CN211849995U - 混合式大跨度空腹夹层板柱结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种混合式大跨度空腹夹层板柱结构，包括空腹夹层板和框架柱，框架柱设置于所述结构四周，将所述结构连为一个整体；在结构偶数层层内布置有若干连接柱，连接柱将上下空腹夹层板连为一体。本实用新型与传统的框架结构比较，可以实现结构大空间灵活划分居室的建筑功能，其经济性十分显著；其奇数层为大跨度结构，可作为大型体育场馆或商场，偶数层跨度同普通框架相当，可作为办公场所使用；该结构保留了空腹夹层板结构经济性好、跨越能力强的优点，并提高了结构刚度，力学性能优异。

Description

混合式大跨度空腹夹层板柱结构

技术领域

本实用新型涉及一种土木工程领域的建筑结构，特别是一种混合式大跨度空腹夹层板柱结构。

背景技术

长期以来在建筑工程领域里，多层大跨度及高层建筑结构一直停留在框架，主次梁体系，如一栋六层大跨度建筑，其结构平面为48m×16m＝768m²，周边柱网为8m，如图1所示，l为4m，即跨度方向Ly＝2×8m＝16m，长度方向Lx＝6×8m＝48m(图1)。由于框架结构跨越能力有限，进一步增加跨度会使得结构经济性极差，且框架梁截面高度会因跨度的增加快速增大，因此难以通过框架结构实现大空间灵活划分居室的建筑目标，极大的限制了建筑功能的拓展。利用新开发的空腹夹层板柱结构(申请号201510211060.2)可以很好的解决这个问题。空腹夹层板结构形式类似于密肋井字楼板，但其梁腹内中空，使得结构自重大幅度降低，提升结构跨越能力。对于同一栋结构，空腹夹层板柱结构平面布置图如图2所示，整体结构仅在结构周边布置了柱，整体结构跨度16m，结构楼板高度仅为0.8m，为跨度的(1/20跨度)，远小于普通框架的1.6m梁高(1/10跨度)，且空腹夹层板板内中空，设备及管线可直接布置于空腹层内，极大的提高了结构层高的利用。虽然空腹夹层板柱结构相较于传统框架结构有较多优势，但由于其结构中祛除了大量柱子来实现结构的大跨度，使得结构的刚度受到一定层度的削弱。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种混合型大跨度空腹夹层板柱结构体系，该结构体系能够克服现有框架结构刚度小、跨越能力弱的缺点，使得结构在满足大跨度、大开间的建筑要求基础上，拥有较高的抗侧刚度。

技术方案：本实用新型的混合式大跨度空腹夹层板柱结构包括空腹夹层板和框架柱，所述空腹夹层板作为结构的楼板，承受重力荷载；框架柱设置于所述结构四周，将所述结构连为一个整体，结构层内无额外框架柱；在结构偶数层层内布置有若干连接柱，连接柱将上下空腹夹层板连为一体，形成类空腹网架结构，所述网架结构的上下弦为空腹夹层板，网架结构的腹杆为所述连接柱。

即：奇数层只设有位于其四周的框架柱；而偶数层除了同样设于其四周的框架柱外，还设置有若干连接柱，连接柱位于偶数层层内，使得偶数层的四周为框架柱，中间为连接柱。

优选地，空腹夹层板按结构长宽比不同，可以设置为正交正放式或正交斜放式。

优选地，所述空腹夹层板和框架柱均为混凝土材质，所述连接柱为十字型混凝土柱。

优选地，所述空腹夹层板和框架柱均为钢质，所述连接柱为方钢管柱。

优选地，框架柱的柱网间距为6～10m，十字型混凝土柱的柱网尺寸一般较小，需根据计算确定，以确保受连接的上下空腹夹层板的整体性能，保证结构刚度。

优选地，结构两侧短边布置山墙，以弥补祛除结构内部柱子造成的刚度损失以及确保柱子轴压比不会超限，且山墙柱距小于框架柱的柱网间距。

优选地，所述山墙柱距为3～5m。

有益效果：与现有技术相比，

(1)本实用新型的混合式大跨度空腹夹层板柱结构，优化了传统空腹夹层板柱结构的建筑及结构性能；

(2)本实用新型通过使用空腹夹层板替代框架梁板，使得结构的跨越能力极大的增加，实现结构大空间灵活划分居室的建筑要求，极大的增强了结构的使用功能；同时，通过在偶数层添加额外的连接混凝土十字柱，将上下空腹夹层板连为一体，极大的增加了结构的整体刚度，避免了传统空腹夹层板柱结构刚度较小的问题，力学性能优异、经济效用显著；

