CN210067174U - 一种不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖，包括带表层板的上肋层、下肋层，以及连接上肋和下肋的剪力键。其中，在正六边形楼盖平面的对角线区域，上肋层网格和下肋层网格均是由三向交叉，夹角相等，但长度不相等的空腹梁交接构成的若干个等角不等边的六边形网格；在平面非对角线区域，上肋层网格和下肋层网格均是由三向交叉，夹角相等，且长度相等的空腹梁交接构成的若干个正六边形网格；在楼盖中央，上肋层网格和下肋层网格是1个较大(或较小)的正六边形网格。该种新结构的上肋层网格形式与下肋层网格形式对应，结构三向受力且传力简洁明确，自重小，具有优美的网格造型。

Description

一种不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖

技术领域

本实用新型涉及一种大跨度正六边形平面的混凝土不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖，属于建筑结构技术领域。

背景技术

空腹板夹层板楼盖具有无梁楼盖大开间灵活分隔，板上可任意隔墙，使用灵活方便的优点，其特点为：管道可在空腹中穿行，可降低建筑层高，结构自重轻，用钢量低，框架梁可隐于板内，美观大方，社会效益与经济效益显著。

现有技术的大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖属空间三维力系的新型结构体系，具有良好的技术经济指标。该新型结构体系在申请人申请的如下专利中已有一些披露：

申请号为201610613984.X，实用新型创造名称为一种大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖及制作方法，公开了该楼盖包括上弦层和下弦层，其中，下弦层由三向交叉夹角120°的空腹梁交接构成若干个大小完全相同的正六边形网格，上弦层是具有正三角形网格的钢筋混凝土预制带肋板，每个正三角形网格的大小是正六边形网格的1/6，在正三角形网格下方形成有正三角形肋梁。

以上对空腹板夹层板楼盖的技术创新取得了十分显著的作用，但依然存在一些急需进一步改进之处。如大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖的不足之处是楼盖平面边长与空腹梁网格尺寸互相制约。此外，大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖的上肋网格呈正三角形，这使得上肋节点处有六根杆件连接，导致节点部位的施工是不易的。因此，这种结构的空腹夹层板楼盖都需要进行进一步的技术创新，以使其设计更加理想。

实用新型内容：

本实用新型的目的是为了使蜂窝状空腹夹层板能更好地适应各种平面尺寸，满足建筑需求，提出大跨度正六边形混凝土不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖，它的正六边形楼盖平面的边长和网格尺寸无公约数，在正六边形楼盖平面上不同区域采用不同的六边形网格形式，整体形成了不规则的蜂窝状网格，新型结构混凝土不规则蜂窝状空腹夹层板适用于建筑平面为正六边形的大跨度公共与工业建筑的楼盖或屋盖，符合“适用、经济、绿色、美观”的建筑方针。

本实用新型通过如下技术方案实现：

大跨度正六边形不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖是在已申报专利 201610613984.X大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖及制作方法的基础上的改进。该大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，采用三向交叉夹角为120°的空腹梁形成的正六边形(蜂窝状)网格，一个大跨度正六边形楼盖平面内采用几十个小正六边形网格有规律地布置成蜂窝状空腹夹层板，整个楼盖形成了三向受力的圆板，其受力性能、使用净高和造型等优于传统的混凝土主次板梁结构体系，而其不足之处在于：正六边形楼盖平面的尺寸与正六边形网格的尺寸应有公倍数关系，这使得建筑平面尺寸与网格尺寸互相制约。如图1所示，正六边形平面边长B与组成结构的正六边形网格高度h的关系是B＝4×2h+2× 2/3h，可见，正六边形平面的边长与小正六边形网格的高度2h需要成倍数关系。

这由两种方法解决：第一种方法是先确定建筑平面的正六边形尺寸，然后根据正六边形楼盖的尺寸确定正六边形网格的尺寸，这样会导致正六边形网格的尺寸可能无法满足蜂窝型空腹梁网格尺寸的构造要求(网格边长宜为2000mm左右)。第二种方法是先按构造要求确定正六边形网格的尺寸，再由此推算正六边形楼盖平面的尺寸，这样又会使建筑尺寸和建筑面积受到限制，影响建筑功能。

