CN1802477A - 建造复合承重墙板和地板构成的大跨度自支撑建筑 - Google Patents

Abstract

不包括常规的梁和柱的大跨度建筑由垂直承重的复合墙板和复合地板构成，其中复合墙板和复合地板均包括通过钢带腹板彼此连接的两层混凝土层。由墙板支撑的、与两面人字形墙连接的、组合屋顶/天花板单元构成的刚性水平面，限制了纵向排列且顶部连接的墙板的横向位移，同时支撑其而防止侧移并缩短其压曲长度。如果使用了任何与垂直护墙板刚性连接的地板，还会附加地提高整体结构的稳定性。因此，所发明的复合墙板和地板适应于相同的目的。以该方式支撑的整体结构表现为由细长护墙板制成的刚性盒子。

Description

建造复合承重墙板和地板构成的大跨度自支撑建筑

技术领域

本发明涉及工业建筑或者其它类似建筑的地板构造，其中该建筑由预应力钢筋混凝土构成，且具体地，由一些成为结构的主要部分的钢部件构成。在总体涉及构造或者建筑部件的IPC分类E 04 B 1/00中，或者更具体的类E 04 C 3/00或3/294中对本发明的领域进行了说明。

背景技术

本发明的目的是建立用于建造大跨度建筑的新的组装系统，该建筑由复合垂直承重墙板和复合地板构成，其中，仅通过细长墙和地板部件实现了该结构的横向支撑和稳定性，而不需要附加的稳定结构。作为最终任务，存在的挑战是建造具有平坦的内外表面的整洁的大跨度建筑，其不包含从中延伸出来的普通的梁或者柱。在下面对本发明的公开中说明了这是任何实现的。

十分重要的是需强调本发明涉及主要用于建造工业和类似建筑的大跨度、低层建筑(大约20至30m跨度，可达15m高)，在该建筑中采用了在现有技术领域中尚未应用的很多类似的墙板系统。在建造墙板构成的低层混凝土建筑的最普通实践中，需要附加结构支撑的非承重幕墙占主要地位。纯粹的墙板承重的自稳定的构造很少出现。一些墙板建筑系统可能或多或少地具有与本发明中配置的建筑系统中相似的部件，但是由于其不实际的解决方案所以本质上限制了这些建筑系统在大跨度建筑中的应用。承重墙板的自支撑结构需要应用具有相当的刚度的护墙板(panel)，其能够承载巨大的垂直载荷和水平力，同时保证整体结构的稳定性。纯粹的墙板承重结构很少出现的主要原因正是结构的稳定性，而仅通过使用强力护墙板难以保证这种结构的稳定性。在这样的情况下，护墙板不能是细长的而需要较大的厚度，其中护墙板厚度的增加显著地增加了材料消耗，而取决于建筑的高度，这种材料消耗可能会变得过度。过厚的墙板也会变得太重或缺乏美感。墙板根据护墙板的厚度得到其刚度，该护墙板的厚度实际上通过增加两个混凝土层之间的距离而获得，其中所述混凝土层之间存在的间隙需要填充一些材料。不管使用什么材料填充该间隙，当在建筑的大的墙面积上累计时会形成很高费用。显而易见地，设法增加护墙板的厚度而不消耗过多材料也是本发明要解决的任务之一。但是，即使以经济的方式成功地增加了护墙板的厚度，从而以该方式获得了刚性的承重墙板，当经受较大的垂直和水平载荷时这仍然不足以保证该结构的稳定性，且不能充分地减小在横向载荷下护墙板顶部的挠度，也不满足建筑规范的很多其它要求。最普通的大跨度建筑由组合的横向无支撑的横向构架构成，该构架具有支撑沉重的屋顶结构的悬臂柱或者类似的悬臂垂直墙板，因此具有两倍于其实际高度的压曲长度的垂直悬臂承重柱或者护墙板支撑横向梁或者平板式屋顶结构。建立在坚固的横向无支撑悬臂柱(或者适合的墙板)上的该结构的稳定性或许是为稳定性付出的最昂贵的方式。缺乏有效的横向支撑使得这样的结构需要大横截面尺寸的柱或者护墙板，而不适合经济地使其稳定化。据此，本发明的进一步任务是以一些其它减少要求过厚护墙板的方式来稳定该结构。更具体地，所寻求的是一些由垂直设置、中等厚度的承重墙板组合的横向支撑结构，从而通过包括该结构的所有可用资源而实现该结构的稳定性。因此，以该方式可部分地解除墙板作为稳定性基础的仅有构件。在本发明的公开内容中对怎样实现该方式进行了说明。我所了解的几个解决方案，可能具有一些与本解决方案部分类似之处，但是其总体上没有解决稳定性问题，也没有解决建造实际的大跨度建筑的适用性。

