，使楼盖受力更均匀。

但随着多层大跨度公共建筑的发展，多层大跨度圆形平面的公共建筑也出现了，如其楼盖还采用上述传统结构，则其将在受力不均匀的同时，还导致工程造价大幅度上升。因此，一种圆形平面大跨度蜂窝型混凝土空腹夹层板楼盖应运而生，该种楼板采用混凝土借助模具浇筑而成，和传统的混凝土结构比达到了“安全、合理、先进、经济”的要求，但当混凝土结构跨度大、荷载大时，在其跨中部位内力大、挠度大，混凝土裂缝不易控制，尤其当楼盖需要增加其他载荷的情况下，楼盖中心约占楼盖面积1/4.5的中心面积，其挠度达不到现行规范要求，同时裂缝开展超过规定。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种有针对性大幅度提高大直径圆形平面混凝土蜂窝型空腹夹层楼盖的刚度的设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖，U型钢“有的放矢”地设置达到“安全、合理、先进、经济”的要求。

本发明同时提供一种上述设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖的施工方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

提供一种设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖，

包括边缘呈圆形的上弦层和下弦层；

上弦层包括由上弦梁交接构成的多个正六边形网格，还包括叠设在正六边形网格上并与正六边形网格浇制成一体的上弦板；

下弦层包括由下弦梁交接构成的多个正六边形网格；

上弦层和下弦层还包括正六边形网格边缘与圆形边缘相交处形成的支座；

上弦层和下弦层的正六边形网格设置方式为：采用上弦梁/下弦梁在上弦层/下弦层中心设置出一中心正六边形网格，中心正六边形网格周边至上弦层/下弦层的圆形边缘之间还呈放射式规律布置有多个正六边形网格，正六边形网格与中心正六边形网格大小相同，放射式规律为：除中心正六边形网格外，每增加一圈正六边形网格，则增加六个正六边形网格；

下弦层中心部位的下弦梁采用U型钢组合结构；中心部位为以中心正六边形网格为中心，向外均匀辐射面积大于等于楼盖整体面积的五分之一，小于等于楼盖整体面积的四分之一的部分；

上弦层和下弦层通过剪力键连接后形成蜂窝形空腹夹层板结构。

进一步地，中心部位为以所述中心正六边形网格为中心，向外均匀辐射面积等于楼盖整体面积的五分之一的部分。

进一步地，下弦层非中心部位的下弦梁采用混凝土结构。

进一步地，下弦层的中心部位和非中心部位通过三叉形内拼接钢板进行连接。

进一步地，下弦层的中心部位和非中心部位通过六边形外拼接钢板进行连接。

进一步地，三叉形内拼接钢板和六边形外拼接钢板设有阵列分布的螺栓孔。

进一步地，下弦梁内、外分别设有与三叉形内拼接钢板、六边形外拼接钢板相匹配的栓钉。

进一步地，三叉形内拼接钢板的外边宽度为b-2δ；所述外边为位于下弦梁内部并与下弦梁长边垂直的边；b为正六边形网格的边长，δ为钢板的厚度。

进一步地，六边形外拼接钢板的外边宽度为b，所述外边为位于下弦梁外部并与下弦梁长边垂直的边；b为正六边形网格的边长。

还提供一种设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖的施工方法，包括以下步骤：

S1.将下弦梁连接成若干个正六边形网格，靠近下弦层边缘的正六边形网格的网格边缘与下弦层的圆形边缘相交形成支座；中心部位的下弦梁采用U型钢组合结构，中心部位为以中心正六边形网格为中心，向外均匀辐射面积大于等于楼盖整体面积的五分之一的部分；

正六边形网格设置方式为：采用下弦梁在下弦层中心设置出一中心正六边形网格，中心正六边形网格周边至下弦层的圆形边缘之间还呈放射式规律布置有多个正六边形网格，正六边形网格与中心正六边形网格大小相同，所述放射式规律为：除中心正六边形网格外，每增加一圈正六边形网格，则增加六个正六边形网格；

