CN211007252U

CN211007252U - 空间弦支钢-混凝土组合楼盖

Info

Publication number: CN211007252U
Application number: CN201921335735.4U
Authority: CN
Inventors: 安琦; 王燕
Original assignee: Qingdao University of Technology
Current assignee: Qingdao University of Technology
Priority date: 2019-08-16
Filing date: 2019-08-16
Publication date: 2020-07-14
Anticipated expiration: 2029-08-16

Abstract

本实用新型提出一种空间弦支钢‑混凝土组合楼盖，属于建筑物楼盖建造领域，其索杆体系呈三维立体空间布置，且其撑杆、拉索布置简洁，具有空间传力特征，跨越能力较强。该空间弦支钢‑混凝土组合楼盖，包括自上而下设置的混凝土盖板、钢梁网格和索杆支撑组件，钢梁网格贴合并固定连接于混凝土盖板的底面，索杆支撑组件包括撑杆、矩形环向索和斜向索；矩形环向索设为多圈，多圈矩形环向索共平面且同心设置；撑杆的顶端连接于钢梁网格的节点，底端连接于矩形环向索的顶点；斜向索包括第一斜向索和第二斜向索，第一斜向索连接于相邻两圈矩形环向索的相对顶点处设置的两根撑杆之间，第二斜向索连接于位于最外圈的撑杆与靠近该撑杆的钢梁网格顶点之间。

Description

空间弦支钢-混凝土组合楼盖

技术领域

本实用新型属于建筑物楼盖建造技术领域，尤其涉及一种空间弦支钢-混凝土组合楼盖。

背景技术

随着我国经济、社会、文化、体育等事业的快速发展，大型公共建筑得到了大规模建设，同时也对大跨度楼盖结构提出了更高的需求。现有的大跨度楼盖结构形式较少，主要包括传统的预应力钢筋混凝土楼盖、钢-混凝土组合楼盖、钢网架-混凝土板组合楼盖，以及新型的空腹网格楼盖和弦支钢-混凝土组合楼盖。

弦支钢-混凝土组合楼盖结合了混凝土楼盖、钢梁、撑杆及拉索，属于复合结构，实现了“刚柔并济”，可以充分发挥混凝土材料受压强度高、钢材及拉索材料受拉强度高的优势，可以较大程度上减小结构自重，具有较高的结构效率，具有广泛的应用前景。目前，弦支钢-混凝土组合楼盖仅有单向弦支楼盖结构这一种形式，单向弦支楼盖结构主要承载单元为平面结构体系，索杆体系布置较为单一，且易发生面外变形，为防止索杆体系面外变形，往往需要布置面外稳定拉索，使得撑杆、拉索布置较多。

因而，如何提供一种结构简洁且呈三维立体空间结构体系的弦支钢-混凝土组合楼盖，如何提高弦支钢-混凝土组合楼盖的结构效率及跨越能力，均是当前急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型针对上述的现有平面结构体系弦支钢-混凝土组合楼盖的索杆体系易发生面外变形且撑杆拉索布置繁琐的不足，提出一种空间弦支钢-混凝土组合楼盖，其索杆体系呈三维立体空间布置，不会发生平面结构体系中的面外变形情况，且其撑杆、拉索布置简洁，具有空间传力特征，跨越能力较强。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