由于新的建筑系统基于两个解决方案，其中第一个解决方案力图改进护墙板和地板单元本身，而另一个解决方案涉及结构的稳定性，所以将分别考虑这两个问题。我所了解的垂直设置的承重墙板的最近似的解决方案在发明者Giuseppe Amormino撰写的美国专利第1,669,240号中公开。该公开专利提供了承重夹层墙板的想法，其总体上很好地适合建造建筑的目的。但是，该护墙板仍然具有如下几个弱点，这些弱点严重地限制了其在建造实际大跨度建筑中的应用范围。设置在每个混凝土薄层横截面中部的钢丝网配筋的排列使其过于柔软。因为沿着护墙板高度的轴向力的实际分布是偏心的而不是在中心的，所以该薄层通常经受一些不可避免的局部弯曲。设置在横截面中部的配筋因此是不合适的。如同将要公开的，本发明引入了靠近混凝土表面设置的间隙隔开的两层钢筋网的新的排列。以此方式两个混凝土护墙板都极大地得到加强。

在上述应用中用作连接混凝土层的剪力连接器的钢条桁架(steelrod truss)，保证了护墙板的合成作用，但可能不满足用于较高的细长护墙板的刚性。在这样的情况下，需要设置大量所述钢条桁架。使用过多的桁架需要使用过多的小段隔离带(insulating strip)，从而也需要更多的焊接，使得以此方式对桁架的制造过程更加耗时。由于此原因，在本发明中桁架连接器(connector)由较少量的刚性更强、更加坚固的钢腹板替代，其连续地固定在两层混凝土层上。在同样的专利中，由内混凝土层构成的、在顶部加厚以提供充分的支承面的地板支架，由于会引起偏心，所以是不协调地制成的。大量的垂直载荷因此通过这样的支架进行传递，引起不必要的局部弯曲力矩，从而引起在护墙板构件中的永久应力。此外，以这样的方式，屋顶/地板实际上仅通过一层在中部设置有钢筋的较薄的内混凝土层进行支撑。这样的载荷集中需要比将提出的一类支架更坚固的支架。更多不足涉及护墙板的制造，具体地涉及将用于上混凝土层的模具底部与桁架临时固定的方法，以及使用“合适的树脂”将设置在相邻桁架对之间的纤维玻璃带结合起来的困境。将“水泥浆或者隔离材料”填充到相邻隔离带之间的间隙中的最后步骤，可能对于进行快速生产是不可接受的耗时工作。本发明引入了制造护墙板的更加有效的方式。

在现有技术中，有很多承重墙板的解决方案和很多建造承重墙板建筑的方法。但是，这样的建筑系统在普通实践中没有得到广泛地展开，特别是没有在大跨度低层工业和类似建筑中得以应用。其中一个原因当然是缺乏这种建筑的稳定性，而仅通过护墙板很难保证这种建筑的稳定性，特别是当跨度大于20m且护墙板的高度超过9m时。我所了解的所有建造墙板建筑的解决方案完全没有解决稳定性的问题。

发明内容

本发明涉及建造由复合承重墙板构成的、自稳定低层大跨度工业和类似建筑，其中不使用作为常用部件以保证建筑整体结构的稳定性的常规构件如柱、梁或支撑框架。为此原因，所公开的主要部件解决稳定性，支撑组合结构防止侧移(sideway)，协助护墙板支撑沉重的屋顶和地板。新发明的复合墙板力图使公知的夹层墙板适用于建造大跨度结构并适用于快速生产。为了完成用于建造由细长垂直承重护墙板组合而成的、自稳定大跨度结构的系统，引入了几项发明。为了使这些按顺序排列，将在下文中依次分别公开墙板、地板单元、制造装置和架设建筑的方法。

如图1和图4中所示，新的复合护墙板提供了增强的、常用结构的承重夹层墙板，由内混凝土层和外混凝土层构成，其中两层混凝土层由至少两根镀锌以防止腐蚀的纵向钢板带彼此连接。两层混凝土层之间的间隙部分地填充有任意厚度的隔热层。该间隙的剩余部分保持中空以用于空气循环。除了夹层结构的公知特性外，所实现的主要特征是无需材料的过多消耗即可获得的厚度适应性。增加两层混凝土层之间的间隙显著地增大了护墙板横截面的转动惯量，这是通过增加钢腹板带的高度而实现的，而其材料消耗的增加几乎可以忽略。实际增加的是两层混凝土层之间的空气间隙的宽度且这无需任何花费。因此，通过减小其细长度(由于其转动惯量增加)而获得其强度的墙板，通过使得其混凝土层分离更远而变得更加坚固，这是为了获得坚固的护墙板所付出的很小的代价。连接两层混凝土层的最常用的钢桁架因此由钢带腹板替代，该钢带腹板由于几个原因更适合用于建造重型建筑：首先，钢带比桁架显著地刚性更强。具有较大横截面积并牢固地固定在两层混凝土层上的钢腹板，可有助于承载一些垂直载荷。如图4和6所示，施加在支架的钢管上的垂直载荷部分地传递到固定所述管的周围的混凝土上，且部分地沿着两层混凝土和钢腹板之间的两条长的连续接合线传递，因此避免了在支架上形成应力集中。用于所用腹板(不包括法兰)的钢材量与桁架所需的量大致相等。通常，需要比钢腹板更多的桁架部件才能获得护墙板的足够的刚度，其需要具有足够的刚性以便在允许限度内抵抗横向挠曲。所应用的嵌入在每层混凝土层中的两层钢丝网层的布置极大地增加了其局部刚度，同时减小了钢丝网层弯曲和断裂的可能性。如图1所示，插入焊接在腹板的两条纵向边缘的环中的孔内的短钢锚杆，主要用作阻止混凝土和腹板之间的滑动的锚杆，同时还保持沿着混凝土层的两层网之间的恒定距离(与短钢杆的直径相等)。在进行各混凝土层的浇注之前，形成在模具上的钢筋组架得以恰当地固定且易于设置和控制，并具有减少公差的可靠的间隙。这里需要强调引入其间具有附加纵向钢筋或者预应力钢丝索的两层钢丝网，必然使得能够使用比规范所通常允许的更薄的、不同混凝土构件的薄墙。然而，通常限制梁和柱的混凝土保护层的规范，未考虑这种将钢筋如此最优地限制在两层网层之间的情况。