为了使得结构和建筑能够更好地协调，互相融合，提出的大跨度正六边形不规则混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖，包括带表层板的上肋层、下肋层，以及连接上肋和下肋的剪力键；其中，在正六边形楼盖平面的对角线区域，上肋层网格和下肋层网格均是由三向交叉，夹角相等，但长度不相等的空腹梁交接构成的若干个等角不等边的六边形网格；在平面非对角线区域，上肋层网格和下肋层网格均是由三向交叉，夹角相等，且长度相等的空腹梁交接构成的若干个正六边形网格；在楼盖中央，上肋层网格和下肋层网格是1个正六边形网格。

在该大跨度正六边形不规则混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖中，不需考虑正六边形楼盖平面边长与正六边形网格高度(或边长)的倍数关系，正六边形平面的边长按实际建筑功能要求考虑，同时，正六边形网格的边长按其构造要求确定，然后在正六边形平面的非对角线区域布置正六边形网格，对角线区域布置拉长 (或压扁)的等角不等边的六边形网格，楼盖中央则形成了一个较大(或较小) 的正六边形网格。由此，多种形式的六边形网格有规律地排列组合，形成了大跨度正六边形平面的混凝土不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖。

此外，新结构上肋层网格和下肋层网格对应，均为六边形网格，只有当楼盖中心正六边形网格大于非对角线区域的正六边形网格时，需在楼盖中心网格的表层板下设置板肋，将网格划分成正三角形网格。新结构上肋层网格和下肋层网格基本上疏密一样，上下对称，使得结构传力更简洁明确，且节点上相交的杆件减少，节点构造更简单便于制作，且在满足刚度要求的前提下能够减轻结构自重。新结构分两次现场浇筑混凝土，第一次浇筑下肋层及剪力键，上肋层(含表层板) 一起二次浇筑混凝土，加强了结构整体性，方便可行节约工期。

附图说明：

附图1：大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板下肋网格布置图，正六边形楼盖平面边长B与正六边形网格高度2h成倍数关系，有B＝4×2h+2×2/3h，整个楼盖下肋层主要包含若干个小正六边形网格；

附图2：大跨度正六边形混凝土蜂窝状空腹夹层板上肋网格布置图，空腹梁相交成为正六边形网格，表层板板底的板肋把正六边形网格划分成了6个正三角形网格，故整个楼盖上肋层主要包含若干个小正三角形网格；

附图3：正六边形混凝土不规则蜂窝状空腹夹层板网格布置示意图，大跨度正六边形楼盖平面边长为B，即对角线长为2B，由空腹梁三向相交(夹角均为 120°)，形成了楼盖中心的1个较大(或较小)的正六边形网格、对角线区域的若干个等角不等边六边形网格，以及非对角线区域的若干个正六边形网格。具体的网格形式数量应根据正六边形楼盖平面边长和网格边长确定。图中正六边形网格的边长为b，高为2h(h＝bcos30°)；等角不等边六边形网格垂直于对角线的两对边边长为a，其余四边边长同正六边形网格边长b；楼盖中央正六边形边长为a，由几何关系可知a＝2(B/2-4h)sin60°。柱间距为2h＝2bcos30°，正六边形楼盖平面每边的顶点到第一根柱的距离为B/2-4h。

附图4：正六边形混凝土不规则蜂窝状空腹夹层板剖面示意图，下肋层和剪力键先浇筑混凝土；上肋层(含表层板)一起二次浇筑混凝土。

附图5：某对角线距离为2B＝35m(边长为B＝17.5m)的正六边形建筑平面，其混凝土不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖下肋网格布置图如图5，该图中正六边形网格边长取2000mm,构成不规则蜂窝状空腹夹层板的各种网格尺寸如图5所示。