空间弦支钢-混凝土组合楼盖，包括自上而下依次设置的混凝土盖板、钢梁网格和索杆支撑组件，所述钢梁网格贴合并固定连接于所述混凝土盖板的底面，所述索杆支撑组件包括垂直于所述混凝土盖板底面设置的撑杆，平行于所述混凝土盖板底面设置的矩形环向索，以及与所述混凝土盖板底面呈角度设置的斜向索；所述矩形环向索设为多圈，多圈所述矩形环向索共平面且同心设置，所述矩形环向索与所述混凝土盖板底面共轴线设置；所述撑杆的顶端连接于所述钢梁网格的节点，所述撑杆的底端连接于所述矩形环向索的顶点，且每圈所述矩形环向索的每个顶点处均设有一根所述撑杆；所述斜向索包括第一斜向索和第二斜向索；所述第一斜向索连接于相邻两圈所述矩形环向索的相对顶点处设置的两根所述撑杆之间，所述第一斜向索的一端连接于位于内圈的所述撑杆的底端，另一端连接于位于外圈的所述撑杆的顶端；所述第二斜向索的一端连接于位于最外圈的所述撑杆的底端，另一端连接于靠近该撑杆的所述钢梁网格顶点处的节点上。

作为优选，所述撑杆包括杆体，所述杆体顶端安装有可相对于所述杆体顶端万向转动的万向转向件，所述万向转向件的顶端固定连接于所述钢梁网格的节点，所述杆体底端设有用于连接所述矩形环向索的索夹，所述万向转向件和索夹上均设有用于连接所述斜向索的第一耳板。

作为优选，所述杆体的顶端设有连接头，所述连接头呈大于半球的球缺状；所述万向转向件包括顶端固定连接于所述钢梁网格节点的连接杆，所述连接杆的底端连接有连接套，所述连接套具有与所述连接头形状相匹配的球窝，所述球窝的开口向下；所述杆体的连接头套设于所述球窝内，所述杆体剩余部分从所述球窝的开口伸出。

作为优选，所述索夹顶面开设有用于容纳所述矩形环向索顶角部分的连接槽，所述索夹通过螺栓可拆卸连接于所述撑杆底部。

作为优选，所述钢梁网格顶点处的节点上连接有用于连接所述第二斜向索的第二耳板。

作为优选，多圈所述矩形环向索由内向外依次等间距设置。

作为优选，连接于同一根所述撑杆上的第一斜向索和第二斜向索相互平行设置。

与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果在于：

1、本实用新型提供的空间弦支钢-混凝土组合楼盖，其上部为混凝土盖板和钢梁网格，二者共同构成刚性结构体系，其下部通过索杆支撑组件进行支撑，索杆支撑组件中，撑杆可在竖直方向上起支撑作用，同圈设置的撑杆通过矩形环向索连接为一体，矩形环向索可在环向上提供预应力，同时，撑杆之间设置的斜向索可施加斜向预应力，撑杆、矩形环向索和斜向索共同构成了三维立体的空间支撑结构体系，作为上部刚性结构体系的弹性支撑，起到减小上部刚性结构受力跨度的效果，结构效率较高，跨越能力较强，同时可充分发挥混凝土材料受压性能好、钢材及拉索材料受拉性能好的材料优势，从而在较大程度上减小结构自重；

2、本实用新型提供的空间弦支钢-混凝土组合楼盖的结构组成简单，传力明确，其索杆体系呈三维空间布置，一方面，解决了平面体系中的索杆体系面外失稳问题；另一方面，撑杆、拉索布置简洁，室内外观整齐、简洁，具有良好的视觉效果；

3、本实用新型提供的空间弦支钢-混凝土组合楼盖，采用的撑杆利用杆体顶端安装的万向转向件实现了万向转动，可以有效减小矩形环向索在张拉施工阶段的预应力损失，保证矩形环向索索力的实际值与设计值相符合，保证施工质量。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的空间弦支钢-混凝土组合楼盖的结构示意图；

图2为图1的爆炸图；

图3为本实用新型实施例提供的空间弦支钢-混凝土组合楼盖中撑杆的结构示意图；

图4为图3的爆炸图；

图5为本实用新型实施例提供的空间弦支钢-混凝土组合楼盖中撑杆与钢梁网格的连接示意图；

图6为本实用新型实施例提供的空间弦支钢-混凝土组合楼盖中万向转向件的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的空间弦支钢-混凝土组合楼盖中杆体顶端与万向转向件的装配图；