护墙板的另一个特性是引入了钢管，其垂直地设置并且与两层混凝土层之间的钢腹板焊接，确定了用于承载组合单元的屋顶或地板构造的支架顶部，且不允许发生偏心。所以，被支撑的屋顶或者地板单元的反作用中心地施加在钢管上，其中该钢管在支架顶部固定在两层混凝土层上。因此，钢管与两块钢腹板焊接从而将反作用有效地传递到两层混凝土层上，这样避免了在支架附近的应力集中。如图11中所示，新的护墙板首先(在组装过程中)安装成为悬臂(最后成为具有横向连接的顶部的悬臂护墙板)，并且其下端刚性地固定在基础的座上。所以如图4和图8中所示，护墙板的下部在底层平板以下、进入地面和基础的预定长度上具有完全的浇注混凝土的横截面。这里是最大弯矩发生处，因此适合全断面。这样的实体底部的另一个优势在于，可将墙板绕其底部转动而轻松地竖立起来，其中由于护墙板的底部最后进入混凝土浇注的座内，所以底部边缘的一些缺口和破碎可被接受。通过向上涂敷至周围地面高度的适合的外部不吸潮涂层，可容易地阻止沿护墙板向上的毛细管水分的蔓延。另外一个破坏湿气的可行方法是嵌入式湿气隔断器(moisture breaker)。本发明的另一个目的是以快速方式制造这类护墙板的方法和装置，从而使其适合用于大批量生产。如图9和图10中所示，该制造方法涉及作为模具一部分的附加装置，其提供了用于浇注上层混凝土层的上部模具部分的、可移动的临时固定的底部。该装置包括一系列横向棒，其穿过模具侧模中的孔以及护墙板的钢腹板中的孔。粗糙表面的隔离带用于形成上部模具的底部，其布置在底部棒的顶部之上，在完成混凝土浇注后，其另一面粘附到混凝土上。在护墙板的上混凝土层的混凝土硬化后，将可移动底部拉到一侧。因为本应用的目标是获得刚性的、能承重的且可靠地保证建筑稳定性的护墙板，所以在此仅仅提及但不对许多其它护墙板所包含的、夹层护墙板的所有共同特征进行说明。因此，到现在为止，已公开了可用于建造实际的大跨度建筑的可靠护墙板。