S2.在下弦层正六边形网格的三向交汇点处设置剪力键；

S3.在剪力键上设置由上弦梁连接形成的若干个上弦层的正六边形网格，靠近上弦层边缘的正六边形网格的网格边与上弦层的圆形边缘相交形成支座，上弦层的正六边形网格与下弦层的正六边形网格设置方式相同；

S4.在上弦层的正六边形网格上搁置多块正六边形上弦板，将上弦板与正六边形网格的上弦梁浇制成一体。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）上弦层和下线层均采用放射式规律布置多个正六边形网格，并最终结合剪力键形成蜂窝形空腹夹层板结构的楼盖，可确保楼盖的整体结构刚度和强度；

2）呈放射式规律布置的正六边形网格，相互之间结构紧凑，制约性强，真正适应楼盖的大跨度需求；

3）本楼盖孔隙率大，自重轻，同时网格造型美观大方，可在节约工程造价的基础上发挥多方面的建筑功效。

4）由于中心部位的下弦梁采用U型钢板包裹，相比单纯使用钢筋混凝土蜂窝型空腹夹层板的楼盖而言，抗裂性能大大提高。

5）U型钢板可以作为中心部位的下弦梁浇筑混凝土时的模板，避免了钢筋混凝土空腹夹层板施工需要模板过多的难题。

附图说明

图1为所述设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖的平面布置图；

图2为所述非中心部分设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖的局部剖面构造图；

图3为所述中心部分设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖的局部剖面构造图；

图4为所述中心部分和所述非中心部分的连接示意图；

图5为所述三叉形内拼接钢板的结构示意图；

图6为所述六边形外拼接钢板的结构示意图；

图7为所述剪力键与下弦层的连接结构示意图。

其中，下弦梁-11，上弦梁-21，上弦板-22，,正六边形网格-12，中心正六边形网格-13，支座-14，U型钢板-15，剪力键-3，中心部分-4，非中心部分-5，内拼接钢板-6，外拼接钢板-7。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1-3所示，提供一种设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖，包括边缘呈圆形的上弦层和下弦层；上弦层包括由上弦梁11交接构成的多个正六边形网格12，还包括叠设在正六边形网格12上并与正六边形网格12浇制成一体的上弦板22；下弦层包括由下弦梁11交接构成的多个正六边形网格12；上弦层和下弦层还包括正六边形网格12边缘与圆形边缘相交处形成的支座14，所有靠近上弦层/下弦层圆形边缘处的正六边形网格12的网格边将直接与支座14相连，这使得正六边形网格12与楼盖边缘得到很好的衔接；为进一步增强楼盖的整体结构强度，支座14在圆形边缘上均匀设置，支座14的均匀化设置可使楼盖整体受力合理，内力分布均匀。

具体地，上弦层和下弦层的正六边形网格12设置方式为：采用上弦梁21/下弦梁11在上弦层/下弦层中心设置出一中心正六边形网格13，中心正六边形网格13周边至上弦层/下弦层的圆形边缘之间还呈放射式规律布置有多个正六边形网格12，正六边形网格12与中心正六边形网格13大小相同，放射式规律为：除中心正六边形网格12外，每增加一圈正六边形网格12，则增加六个正六边形网格12；由该放射式规律布置形成的上弦层/下弦层的设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖平面布置图如图1所示，其中靠近上弦层/下弦层边缘的正六边形网格12的网格边与圆形边缘相交形成支座14，上弦层和下弦层通过剪力键3（如图7所示）连接后形成蜂窝形空腹夹层板结构。

现对该放射式规律作进一步解说：除中心一个正六边形网格12外，绕该中心正六边形网格13每增加一圈正六边形网格12，就增加6个正六边形网格12，即中心正六边形网格13外周的第一圈为6个正六边形网格12，第二圈为12个正六边形网格12，第三圈为18个正六边形，依次类推。