图8为本实用新型实施例提供的空间弦支钢-混凝土组合楼盖中杆体底端与索夹和矩形环向索的装配图；

图9为本实用新型实施例提供的空间弦支钢-混凝土组合楼盖中第二斜向索与钢梁网格顶点处节点之间的连接示意图；

以上各图中：1、混凝土盖板；2、钢梁网格；21、钢主梁；22、钢次梁；23、第二耳板；3、索杆支撑组件；31、撑杆；311、杆体；3111、连接头；312、万向转向件；3121、连接杆；3122、连接套；31221、连接套半体；3123、球窝；313、索夹；3131、连接槽；314、第一耳板；315、螺栓；32、矩形环向索；33、斜向索；331、第一斜向索；332、第二斜向索。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图2所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1和图2所示，本实用新型实施例涉及一种空间弦支钢-混凝土组合楼盖，包括自上而下依次设置的混凝土盖板1、钢梁网格2和索杆支撑组件3，钢梁网格2贴合并固定连接于混凝土盖板1的底面，索杆支撑组件3包括垂直于混凝土盖板1底面设置的撑杆31，平行于混凝土盖板1底面设置的矩形环向索32，以及与混凝土盖板1底面呈角度设置的斜向索33；矩形环向索32设为多圈，多圈矩形环向索32共平面且同心设置，矩形环向索32与混凝土盖板1底面共轴线设置；撑杆31的顶端连接于钢梁网格2的节点，撑杆31的底端连接于矩形环向索32的顶点，且每圈矩形环向索32的每个顶点处均设有一根撑杆31；斜向索33包括第一斜向索331和第二斜向索332；第一斜向索331连接于相邻两圈矩形环向索32的相对顶点处设置的两根撑杆31之间，第一斜向索331的一端连接于位于内圈的撑杆31的底端，另一端连接于位于外圈的撑杆31的顶端；第二斜向索332的一端连接于位于最外圈的撑杆31的底端，另一端连接于靠近该撑杆31的钢梁网格2顶点处的节点上。

上述空间弦支钢-混凝土组合楼盖，其上部为混凝土盖板1和钢梁网格2，二者共同构成刚性结构体系，其下部通过索杆支撑组件3进行支撑，索杆支撑组件3中，撑杆31可在竖直方向上起支撑作用，同圈设置的撑杆31通过矩形环向索32连接为一体，矩形环向索32可在环向上提供预应力，同时，撑杆31之间设置的斜向索33可施加斜向预应力，撑杆31、矩形环向索32和斜向索33共同构成了三维立体的空间支撑结构体系，作为上部刚性结构体系的弹性支撑，起到减小上部刚性结构受力跨度的效果，结构效率较高，跨越能力较强，同时可充分发挥混凝土材料受压性能好、钢材及拉索材料受拉性能好的材料优势，从而在较大程度上减小结构自重。同时，上述空间弦支钢-混凝土组合楼盖的结构组成简单，传力明确，索杆体系呈三维空间布置，一方面，解决了平面体系中的索杆体系面外失稳问题；另一方面，撑杆、拉索布置简洁，室内外观整齐、简洁，具有良好的视觉效果。

上述空间弦支钢-混凝土组合楼盖中，需要说明的是，钢梁网格2是一种常用的建筑构件，其由多根相互平行的钢主梁21和多根相互平行的钢次梁22正交交叉焊接构成，钢梁网格2的节点是指钢主梁21和钢次梁22的交叉点。