如图5中所示，另一个建筑构件，复合地板单元通过与刚刚公开的墙板类似的方式制成。该复合地板单元包括了上、下浇注混凝土层，通过设置在其间的间隙中的两个或多个镀锌钢板带彼此连接，其中镀锌钢板带以与墙板中相同的方式固定在混凝土上。仅经受纯挠曲的、地板单元的两层混凝土层均由两层钢丝网层加强，其中上护墙板单元比下护墙板单元厚，以便获得横截面形心的较高位置。受压的上护墙板可包括附加钢筋，其由于较宽的混凝土横截面积而很少需要。由于挠曲而张紧的下护墙板，总是通过嵌入在两层网层之间的附加配筋而加固。在需要预应力的情况下，根据所需预应力的程度，配筋可完全地或部分地由预应力钢丝索替代。使用钢丝网的特别好处出现在存在大量剪力的支架附近。所以，钢腹板特别合适地克服了主要的张紧应力。此外，如果产生过量剪应力，则可仅在地板构件的端部附近引入一些附加的、较短的钢板带腹板，其无需沿着整个地板构件延伸，如图5所示，其中以虚线绘出的中间腹板示出了这样的附加腹板。如图4和图7中所示，应用钢腹板的另一个好处是，利用其实现了墙板和地板单元之间的刚性的钢对钢的连接。通过几根螺栓将地板构件的钢腹板与墙板的钢腹板固定，即获得了刚性连接，从而可进一步提高包括地板的建筑的稳定性。然而，单独采用未受支撑的刚性护墙板，仅允许在建筑不太高的条件下建造较小跨度建筑。护墙板这样的应用必定受限于一些可行的应用范围，其由护墙板的承载能力和细长度或者建筑规范的要求而限制。否则，墙板的厚度将极大地增加，而可能引起不同类型的建筑问题使其不可接受。例如，如果制成了由两块大约35cm总厚度的悬臂墙板，承载25m跨度的简单支撑屋顶结构而构成的简单结构，如图11所示，则护墙板高度的限度最多约为7m高。如果超过了该限度，即使满足了在垂直载荷下的极限强度和稳定性，但在受到如地震或风等的横向载荷时，这样的构造也不满足其细长护墙板的横向挠曲的极限。因此，与现有技术中的许多其它护墙板类似，本发明的护墙板在未受支撑时将停留在仅用于建造小型建筑而不是实际的具有大跨度和加高高度的建筑的型式。这是许多早期获专利的系统从未广泛用于实践的原因。显而易见地，建造实际的大跨度高低层建筑需要防止侧移的自支撑的附加解决方案，使得墙板成为自稳定的屋顶/地板支撑结构。在下文中，公开了这样的适用于特别是包括平板式屋顶-天花板单元的建筑的解决方案。(梁更适合于由柱支撑)。如图12、13和14中所示，基本概念是通过与两面人字形墙水平地连接并彼此连接的屋顶-天花板单元所形成的宽的刚性平面，在屋顶-天花板水平面高度，支撑纵排承重垂直护墙板以防止侧移。如果考虑小跨度多层建筑而不是大跨度建筑，则本概念并不新颖，其中在小跨度多层建筑中存在，在小跨度范围内与剪力墙连接的、现场浇注的坚固的整体式地板。然而，由于缺乏形成适当的、较大刚性平面的可能性，而该刚性平面能够将两面隔开的、与墙板组合的人字形墙连接，使其用作剪力墙，所以不能以该方式建造大跨度低层组合建筑。如图11中所示，最简单的结构由两排纵向排列的竖立墙板，支撑平整底板的屋顶-天花板结构而形成。这里，所应用的屋顶-天花板结构在WO 02/053852A1中予以公开。如所示出的，每对墙板支撑单个屋顶-天花板单元。因此，墙板刚性地嵌入在包括纵向座的纵向条形基础中。直到细长悬臂墙板能够保持其自身稳定性，这样的结构才是稳定的。但是随着建筑高度的增加，墙板的细长度快速增加，从而该结构变得不稳定。墙板的厚度如果增加超过一定的建筑上和经济上的合理值将毫无意义，因此很快就达到了该结构的限度。此时，通过图14中所示布置的多个简单焊接部分将屋顶-天花板单元的相邻底板彼此连接，从而获得宽的、刚性极高的水平面，其以同样的方式在其端部(通过末尾的底板的纵向边缘)与两面人字形墙连接。其自身也由墙板组装的人字形墙与纵向墙成直角，并且在其自身平面内具有极大的刚度，从而能够保证结构的横向支撑。这样的人字形墙实际上成为剪力墙。于是，如图14所示，本身通过墙板垂直支撑的、较长和较宽的刚性水平面，固定相同墙板的顶部，限制其在水平横向上的移动。由于纵向排列的墙板顶部与刚性水平面连接，护墙板不再是简单的垂直悬臂，而成为具有横向受约束顶部的悬臂，从而不能按以前的方式压曲。约束其顶部的横向移动显著地缩短了护墙板的压曲长度以及其细长度。墙板的压曲长度(表示为Lb)的缩短由在图15和图16中进行的比较而示出。图15示出了由于垂直和水平载荷的作用，没有人字形墙的帮助的未支撑悬臂墙板排的侧移。图16示出了在相同的载荷作用下，由人字形墙通过水平刚性平面支撑的相同悬臂墙板排的压曲。可以看出，在第二种情况下压曲长度显著地缩短，这在结构稳定性的意义上是有利的。现在将对此优势进行理论证明。

然而，根据建筑的长度并且由于多个较薄的弹性钢连接器的使用，相当宽大的刚性水平面本身是横向柔韧的。如图16中图解示意的，水平面用作与垂直护墙板的顶部横向连接的弹簧。现在参考图16，根据静态条件确定临界载荷P_cr

$N_{\mathrm{cr}}\·\mathrm{\δ}=c\·\mathrm{\δ}\·L+\frac{3\mathrm{EI}}{L^3}\·\mathrm{\δ}\·L$

自此

$N_{\mathrm{cr}}\·\mathrm{\δ}=c\·\mathrm{\δ}\·L+\frac{3\mathrm{EI}}{L^3}\·\mathrm{\δ}\·L$

和

与公知的悬臂-护墙板(如图17中所示)的临界载荷的表达式相比

$N_{\mathrm{cr}}^2=c\·L+\frac{3\mathrm{EI}}{L^2},N_{\mathrm{cr}}^1=\frac{{\mathrm{\π}}^2\·\mathrm{EI}}{{4L}^2}=\frac{9.8596\·\mathrm{EI}}{{4L}^2}=2.465\frac{\mathrm{EI}}{L^2}$

忽略差异，并使得两个表达式大致相等

$3\frac{\mathrm{EI}}{L^2}\≈2.465\frac{\mathrm{EI}}{L^2}$

得到

$N_{\mathrm{cr}}^2\≈c\·L+\frac{3\mathrm{EI}}{L^2}=c\·L+\underset{15}{N_{\mathrm{cr}}^1}$