附图6：与图5对应，对角线距离为2B＝35m(边长B＝17.5m)的正六边形平面不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖上肋网格布置图，当正六边形平面每边的顶点至第一根柱的距离大于2/3h时，等角不等边六边形网格垂直于平面对角线的两对边边长a>b，平面对角线区域等角不等边的六边形网格被“拉长”了，此时，楼盖中央的正六边形网格边长(a)大于非对角线区域的正六边形网格边长(b)，应在此处的表层板下设置板肋把楼盖中央的正六边形网格划分为6个等边三角形(边长为a),板肋的截面尺寸可同上肋。

附图7：对角线长为31m(边长为15.5m)的正六边形平面混凝土不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖上肋网格布置图，当正六边形平面每边的顶点至第一根柱的距离小于2/3h时，等角不等边六边形网格垂直于平面对角线的两对边边长a<b，平面对角线区域等角不等边的六边形网格被“压扁”了，此时，楼盖中央的正六边形网格边长(a)小于非对角线区域的正六边形网格边长(b)，无需设板肋。

附图8和附图9：正六边形平面混凝土不规则蜂窝状空腹夹层板中，无论哪种形式的六边形网格的空腹梁都是三向相交，夹角相等(120°)，空腹梁的交接处用“三叉型”剪力键连接上肋与下肋。附图8为剪力键节点示意图，附图9 为剪力键受到的剪力，它是由上肋和下肋的轴力转化来的。

附图4和附图8中的标记为：1-表层板,2-上肋层、3-剪力键，4-下肋层。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明。

本实用新型的不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖，在大跨度正六边形建筑平面中，建筑边长与网格尺寸无公约数，建筑边长与网格尺寸不会互相制约，网格形式灵活变化，包含对角线区域的若干个等角不等边六边形网格，非对角线区域的若干个正六边形网格，以及楼盖中心1个较大(或较小)的正六边形网格。

该不规则蜂窝状空腹夹层板的上肋层2网格和下肋层4网格一一对应，只有当楼盖中央的正六边形网格大于其他正六边形网格尺寸时，应采用板肋把该处的表层板划分为6个正三角形网格，此时上肋层2网格中心变成了正三角形网格。板肋的截面尺寸可同上肋截面尺寸。

不规则蜂窝状空腹夹层板中，无论任何位置的空腹梁均是三向相交，夹角为120°，结构三向传力，上肋层2网格和下肋层4网格基本上疏密一样，上下对称，使得结构传力更简洁明确，且上肋节点上相交的杆件减少，节点构造更简单便于制作，且在满足刚度要求的前提下能够减轻结构自重。

跨度正六边形楼盖的不规则蜂窝状空腹网格布置时先按建筑需求确定楼盖平面尺寸，按构造要求确定空腹梁网格尺寸，然后布置靠近建筑边线的非对角线区域的第一排正六边形网格，接着往楼盖中心逐层布置正六边形网格，再连接对角线两侧的网格顶点形成对角线区域的等角不等边六边形网格，最后楼盖中央的杆件自然地围成了一个正六边形网格。

不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖，当正六边形楼盖平面每边的顶点到第一根柱的距离大于2/3h时，对角线区域是拉长了的等角不等边六边形网格，当正六边形楼盖平面每边的顶点到第一根柱的距离小于2/3h时，对角线区域是压扁了的等角不等边六边形网格，当正六边形楼盖平面每边的顶点到第一根柱的距离等于 2/3h时，对角线区域也是正六边形网格，这是不规则蜂窝状空腹夹层板的特殊形式，即成为常规的蜂窝状空腹夹层板。

不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖的制作方法，步骤为：

1确定楼盖平面尺寸和正六边形网格尺寸；布置平面非对角线区域的正六边形网格；布置平面对角线区域的等角不等边六边形网格；布置楼盖中央较大(或较小)的正六边形网格。

2先浇筑下肋层4及剪力键3混凝土，二次浇筑上肋层2(含表层板1) 混凝土，养护形成正六边形混凝土不规则蜂窝状空腹夹层板。

实施例1：

正六边形平面混凝土不规则蜂窝状空腹夹层板制作时，首先进行网格布置，先按建筑要求的对角线尺寸2B(或边长B)，得到正六边形楼盖平面；按构造要求确定平面非对角线区域的正六边形网格边长b，一般b为2000mm左右，高则为2h(h＝bcos30°)。计算平面每边的顶点到第一根柱的距离x，x＝B/2-th，式中，