如图3-图5所示，撑杆31包括杆体311，杆体311顶端安装有可相对于杆体311顶端万向转动的万向转向件312，万向转向件312的顶端固定连接于钢梁网格2的节点，杆体311底端设有用于连接矩形环向索32的索夹313，万向转向件312和索夹313上均设有用于连接斜向索33的第一耳板314。在安装时，将万向转向件312通过焊接等方式固定连接于钢梁网格2的节点后，通过索夹313将矩形环向索32安装至撑杆31的杆体311底端，通过第一耳板314将斜向索33安装到位，进而采用张拉装置对矩形环向索32或斜向索33进行预张拉，张拉时通过撑杆31的杆体311相对于万向转向件312的转动，可减小矩形环向索32在张拉时的预应力损失。本实施例中，采用的撑杆31利用杆体311顶端安装的万向转向件312实现了万向转动，可以有效减小矩形环向索32在张拉施工阶段的预应力损失，保证矩形环向索32索力的实际值与设计值相符合，保证施工质量。

本实施例中，杆体311顶端与万向转向件312之间的万向转动连接方式如图6和图7所示，杆体311的顶端设有连接头3111，连接头3111呈大于半球的球缺状；万向转向件312包括顶端固定连接于钢梁网格2节点的连接杆3121，连接杆3121的底端连接有连接套3122，连接套3122具有与连接头3111形状相匹配的球窝3123，球窝3123的开口向下；杆体311的连接头3111套设于球窝3123内，杆体311剩余部分从球窝3123的开口伸出。通过连接头3111与连接套3122的球窝3123之间的转动配合，使杆体311可以以其轴线为轴进行360°旋转，同时，杆体311在球窝3123的开口范围内可偏转。需要说明的是，连接套3122由对称设置的两个连接套半体31221焊接构成，在装配万向转向件312和杆体311时，需先将两个连接套半体31221扣在连接头3111表面上，对两个连接套半体31221进行焊接以构成完整的连接套3122，再在连接套3122顶端焊接连接杆3121，待冷却后，在杆体311的连接头3111及装配的连接套3122之间导入黄油。

本实施例中，杆体311底端与索夹313和矩形环向索32之间的连接方式如图8所示，索夹313顶面开设有用于容纳矩形环向索32顶角部分的连接槽3131，连接槽3131呈圆角形，索夹313通过螺栓315可拆卸连接于撑杆31底部。装配时，将矩形环向索32的顶角部分卡入索夹313的连接槽3131内，通过螺栓315将索夹313初拧到杆体311底端。可以理解的是，本领域技术人员也可采用其他结构的索夹313，只要能够将矩形环向索32连接在杆体311底端即可。

本实施例中，第二斜向索332与钢梁网格2顶点处节点之间的连接方式如图9所示，钢梁网格2顶点处的节点上连接有用于连接第二斜向索332的第二耳板23。装配时，将第二斜向索332连接于设置的第二耳板23即可，可以理解的是，本领域技术人员也可以采用其他方式将第二斜向索332连接于钢梁网格2顶点处的节点上，只要保证连接牢固即可。

此外，为了使上述空间弦支钢-混凝土组合楼盖中索杆支撑组件3的结构更稳定，且支撑效果更好，如图2所示，多圈矩形环向索32由内向外依次等间距设置。进一步的，如图2所示，连接于同一根撑杆31上的第一斜向索331和第二斜向索332相互平行设置。

上述空间弦支钢-混凝土组合楼盖的施工过程，包括钢结构拼装阶段，拉索张拉阶段，以及混凝土板施工阶段；具体施工方法如下：

(1)钢结构拼装阶段：将钢主梁21和钢次梁22在两个正交方向上安装就位，并进行栓焊连接，完成钢梁网格2的拼接；根据撑杆31的布置情况，将预先装配完成的撑杆31的顶端焊接在钢梁网格2的节点上；将矩形环向索32的四个顶角通过索夹313连接至同圈的四根撑杆31的杆体311底端；将第一斜向索331的一端连接至内圈撑杆31的底端的第一耳板314上，将该第一斜向索331的另一端连接至与该内圈撑杆31相对应的外圈撑杆31的顶端的第一耳板314上，由内向外逐圈安装第一斜向索331，直至所有的第一斜向索331安装完毕；将第二斜向索332的一端连接至最外圈撑杆31的底端的第一耳板314上，将第二斜向索332的另一端连接至与该最外圈撑杆31相对应的钢梁网格2顶点处节点上的第二耳板23上，逐根安装，直至所有的第二斜向索332安装完毕；对杆体311底部的索夹313，由内向外逐圈进行预夹紧；