因此，在其顶端固定有弹簧的悬臂的临界力与在部件k·L中的纯粹悬臂的临界力不同。表示屋顶平面和人字形墙的共同刚性的、大数值的弹簧常数c，使得柱的顶部实际上受到约束，如同其为可垂直移动的铰接端。即使弹簧常数c仅为很小的数值，其也会引起墙板的压曲形状的显著减小，并且这是一个好处，其中不管怎样临界载荷显著地提高。代表水平面的实际刚度的刚性弹簧，可几倍地增加相同护墙板的临界载荷。根据下面的考虑因素得到压曲长度。柱部件的临界载荷的公知的表达式一般地为

$N_{\mathrm{cr}}=\frac{{\mathrm{\π}}^2\·\mathrm{EI}}{k\·L^2}$

对在顶部具有横向弹簧的悬臂柱，得到 $N_{\mathrm{cr}}=c\·L+\frac{3\mathrm{EI}}{L^2}$ 其中c是弹簧常数使这两个表达式相等，可得到

需要此公式确定护墙板的实际细长度所以 $\mathrm{\λ}=\frac{k\·l}{i}=\frac{\frac{{\mathrm{\π}}^2\·\mathrm{EI}}{C\·L^3+3\mathrm{EI}}\·L}{\frac{I}{A}}=\frac{{\mathrm{\π}}^2\·i\·\mathrm{EI}}{C\·L^2+\frac{3\mathrm{EI}}{L}}$ 则护墙板的细长度为

可通过任何结构分析计算机程序从包括模拟结合点的建筑模型非常准确地确定弹簧常数c。屋顶/天花板底板组合的水平面的刚度将取决于平面的长度、组合单元的跨度并主要取决于连接的变形性。弹簧常数也将取决于人字形墙的柔韧性，其中必须考虑人字形墙中的较大开口。已知水平力H和通过模拟水平面计算出的其水平挠度，可容易地得到等效纵向框架EI_F的弯曲刚度，如图17中所示，等效纵向框架EI_F包括分别代替水平面和人字形墙的等效梁代替物EI_b和等效柱代替物EI_c的结合。其实际值可在实际模型上测量，并作为修正系数引入上述表达式中。

如图17中所示，在纵向框架的顶部产生的在横向的最大挠度包括两部分，由于弯曲柱(人字形墙)的挠度f_c和梁(水平面)的挠度f_b。

f_max＝f_c+f_b

$f_c=\frac{H}{2}\frac{L_c^3}{{3\mathrm{EI}}_c}$

最后，获得的支撑弹簧常数为

其中

I_c-∑I_c-人字形墙板的转动惯量的总和

I_b-水平面的转动惯量

L_c-人字形墙板的平均高度

L_b-建筑的长度

-考虑到由于连接的变形引起的水平面刚度的降低的降低系数。其可从模型计算或者通过实验而确定。

附图说明

图1是显示护墙板的组成部分的护墙板横剖视图；

图2是护墙板的局部垂直剖视图；

图3是图2中所示的相同的局部部分的钢腹板的局部视图；

图4是复合地板单元的全视图；

图5是建筑结构的一侧部分的局部垂直部，示出了垂直组合护墙板和地板及屋顶-天花板的组合：

图6是与墙板连接的最终的屋顶/天花板单元支架的详细透视图；

图7是地板单元支架在浇注之前的详细透视图，示出了地板单元和墙板之间的钢对钢的刚性连接；

图8是墙板下部的详细透视图，示出了其与地基底座的刚性连接；

图9是显示在浇注护墙板的下混凝土层后的特定制造阶段的模具局部透视图；

图10是显示在浇注护墙板的上混凝土层后的特定制造阶段的模具局部透视图；

图11是由一对支撑屋顶-天花板单元的垂直悬臂墙板构成的最简单的横向构架单元的透视图；

图12是根据本发明的建筑的部分透视图；

图13是显示建筑的自稳定结构的概念的建筑的简化模型；

图14是显示建筑的稳定性机构的工作方式的建筑的变形模型；

图15是包括在其顶部支撑的悬臂墙板的最简单结构的横向构架的图解模型，示出了由于横向支撑而减小的悬臂墙板的压曲长度；

图16是包括悬臂墙板的最简单结构的横向构架的图解模型，示出了横向无支撑结构的侧移；

图17是根据图14中所示的实际模型得到的图解模型图，用于确定结构的支撑系统的参数。

具体实施方式

根据以下标题列出说明：

a)墙板

b)地板构件

c)用于制造墙板的装置

d)架设建筑的方法

a)由图1的横剖视图、图2的局部纵向剖视图和作为图4中的建筑的一部分所示出的复合墙板(1)，包括浇注混凝土内层(2)和外层(3)，均约为70mm厚。此两混凝土构件通过插入其间间隙的至少两根镀锌钢板带(4)相互连接。混凝土护墙板构件(2)和(3)通过两层钢丝网层(5)而显著加强。在护墙板整个宽度范围内，在每层混凝土层中两层钢丝网层之间存在有相当充足的自由空间，如有必要，其中可设置用于加强所述护墙板的附加的纵向钢筋(6)。根据所需的预应力程度，可由预应力钢丝索(完全或部分地)替换钢筋。然而，理想位置是将钢筋(或预应力钢丝索)牢固地嵌入在由两层网层所限定的两侧。如图1、2和3所示，4-7mm厚的钢板带(4)嵌入在内、和外混凝土层中，通过将短钢锚杆(8)穿过一系列三角形钢环(7)的孔(9)而固定于其中。两侧从环(7)中伸出的钢锚杆(8)精确地设置在每个浇注混凝土护墙板构件(2)和(3)的两个网层(5)之间，从而以这种方式保持两层钢丝网层之间的恒定距离。恰当地固定在混凝土中的短钢锚杆(8)同时用作坚固的连接器。隔离层(10)仅填充两层混凝土护墙板构件(2)和(3)之间的部分间隙，并粘附在墙板的内混凝土层(2)的内侧。未填充的间隙的剩余部分提供了用于为隔离层通风的空气区(11)。墙板(1)的总厚度以及空气层(11)的厚度与隔离层(10)的厚度之间的关系是任意的，取决于当地气候需要并可通过在制造过程中改变隔离层厚度而容易地修改。

