正六邊形鋼-混凝土組合空腹雙重網格梁樓蓋的製作方法

2023-05-03 22:17:46

專利名稱：正六邊形鋼-混凝土組合空腹雙重網格梁樓蓋的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種正六邊形鋼-混凝土組合空腹雙重網格梁樓蓋，屬於大跨度多層鋼 筋混凝土樓蓋技術領域。
背景技術：
我國經濟建設和社會相關產業迅速發展，帶動文化事業的發展，大型文藝演出及活動的 多功能大廳愈來愈多；隨著節約城市建設用地愈來愈迫切，大型多層文化大廳的建設也越來 越呈現出重要性，從600座 1200座的多功能(含演出及會議)大廳的平面分析，正六邊形 平面比方形及矩形平面好，當正六邊形對角線跨度1^=36米時，大廳面積為842平方米，可設 座位650左右；當對角線跨度1^=48米時，大廳面積1496平方米，可設座位1200左右。如該建 築三層，六邊形大跨度樓蓋(兩層)，由於其使用荷載大(每平方米3.5kn以上)，結構選 型十分重要，採用常規的鋼筋混凝土框架結構，不但造成肥梁胖柱，混凝土和鋼材用量猛增 ，如對角線跨度1^=36米時，框架梁截面1000X3000 (L/12)最小截面也達800X2400 (L/15 )，不僅混凝土和鋼材用量大，結構高度幾乎佔一層樓蓋高度。若採用鋼筋混凝土三向密肋 網格板，三角形邊長1.8米時，由於三維空間受力，結構高度l^lm (L/36)，密肋梁截面400 XIOOO，混凝土折算厚度每平方米75cm，結構自重設計值達每平方米2250公斤以上，結構高 度雖然最小，但砼和鋼材用量大、造價高，也非最佳方案。若採用六邊形鋼-混凝土三向組 合網架結構，用鋼量下降，但結構高度仍然很大b2. 4米 2. 25米，8陽=(L/15 L/16)， 且鋼結構防鏽、防火及天棚吊頂費用增加。對於正六邊形對角線大跨度(30米《L《48米) 樓蓋，其樓蓋面積由842平方米 1496平方米的多功能文藝大廳，選擇一種"安全、合理、 先進、經濟"的樓蓋結構形式，促使建築結構工程科技人員探索新型結構體系，滿足經濟、 文化建設發展的需要。

實用新型內容
本實用新型的目的在於提供一種結構合理、結構高度較小、並且混凝土和鋼材用量較 少的正六邊形鋼-混凝土組合空腹雙重網格梁樓蓋，以克服現有技術的不足。
本實用新型是這樣實現的樓蓋的平面形狀為正六邊形，且樓蓋正六邊形的六條邊由六邊形柱網所形成的框架組成，由六邊形柱網組成的正六邊形的對角線長度L為30米《L《48米 ;在六邊形柱網內連接有鋼-砼組合空腹梁，鋼-砼組合空腹梁三向交叉組成大正三角形網格 ，每根鋼-砼組合空腹梁的結構高度H相同為正六邊形對角線長度L的20 24分之一；在每個 大正三角形網格內設有與鋼-砼組合空腹梁的上肋梁連接的鋼筋混凝土密肋梁，並且密肋梁 三向交叉連接組成鋼筋混凝土密肋梁小正三角形網格，在鋼-砼組合空腹梁和密肋梁上及其 所組成的大正三角形網格和小三角形網格上覆蓋有混凝土樓面板。
上述大正三角形網格尺寸根據正六邊形對角線跨度確定，若對角線跨度1^36m時，大正 三角形網格的各邊長=36/4=9111，則在正六邊形內有24個大正三角形網格；若1^48m時，大正 三角形網格的各邊長=48/6=8111，則在正六邊形內設有54個邊長為8m的大正三角形網格。
上述小正三角形網格的邊長為大正三角形網格的邊長的1/5。
鋼-砼組合空腹梁由上肋梁、下肋梁和連接構件連接組成，在上肋梁、下肋梁和連接構 件之間設有空腹，在鋼-砼組合空腹梁的下肋梁底部連接有槽形鋼板。
槽形鋼板通過高強度螺栓與鋼-砼組合空腹梁的下肋梁的混凝土連接為一體。 在密肋梁的表面上和混凝土樓面板的底面都覆蓋有作為澆注模板使用的磷石膏模殼。 鋼-砼組合空腹梁的空腹形狀為八邊形的空腹。
由於採用了上述技術方案，本實用新型的整個樓蓋由其結構高度僅為其跨度(即正六邊 形的對角線長度)的20 24分之一的鋼一砼組合空腹梁組成的大正三角形網格和由結構高度 為O. 25 0. 35米的密肋梁組成的小正三角形網格與樓蓋板組合形成的三角形雙重網格結構組 成，並在鋼一砼組合空腹梁的下肋梁上設置了槽形鋼板，形成鋼板與混凝土組合下肋梁構件 (主要受拉)，並且為了降低結構自重，也便於室內水平空調管的布置，其腹部挖空形成八 邊形空腹，使其結構自重大幅度下降；由於本實用新型的鋼一砼組合空腹梁的下肋梁為槽形 鋼板和鋼筋混凝土組合構件，因此其空腹梁的折算慣性矩值比下肋梁非組合構件折算慣性矩 值提高約15%左右。由於本實用新型的結構自重減小，結構剛度(EI)提高，在確保結構剛 度和強度的條件下，達到了節約建築用材、降低工程造價的目的。此外，根據實際使用情況 和試驗分析，對於從600 1200座的多功能(含演出及會議)大廳來說，樓蓋的平面為正六 邊形平面比方形及矩形平面要好，當其正六邊形的對角線跨度為36米時，其大廳面積為842 平方米，可設座位650座左右；當對其角線跨度為48米時，大廳面積1496平方米，可設座位 1200座左右。本實用新型在"安全、合理、先進、經濟"的前提下，使結構三維空間受力， 結構高度小，空間整體性好，建築主材(混凝土、鋼材)用量小，施工簡單易行。本實用新 型結構形成的大正三角形網格與小正三角形網格疊合，形成具有豐富韻律的雙重網格天棚造型結構，此項新型空間組合網格結構，根據實驗結果表明是目前正六邊形對角線大跨度(即 對角線跨度為30 50米)的多層樓蓋結構最佳形式之一。因此，本實用新型與現有技術相比 ，本實用新型不僅具有結構合理、結構強度較高、結構高度較小、所佔建築空間較少的優點 ，而且還具有混凝土和鋼材用量較少的優點，並且由於本實用新型採用了在鋼一混凝土組合 空腹梁上肋梁的兩側面及密肋梁的外表面上和混凝土樓面板的底面都覆蓋有作為澆注模板使 用的磷石膏模殼，這不僅降低了工程造價，實現了廢物利用，而且還具有防火及減少天棚吊 頂裝修工程量的優點。本實用新型特別適合於多邊形平面建築大跨度的大型多層多功能文化 大廳使用。