(2)拉索张拉阶段：采用张拉装置对矩形环向索32或斜向索33进行预张拉，使结构具备一定的刚度；预张拉完成后，采用分级张拉的方式，由内向外逐步完成对矩形环向索32或斜向索33的预应力施加；待全部张拉工作完成后，将杆体311底部的索夹313全部夹紧；

(3)混凝土板施工阶段：在钢梁网格2顶面安装用于浇筑混凝土盖板1的模板，并绑扎钢筋，浇筑混凝土，得到混凝土盖板1；待混凝土养护完成后，拆除模板，完成楼盖结构的全部施工。

Claims

1.空间弦支钢-混凝土组合楼盖，其特征在于：包括自上而下依次设置的混凝土盖板、钢梁网格和索杆支撑组件，所述钢梁网格贴合并固定连接于所述混凝土盖板的底面，所述索杆支撑组件包括垂直于所述混凝土盖板底面设置的撑杆，平行于所述混凝土盖板底面设置的矩形环向索，以及与所述混凝土盖板底面呈角度设置的斜向索；所述矩形环向索设为多圈，多圈所述矩形环向索共平面且同心设置，所述矩形环向索与所述混凝土盖板底面共轴线设置；所述撑杆的顶端连接于所述钢梁网格的节点，所述撑杆的底端连接于所述矩形环向索的顶点，且每圈所述矩形环向索的每个顶点处均设有一根所述撑杆；所述斜向索包括第一斜向索和第二斜向索；所述第一斜向索连接于相邻两圈所述矩形环向索的相对顶点处设置的两根所述撑杆之间，所述第一斜向索的一端连接于位于内圈的所述撑杆的底端，另一端连接于位于外圈的所述撑杆的顶端；所述第二斜向索的一端连接于位于最外圈的所述撑杆的底端，另一端连接于靠近该撑杆的所述钢梁网格顶点处的节点上。

2.根据权利要求1所述的空间弦支钢-混凝土组合楼盖，其特征在于：所述撑杆包括杆体，所述杆体顶端安装有可相对于所述杆体顶端万向转动的万向转向件，所述万向转向件的顶端固定连接于所述钢梁网格的节点，所述杆体底端设有用于连接所述矩形环向索的索夹，所述万向转向件和索夹上均设有用于连接所述斜向索的第一耳板。

3.根据权利要求2所述的空间弦支钢-混凝土组合楼盖，其特征在于：所述杆体的顶端设有连接头，所述连接头呈大于半球的球缺状；所述万向转向件包括顶端固定连接于所述钢梁网格节点的连接杆，所述连接杆的底端连接有连接套，所述连接套具有与所述连接头形状相匹配的球窝，所述球窝的开口向下；所述杆体的连接头套设于所述球窝内，所述杆体剩余部分从所述球窝的开口伸出。

4.根据权利要求2所述的空间弦支钢-混凝土组合楼盖，其特征在于：所述索夹顶面开设有用于容纳所述矩形环向索顶角部分的连接槽，所述索夹通过螺栓可拆卸连接于所述撑杆底部。

5.根据权利要求1所述的空间弦支钢-混凝土组合楼盖，其特征在于：所述钢梁网格顶点处的节点上连接有用于连接所述第二斜向索的第二耳板。

6.根据权利要求1所述的空间弦支钢-混凝土组合楼盖，其特征在于：多圈所述矩形环向索由内向外依次等间距设置。

7.根据权利要求1所述的空间弦支钢-混凝土组合楼盖，其特征在于：连接于同一根所述撑杆上的第一斜向索和第二斜向索相互平行设置。