如图4和6中所示，比外护墙板层(3)短的内护墙板层(2)的上部，确定了由护墙板支撑的屋顶-天花板构件(13)的支撑水平面。因此，外护墙板构件(3)的顶端部(3.1)向上延伸超出支架，从而将屋顶结构(13)隐藏起来而不能从外部看见。顶部支架由小尺寸钢管(14)构成，其中钢管(14)以与固定腹板相似的方式，通过由长锚杆(16)穿过横向向外突起的几个钢环(15)，横向固定在支架附近加厚的两层混凝土层(2)和(3)中。两层护墙板混凝土层(2)和(3)在支架附近加厚以容纳管(14)的横向环(15)，其中管(14)具有必要的长度，用于将倾斜屋顶构件(13)的反作用从管(14)向两层混凝土层逐渐传递，从而避免应力集中。由于同样的原因，管(14)也通过焊缝(17)焊接到两块腹板(4)上。作为直接支架的钢管(14)稍微向上突出到周围的混凝土顶部之上，以此方式保证屋顶-天花板构件(13)精确地倚靠在其上。通过管(14)，在中心向所述墙板加载，使得在没有横向力时两层混凝土层均等地受压。如图4和8所示，该墙板(1)最初(在组装过程中)安装并刚性地连接到预制基础构件(18)上成为悬臂。墙板的下部(19)由不具有隔离层的全实体混凝土制成，从而适合于设置在地平面以下并且配置小钢板插入物(20)以便固定在地基上。墙板通过多个位于其下端附近、在两侧横向装入的钢板(20)固定在纵向条形预制基础构件(18)上。类似的钢板(21)沿着条形基础构件(18)的浅座(22)的底部安装在预定的点位。当直立时，墙板(1)首先以任何常规方式调整到理想的垂直位置，使其倚靠在基础底部笔直地竖立。接着，如图4和图8所示，钢板(20)和(21)由与其垂直设置的三角形钢板(23)，分别通过焊缝(24)和(25)的焊接而相互连接。在另一个实施例中，钢板可包括在护墙板的两侧突出的特别部分，其目的在于以其上的孔套在从基础通道底部垂直向上伸出的螺栓上，并通过螺母固定在螺栓上。墙基位于地面以下的预定深度。如图4和图8中所示，护墙板下端附近的全混凝土实体部的长度从其在座(22)中的底部向上至现场浇注的混凝土地面板(26)的上水平面，该水平面通常在地表水平(27)以上。墙板(1)通过横向锚杆(28)水平地连接到大块混凝土埋地板(26)上。

b)地板构件(29)包括上(30)和下(31)浇注混凝土护墙板构件，通过插入在其间隙中的两块或者更多镀锌钢带腹板(32)相互连接，其中该间隙部分填充有隔离层(33)且部分包含空气层(34)，腹板(32)以与护墙板中相同的方式进行固定。两层混凝土层均通过与在图1所示的墙板的层中相同的两层钢丝网层加强。

上护墙板构件(30)比下护墙板构件(31)厚，以便获得挠曲所需的截面形心的更高位置。如有需要，地板单元的上护墙板构件(30)可包括一些如图5中所示、与墙板中相似的附加抗压钢筋(35)，嵌入在两层网层之间。地板单元(29)的受拉下护墙板(31)通常通过嵌入在两层网层之间的适量的附加配筋(36)加固。替代配筋(36)，可根据所需预应力程度，以同样方式或多或少地使用预应力钢丝索。在存在过量剪力的情况下，可包括一些靠近支架的附加的较短钢板带腹板(37)，其不需要沿地板构件的全长延伸。