(3)本实用新型与传统的框架结构比较，可以实现结构大空间灵活划分居室的建筑功能，其经济性十分显著；其奇数层为大跨度结构，可作为大型体育场馆或商场，偶数层跨度同普通框架相当，可作为办公场所使用；本实用新型的结构保留了空腹夹层板结构经济性好、跨越能力强的优点，并提高了结构刚度，力学性能优异。

附图说明

图1为传统框架结构楼盖布置图；

图2为按正交斜放式空腹夹层板柱结构布置的平面图；

图3为本实用新型的混合式大跨度空腹夹层板结构布置的奇数层三维示意图；

图4为本实用新型的混合式大跨度空腹夹层板结构布置的奇数层平面图；

图5为本实用新型的混合式大跨度空腹夹层板布置的偶数层三维示意图；

图6为本实用新型的混合式大跨度空腹夹层板布置的偶数层平面图；

图7为本实用新型中大型类空腹网架示意图；

图8-1为混合型大跨度正交斜放混凝土空腹夹层板柱结构偶数层的整体结构示意图；

图8-2为混合型大跨度正交斜放混凝土空腹夹层板柱结构典型单元的组成示意图；

图8-3为混合型大跨度正交斜放混凝土空腹夹层板柱结构上部空腹夹层板细部构造及连接示意图；

图9-1为混合型大跨度正交斜放钢质空腹夹层板柱结构偶数层整体结构示意图；

图9-2为混合型大跨度正交斜放钢质空腹夹层板柱结构偶数层典型组成单元示意图；

图9-3为混合型大跨度正交斜放钢质空腹夹层板柱结构上部空腹夹层板细部构造图；

图10为24m×48m混合型大跨度正交斜放空腹夹层板柱结构奇数层平面布置图；

图11为24m×48m混合型大跨度正交斜放空腹夹层板柱结构偶数层平面布置图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细描述。

实施例1：

本实施例中的混合式大跨度空腹夹层板柱结构采用混凝土结构，其包括混凝土空腹夹层板和混凝土框架柱13，空腹夹层板作为结构的楼板，承受重力荷载；该结构体系可用于跨度16m至30m的大跨度结构中，空腹夹层板按结构长宽比不同，可用正交正放式(长宽比小于1.5)或正交斜放式(长宽比大于1.5)。

图1所示为一栋16m×48m六层大跨度结构，按传统框架主次梁体系的结构平面布置图，其中l为4m。图1中的大跨度结构中，将传统梁板体系改为空腹夹层板体系，由于整体结构长宽比大于2，因此采用正交斜放布置方法。如图2所示，若根据传统空腹夹层板柱结构布置方法，结构柱距为8米，l为4m，且结构内部无内柱，形成大空间，但祛除内柱使得结构的刚度受到一定层度的削弱。因此需要采用本实用新型中的混合式大跨度空腹夹层板柱结构。

本实用新型中的结构布置如图3～6，楼板依然采用大跨度正交斜放空腹夹层板，使得结构跨度由传统框架结构的8m跨度提高到16m跨度，且梁板高度不变、结构自重降低；同时，结构周边采用同框架结构一样的8m柱网，使得结构使用及采光不受影响，同时短跨方向布置小柱距(4m)的山墙以增大结构的刚度。图4、图6中的l均为4m。

为避免祛除结构内部柱子带来的结构刚度降低，在结构偶数层层内添加不承受重力荷载的十字形混凝土柱3作为连接柱14，将上下层空腹夹层板连接为一个整体，使得结构整体性及刚度得到提升，满足规范要求。通过连接后整体受力的偶数层可视为奇数层的大型类空腹网架结构，组成网架上下弦的是上下空腹夹层板，而网架的腹杆则为新添加的十字形混凝土柱的，整体添加连接混凝土十字柱的结构三维示意图如图7所示。偶数层结构的细部组成如图8-1～8-3所示，其第一基本单元1如图8-2所示，其第一基本单元1包括了上部空腹夹层板2和下部连接的十字形混凝土柱3，其剪力键由十字型混凝土块体单元4构成以方便下方布置混凝土十字连接柱，空腹夹层板的上下肋5由普通混凝土小梁组成，剪力键尺寸不应小于下部十字形连接柱。下部混凝土连接柱按照计算布置为十字型，使得柱剪切和弯曲刚度增大，达到连接上下层空腹夹层板，使其共同工作的目的。

这样整体结构在奇数层为大跨度结构，可作为运动场、大型商场使用，而偶数层跨度较小，则可作为办公室，宿舍等使用，在保留了传统空腹夹层板柱结构大跨度优势的同时结构整体刚度有了明显提升。当结构跨度增加时，仅需根据结构设计标准，增加空腹夹层板跨度，并按现有设计规范增加空腹夹层板结构高度，在山墙增加柱子，并在偶数层按前述增加连接柱，当结构跨度由16m变为24m时，结构布置如图10、11所示，除在山墙增加了额外两根柱，偶数层增加了两排连接柱外，空腹夹层板的结构高度也由0.8m增加到了1.2m。