上弦层和下线层均采用放射式规律布置多个正六边形网格，并最终结合剪力键3形成蜂窝形空腹夹层板结构的楼盖，可确保楼盖的整体结构刚度和强度；呈放射式规律布置的正六边形网格，相互之间结构紧凑，制约性强，真正适应楼盖的大跨度需求；

下弦层中心部位4的下弦梁11采用U型钢组合结构，下弦层非中心部位5的下弦梁11采用混凝土结构；中心部位4为以中心正六边形网格13为中心，向外均匀辐射面积大于等于楼盖整体面积的五分之一的部分，其中，向外均匀辐射面积大于等于楼盖整体面积的五分之一，小于等于楼盖整体面积的四分之一的为中心部位的最优实施例，由于较圆形平面大跨度蜂窝型混凝土空腹夹层板楼盖而言，变形和强度不足的关键部位是下弦层的中心部位，此处面积占楼盖面积的1/4~1/5，仅对不完善部位做有针对性的结构调整，不仅能够增大楼盖的抗裂性能和内能，而且可以节约工程造价。

U型钢组合结构即U型钢混凝土组合结构，以U型钢板15作为下弦梁浇筑模板，可以避免钢筋混凝土空腹夹层板施工需要模板过多的难题。U型钢组合结构与混凝土结构基本相同，区别在于U型钢结构是在混凝土结构外面包裹U型钢板15，该结构可以充分利用钢材抗拉强度大和混凝土抗压强度大的优点。位于下弦梁内部的U型钢板15上需要焊接栓钉，并且在U型钢板15开口处焊接U型开口箍筋，以确保混凝土和U型钢板15共同工作。

如图4-6所示，下弦层的中心部位4的下弦梁11和非中心部位5的下弦梁11通过三叉形内拼接钢板6和六边形外拼接钢板7进行连接。三叉形内拼接钢板6和六边形外拼接钢板7分别设有阵列分布的螺栓孔，在下弦梁11内、外分别设有与三叉形内拼接钢板6、六边形外拼接钢板7相匹配的栓钉。其中，三叉形内拼接钢板6的外边宽度为b-2δ；所述外边为位于下弦梁11内部并与下弦梁11长边垂直的边；b为正六边形网格的边长，δ为钢板的厚度，六边形外拼接钢板7的外边宽度为b，所述外边为位于下弦梁11外部并与下弦梁11长边垂直的边；b为正六边形网格的边长。

实施例2

还提供一种设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖的施工方法，包括以下步骤：

S1.将下弦梁11连接成若干个正六边形网格12，靠近下弦层边缘的正六边形网格12的网格边缘与下弦层的圆形边缘相交形成支座14；中心部位4的下弦梁11采用U型钢组合结构，中心部位4为以中心正六边形网格13为中心，向外均匀辐射面积大于等于楼盖整体面积的五分之一的部分；

正六边形网格12设置方式为：采用下弦梁11在下弦层中心设置出一中心正六边形网格13，中心正六边形网格13周边至下弦层的圆形边缘之间还呈放射式规律布置有多个正六边形网格12，正六边形网格12与中心正六边形网格13大小相同，所述放射式规律为：除中心正六边形网格13外，每增加一圈正六边形网格12，则增加六个正六边形网格12；

S2.在下弦层正六边形网格的三向交汇点处设置剪力键3；

S3.在剪力键3上设置由上弦梁21连接形成的若干个上弦层的正六边形网格12，靠近上弦层边缘的正六边形网格12的网格边与上弦层的圆形边缘相交形成支座14，上弦层的正六边形网格12与下弦层的正六边形网格12设置方式相同；

S4.在上弦层的正六边形网格12上搁置多块正六边形上弦板22，将上弦板22与正六边形网格12的上弦梁21浇制成一体。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖，其特征在于，