如图7中所示，利用钢腹板的端部形成墙板和地板单元之间的刚性连接。墙板的内混凝土护墙板构件(2)在支架处具有中断，并形成用于插入地板构件的纵向槽(38)。墙板(1)包括在地板的预定水平面位于水平槽(38)内的支架。钢管(39)(以与屋顶支架的管(14)同样的方式固定)用于保证将地板载荷中心地设置在支架上。墙板的垂直钢腹板(4)连续地、不中断地、成直角地穿过槽(38)。如图7中所示，安装的地板单元(29)通过下混凝土层(31)倚靠在管(29)上，其中下混凝土层(31)具有两个槽(39)，与墙板的腹板(4)相对应并且紧密配合。穿过水平槽(38)的墙板(1)的垂直钢腹板(4)因而加强了在槽处暂时减弱的护墙板的横截面。在进行调整时，墙板的钢腹板(4)和地板构件的腹板(32)相互重叠，并且通过螺栓和螺母(40)容易地进行连接。在装配过程中，进行该操作的适当通路设置在槽(38)的较宽开口和靠近支架的地板单元的缩短的上混凝土层(30)之间，其中，在将螺栓(40)拧紧后，用混凝土浇注该间隙。由图4显见，在组装的地板单元的顶面之上、现场浇注的最终地板混凝土层(41)的水平面，位于支撑槽(38)顶部水平面的上方，从而最终将整个连接部隐藏起来。

c)在图9和图10中局部示出了用于制造墙板和地板单元的模具，其包括固定在某些常规刚性底层结构(43)上的底板(42)和两块外侧模(44)和(45)。左侧模(44)通过横向滑开是可移动的，而右侧模(45)是固定的。两块侧模沿着整个长度纵向地开有一系列以确定距离排列的矩形截面孔(46)。当放置在模具中时，孔(47)在模具侧模中的纵向排列，与分别作为墙板(1)或地板单元(29)的整体部分的钢腹板带(32)或(4)中的适当的孔(46)的排列相一致。这些孔通过手动地或者由专用装置插入多根横向棒(48)而用于临时形成墙板或地板单元的上浇注护墙板构件的底板。为了使制造过程更加清楚，现在将参照图9和图10按照步骤对其进行说明，其中图9和图10分表示出了在两个不同阶段的制造过程。首先，通过滑开左侧模(44)打开模具，并将两层加固网放置在底板(42)上。如图9中所示，纵向钢腹板带(4)(或在地板单元的情况中的(32))设置为沿着模具垂直竖立在的环(7)上，且与底板(42)垂直。在环(7)的顶部设置有塑料隔片(12)以保证对钢筋的适当的混凝土覆盖。因为薄腹板带(4)在模具的整个长度上不稳定，所以通过沿着模具将几根棒(48)穿过侧模的相应孔(46)并穿过带(4)中的孔(46)，而将薄腹板带(4)临时支撑以抵抗转向或者扭转。也可将腹板带(4)在模具两端插入专用的垂直槽夹具中。将上层网升起，则可将短钢锚杆(大约20cm长)在两层网之间与腹板带(4)成直角地、容易地插入环(7)中的孔(9)中。上述说明的状态从图1和图9中显而易见。钢锚杆(8)保持了两层钢丝网(5)之间的距离，同时用作钢腹板带(4)的锚杆。在将所有的钢筋如此设置后，模具的侧模(44)和(45)闭合，再将所有的横向棒(48)从一侧抽出，然后连续地浇注下混凝土层至包封已布置的钢筋的厚度(70mm)。在需要预应力的情况下，可将预应力钢丝索以同样的方式替换配筋。预应力要求模具的附加底层结构，其包括在两端具有合适支座的坚固的纵向构架。位于下部的混凝土层，在墙板的情况下(其外表面面向下)对应于外墙构件，而在地板单元的情况下则对应于下层混凝土构件。在图9中示出了浇注第一层混凝土后的阶段。在下混凝土层完成后，将横向棒(48)穿过侧模中的孔(46)，并且穿过所有的钢腹板带(7)中的孔(47)。由图10显见，以狭窄间距布置的横向棒(48)在其顶部形成了临时的单向格子平台，在其上设置聚苯乙烯或者硬石棉隔离带(10)，紧紧地插入在腹板带(4)之间和腹板带与侧模之间。此时，隔离带(10)形成的顶面确定了上混凝土层模具的底部，通过相同的侧模(44)和(45)横向封闭。以该方式形成的上部模具，在墙板的情况下用于灌注内墙构件，而在地板单元的情况下用于灌注上混凝土构件。如图10中所示，之前焊接到钢腹板带(4)上、并突出到隔离层表面之上的环(7)包括孔，这些孔与在下混凝土构件的情况中相同的方式进行使用。接着，将第一钢丝网层(5)放置在上部模具中，套在遍布整个网的垂直竖立的环(7)上。此时，在设置第二网层之前，将短钢锚杆(8)插入孔(9)中，最后将第二网层放置在顶部，其中如有需要可插入一些附加的纵向配筋(6)。如果是在两侧预应力的墙板的情况下，在放置最后的网层之前，可设置一些预应力钢丝索而代替配筋。然后进行位于上部的混凝土层的混凝土浇注、刮平和抹光。对具有较宽暴露表面的两层混凝土层容易地进行蒸气养护。在两层混凝土都硬化后，通过将横向棒(48)从一侧抽出而卸除，从而对墙板或者地板单元进行释放，使其准备好从模具中取出。因为护墙板具有足够的刚性，所以可以与浇注时相同的状态，将这样的护墙板水平提起和存放。