t＝4、5、6、7……，把t带入上式，算到x≤2h即可。这样，沿着平面每边边线上布置的六边形网格数量为t+1个，其中2个为等角不等边六边形网格 (分别位于每边的顶点)，n＝[(t+1)-2]个正六边形网格(排列于每边的中部)。先在平面每边边线处布置边长为b的正六边形网格n个，然后往楼盖中心点方向再布置一层正六边形网格(n-1)个，依次往楼盖中心逐层布置，层层减少，最后网格为1个，总共有n排，这就得到了平面对角线区域的正六边形网格。再把平面各边角点至楼盖中心点附近的网格顶点连线即形成等角不等边的六边形网格，这些等角不等边的六边形网格可以看作是边长为b的正六边形网格垂直于平面对角线的两对边边长被拉长(或压短)了，等角不等边六边形网格从角点处往楼盖中心点排列，共有(n+1)排，这就得到了平面对角线区域的等角不等边六边形网格。最后，楼盖中心点附近的等角不等边六边形网格的边(边长为a)围成了楼盖中央较大(或较小)的正六边形网格。所有网格上肋层与下肋层对应，均为六边形网格，只有当楼盖中央的正六边形网格大于非对角线区域的正六边形网格(即a>b)时，需在中央正六边形上肋网格表层板下设置板肋将其划分为6 个边长为a的正三角形网格，板肋截面尺寸可同上肋。

综上所述，正六边形平面不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖平面结构布置的步骤为：①确定楼盖平面尺寸和正六边形网格尺寸。②布置平面非对角线区域的正六边形网格。③布置平面对角线区域的等角不等边六边形网格。④布置楼盖中央较大(或较小)的正六边形网格。最终形成了主要含有3(1+n)n个正六边形网格(非对角线区域)、6(n+1)个等角不等边六边形网格(对角线区域)、以及1个较大(或较小)的正六边形网格(楼盖中央)的不规则蜂窝状空腹夹板楼盖。新结构分两次现场浇筑混凝土，先浇筑下肋层及剪力键，上肋层(含表层板)一起二次浇筑混凝土，养护成形，加强了结构整体性，方便可行节约工期。新结构三向传力且传力简洁明确，具有较大的孔隙率、自重轻，造型美观，此外，网格构成方式更灵活，适用于各种尺寸的正六边形平面，完善了正六边形平面的网格形式，能够更好地满足建筑需求，做到建筑和结构完美统一。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖，其特征在于：包括带表层板(1)的上肋层(2)、下肋层(4)，以及连接上肋和下肋的剪力键(3)；其中，在正六边形楼盖平面的对角线区域，上肋层(2)网格和下肋层(4)网格均是由三向交叉，夹角相等，但长度不相等的空腹梁交接构成的若干个等角不等边的六边形网格；在平面非对角线区域，上肋层(2)网格和下肋层(4)网格均是由三向交叉，夹角相等，且长度相等的空腹梁交接构成的若干个正六边形网格；在楼盖中央，上肋层(2)网格和下肋层(4)网格是1个正六边形网格。

2.根据权利要求1所述的不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖，其特征在于：建筑边长与网格尺寸无公约数。

3.根据权利要求2所述的不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖，其特征在于：上肋层(2)网格和下肋层(4)网格一一对应。

4.根据权利要求2或3所述的不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖，其特征在于：当中心的正六边形网格比非对角线区域的正六边形网格大时，在表层板(1)板底布置板肋将其划分为6个正三角形网格，则此时楼盖中心的上肋层(2)网格变成了正三角形网格。

5.根据权利要求1所述的不规则蜂窝状空腹夹层板楼盖，其特征在于：无论任何位置的空腹梁均是三向相交，夹角为120°，结构三向传力，上肋层(2)网格和下肋层(4)网格疏密一样，上下对称。

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