包括边缘呈圆形的上弦层和下弦层；

上弦层包括由上弦梁交接构成的多个正六边形网格，还包括叠设在正六边形网格上并与正六边形网格浇制成一体的上弦板；

下弦层包括由下弦梁交接构成的多个正六边形网格；

上弦层和下弦层还包括正六边形网格边缘与圆形边缘相交处形成的支座；

上弦层和下弦层的正六边形网格设置方式为：采用上弦梁/下弦梁在上弦层/下弦层中心设置出一中心正六边形网格，中心正六边形网格周边至上弦层/下弦层的圆形边缘之间还呈放射式规律布置有多个正六边形网格，正六边形网格与中心正六边形网格大小相同，放射式规律为：除中心正六边形网格外，每增加一圈正六边形网格，则增加六个正六边形网格；

下弦层中心部位的下弦梁采用U型钢组合结构；中心部位为以中心正六边形网格为中心，向外均匀辐射面积大于等于楼盖整体面积的五分之一的部分；

上弦层和下弦层通过剪力键连接后形成蜂窝形空腹夹层板结构。

2.根据权利要求1所述的设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖，其特征在于，中心部位为以所述中心正六边形网格为中心，向外均匀辐射面积大于等于楼盖整体面积的五分之一，小于等于楼盖整体面积的四分之一的部分。

3.根据权利要求2所述的设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖，其特征在于，下弦层非中心部位的下弦梁采用混凝土结构。

4.根据权利要求3所述的设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖，其特征在于，下弦层的中心部位和非中心部位通过三叉形内拼接钢板进行连接。

5.根据权利要求4所述的设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖，其特征在于，下弦层的中心部位和非中心部位通过六边形外拼接钢板进行连接。

6.根据权利要求5所述的设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖，其特征在于，三叉形内拼接钢板和六边形外拼接钢板设有阵列分布的螺栓孔。

7.根据权利要求6所述的设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖，其特征在于，下弦梁内、外分别设有与三叉形内拼接钢板、六边形外拼接钢板相匹配的栓钉。

8.根据权利要求4-7任意一项所述的设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖，其特征在于，三叉形内拼接钢板的外边宽度为b-2δ；所述外边为位于下弦梁内部并与下弦梁长边垂直的边；b为正六边形网格的边长，δ为钢板的厚度。

9.根据权利要求5-7任意一项所述的设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖，其特征在于，六边形外拼接钢板的外边宽度为b，所述外边为位于下弦梁外部并与下弦梁长边垂直的边；b为正六边形网格的边长。

10.一种如权利要求1～9任意一项设有U型钢组合结构的蜂窝型空腹夹层板楼盖的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将下弦梁连接成若干个正六边形网格，靠近下弦层边缘的正六边形网格的网格边缘与下弦层的圆形边缘相交形成支座；中心部位的下弦梁采用U型钢组合结构，中心部位为以中心正六边形网格为中心，向外均匀辐射面积大于等于楼盖整体面积的五分之一的部分；

正六边形网格设置方式为：采用下弦梁在下弦层中心设置出一中心正六边形网格，中心正六边形网格周边至下弦层的圆形边缘之间还呈放射式规律布置有多个正六边形网格，正六边形网格与中心正六边形网格大小相同，所述放射式规律为：除中心正六边形网格外，每增加一圈正六边形网格，则增加六个正六边形网格；

S2.在下弦层正六边形网格的三向交汇点处设置剪力键；

S3.在剪力键上设置由上弦梁连接形成的若干个上弦层的正六边形网格，靠近上弦层边缘的正六边形网格的网格边与上弦层的圆形边缘相交形成支座，上弦层的正六边形网格与下弦层的正六边形网格设置方式相同；

S4.在上弦层的正六边形网格上搁置多块正六边形上弦板，将上弦板与正六边形网格的上弦梁浇制成一体。