d)如图11中所示，最简单的结构部分是由安装并刚性地同定在条形基础构件(18)的纵向浅座(22)中的两块垂直墙板(1)，支撑屋顶-天花板单元(13)而构成的，其中屋顶-天花板单元(13)为根据WO 02/053852A1的、名为“具有平坦底面的双重预应力复合屋顶-天花板结构”。两块垂直墙板(1)以在a)部分中所公开的方式竖立并刚性地连接到预浇注的纵向条形基础上。由图11显见，墙板(1)对支撑单个屋顶-天花板单元(13)，其具有与墙板的宽度完全相等的宽度。这是有优势的，因为以这样的方式总能保证其连接部分的理想的适配性。因此，可将公差相应地减至最小，所以可安心地使用螺栓和其它精确连接装置而不必担心人为失误导致的错误。在图4和图6中示出了屋顶单元(13)与墙板(1)的连接。地板单元(13)的平板状支架端部包括两个孔(49)，各自位于靠近混凝土底板端部的一边，由装入的短钢管件构成。板的端部倚靠在装入两层混凝土层之间的钢管(14)上，其预先以所述两个孔套在从管(14)的顶面直立延伸的两根螺栓(50)上，并通过螺母固定在该处。

如图12中所示，通过依次安装一系列的横向部分，建造成长的建筑。墙板(1)沿着多根预制的条形基础(18)排列，并以a)中所说明的及图4和图8中所示的方式固定于其上。相邻的墙板(1)通过屋顶单元的组合底板形成的公共水平面而间接地相互连接。屋顶单元通过焊接的钢插入接头(54)以常规方式，在沿着其底板的公共边缘的几个点处相互连接，其能够承受纵向和横向的压力。相似的接头(54)最普遍地用于使相邻底板的公共边缘水平，因而不属于本发明的主题。刚性水平面(51)沿着最后设置的相邻底板的纵向边缘，通过多个焊接的搭接接头(54)与形成人字墙(53)的两块人字墙板(52)相连接。从而，沿着两条纵向边设置的墙板(1)在横向被牢固地支撑，并在其顶部通过水平的刚性屋顶-天花板平面(51)进行固定。

Claims (5)

1.一种复合墙板(1)，其特征在于包括两个不同的宽和薄的混凝土层(2)和(3)，均通过两层钢丝网层(5)显著地加固，并通过至少两个薄钢带腹板(4)在护墙板的整个长度上连续地相互连接，从而在其间形成的间隙中部分地填充隔热层(10)并粘附于内混凝土层内部，而剩余空间(11)于空气通风，其中所述带腹板(4)通过沿其边缘排列的多个焊接的钢环(7)与两层混凝土层固定，所述钢环具有孔(9)，短钢锚杆(8)插入其中以保持所述两层网层之间的距离，并通过所述距离安装附加纵向配筋(6)或预应力钢丝索。

2.如权利要求1所述的复合墙板，其特征在于包括用于承载屋顶平整底板单元(13)的专用支架，其具有稍稍突出于混凝土层(2)和(3)之上的内嵌钢管(14)，其中所述混凝土层(2)和(3)在支架附近加厚并固定所述管(14)，所述钢管(14)还与钢腹板(4)垂直地焊接，这样将屋顶载荷从钢管(14)逐渐地中心地传递到混凝土层(2)和(3)上，而不存在相当的应力集中，其中通过将所述屋顶-天花板单元(13)的底板通过两个孔(49)，套在两根从管(14)的顶面向上延伸的螺栓(50)上并通过螺母固定，而容易地进行连接。

3.如权利要求1所述的复合墙板，其特征在于包括用于承载地板单元(29)的专用支架，其位于沿着内混凝土层的中断形成的水平槽(38)内，其中垂直于所述管(14)连续地穿过所述槽(38)的钢腹板(4)带连接在固定到两层混凝土层上的内嵌钢管(14)上，其中，通过在槽(38)内使用螺栓和螺母(4O)将重叠的墙板的腹板(4)与地板单元的带腹板(32)连接，而实现地板单元(29)与墙板(1)的刚性连接，然后所述槽由混凝土浇注，其中，所述地板单元的下混凝土层(31)预先倚靠在所述管(14)上，且墙板的腹板(4)插入靠近腹板(4)的槽(39)中，从而在完成连接后，不需要进一步的处理，即获得在上下两面沿着接缝的理想的直的连接边缘。

4.由复合承重垂直墙板(1)和复合屋顶-天花板单元(13)构成的建筑，其可包括几个地板单元(29)，且特征在于墙板(1)与沿着建筑周边设置的具有纵向座(22)的条形预制基础(18)对齐排列并与其刚性固定成为悬臂，其中墙板(1)的宽度与地板-天花板和地板单元(29)的宽度完全一致，这样保证了连接部分的精确符合，从而实现不包括柱或梁的具有全部平整内表面的建筑。

5.横向支撑机构，主要用于如权利要求4所述、由复合承重垂直墙板(1)和复合地板-天花板(13)及屋顶单元(29)构成的自稳定建筑，其特征在于安装并刚性地固定成为临时悬臂的墙板(1)，在其顶部与由全部应用的屋顶-天花板平板(13)通过部件(54)沿着相邻边缘彼此连接而形成的刚性水平面(51)连接后，通过将屋顶单元的端部平板沿着其接触点与人字形墙板连接，而使所述墙板(1)的横向侧移受到约束并且其压曲长度显著缩短，并以所述方式支撑整个结构并保证其横向稳定性。

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