实施例2：

本实施例中，混合式大跨度空腹夹层板柱结构采用钢质结构，其包括钢空腹夹层板和钢框架柱13，空腹夹层板作为结构的楼板，承受重力荷载；该结构体系可用于跨度16m至30m的大跨度结构中，空腹夹层板按结构长宽比不同，可用正交正放式(长宽比小于1.5)或正交斜放式(长宽比大于1.5)。

图1所示为一栋16m×48m六层大跨度结构，按传统框架主次梁体系的结构平面布置图，图中l为4m。图1中的大跨度结构中，将传统梁板体系改为空腹夹层板体系，由于整体结构长宽比大于2，因此采用正交斜放布置方法。根据传统空腹夹层板柱结构布置方法，如图2所示，结构柱距为8米，l为4m，且结构内部无内柱，形成大空间，但祛除内柱使得结构的刚度受到一定层度的削弱，因此使用本实用新型提出的新型混合型大跨度空腹夹层板柱结构。

结构的布置如如图3～6，其特点为楼板依然采用大跨度正交斜放空腹夹层板，使得结构跨度由传统框架结构的8m跨度提高到16m跨度，且梁板高度不变、结构自重降低；同时，结构周边采用同框架结构及传统空腹夹层板柱结构一样的8m柱网，使得结构使用及采光不受影响，并且两个短跨布置柱距较小(4m)的山墙以增大结构的刚度。图4、图6中的l均为4m。为避免祛除结构内部柱子带来的结构刚度降低，在结构偶数层层内添加不承受重力荷载的方钢管柱8作为连接柱14，将上下层空腹夹层板连接为一个整体，使得结构整体性及刚度得到提升，满足规范要求。通过连接后整体受力的偶数层可视为奇数层的大型类空腹网架结构，组成网架上下弦的是上下空腹夹层板，而网架的腹杆则为新添加的方钢管柱的，整体添加连接方钢管柱的结构三维示意图如图7所示。

偶数层结构的细部组成如图9-1～9-3所示，其第二基本单元6如图9-2所示，第二基本单元6中包括了上部空腹夹层板7及下部连接方钢管柱8，空腹夹层板细部构造如图9-3所示，其中空腹夹层板的剪力键9由方钢管组成，上下肋10由T型钢组成，同时为了方便添加下部方钢管柱，在剪力键四周添加加劲肋11，加劲肋尺寸同下部方钢管的加劲肋相同。下部方钢管柱四周按照计算添加加劲肋12，使得方钢管柱剪切和弯曲刚度增大，达到连接上下层空腹夹层板，使得其共同工作的目的。

这样整体结构在奇数层为大跨度结构，可作为运动场、大型商场使用，而偶数层跨度较小，则可作为办公室，宿舍等使用，在保留了传统空腹夹层板柱结构大跨度优势的同时结构整体刚度有了明显提升。当结构跨度增加时，仅需根据结构设计标准，增加空腹夹层板跨度，并按现有设计规范增加空腹夹层板结构高度，在山墙增加柱子，并在偶数层按前述增加连接柱，当结构跨度由16m变为24m时，结构布置如图8所示，除在山墙增加了额外两根柱，偶数层增加了两排连接柱外，空腹夹层板的结构高度也由0.8m增加到了1.2m。

Claims (7)

1.一种混合式大跨度空腹夹层板柱结构，其特征在于：包括空腹夹层板和框架柱，所述空腹夹层板作为结构的楼板，框架柱设置于所述结构四周，将所述结构连为一个整体，结构层内无额外框架柱；在结构的偶数层层内布置有若干连接柱，连接柱将上下空腹夹层板连为一体，形成类空腹网架结构，所述网架结构的上下弦为空腹夹层板，网架结构的腹杆为所述连接柱。

2.根据权利要求1所述的混合式大跨度空腹夹层板柱结构，其特征在于：空腹夹层板设置为正交正放式或正交斜放式。

3.根据权利要求1所述的混合式大跨度空腹夹层板柱结构，其特征在于：所述空腹夹层板和框架柱均为混凝土材质，所述连接柱为十字型混凝土柱。

4.根据权利要求1所述的混合式大跨度空腹夹层板柱结构，其特征在于：所述空腹夹层板和框架柱均为钢质，所述连接柱为方钢管柱。

5.根据权利要求1所述的混合式大跨度空腹夹层板柱结构，其特征在于：框架柱的柱网间距为6～10m。

6.根据权利要求5所述的混合式大跨度空腹夹层板柱结构，其特征在于：结构两侧短边布置山墙，山墙柱距小于框架柱的柱网间距。

7.根据权利要求6所述的混合式大跨度空腹夹层板柱结构，其特征在于：所述山墙柱距为3～5m。

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