圖l是本實用新型的樓蓋平面結構示意圖2是圖1的I部局部結構放大示意圖3是圖2的A竭剖視結構示意圖4是圖2的B齣剖視結構示意圖5是圖2的C銷剖視結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型的實施例在建造3 5層的大跨度多層多功能文化大廳時，其樓蓋最好採用 本實用新型的正六邊形鋼一混凝土組合空腹雙重網格梁樓蓋的結構進行製作，即將樓蓋的平 面形狀製作為正六邊形，採用六邊形鋼筋混凝土框架結構組成該正六邊形樓蓋的正六邊形的 六條邊，並使該正六邊形的對角線長度L (即跨度)為30米《L《48米，在由六邊形鋼筋混凝 土框架組成的封閉的正六邊形內，沿平行該正六邊形對應兩邊的三個方向分別布置鋼一砼組 合空腹梁，如1^36m時，在每個方向上按等距離平行布置三根鋼一砼組合空腹梁，使這九根 鋼一砼組合空腹梁在封閉的正六邊形內相互交叉連接組成24個大正三角形網格，將每根鋼一 砼組合空腹梁的高度H製作成一樣，其高度控制在正六邊形對角線長度(即跨度)L的20 24 分之一 (即L/24^HSL/20);然後在每個大正三角形網格內、按平行該大正三角形網格每 邊的三個方向上分別等距離設置四根密肋梁，共十二根密肋梁，每個大正三角形網格內的十 二根密肋梁在同一平面上相互相交連接並與鋼一砼組合空腹梁的上肋梁相交連接組成25個小 正三角形網格，將每根密肋梁的高度h製作相同並控制在0.25 0.35米；將混凝土樓面板覆 蓋在由鋼一砼組合空腹梁和密肋梁組成的大正三角形網格和小正三角形網格上即製得正六邊 形鋼一混凝土組合空腹雙重網格梁樓蓋；在製作鋼一砼組合空腹梁時，採用槽形鋼板作為空 腹梁下肋梁的澆注模板，並在槽形鋼板上預先打好銷釘，然後通過現場澆注鋼筋混凝土的方式澆注鋼-砼組合空腹梁，使槽形鋼板與澆注的鋼-砼組合空腹梁的下肋梁連接為一體，從而 製作得到鋼一砼組合空腹梁；在製作密肋梁及混凝土樓面板時，採用磷石膏模殼或石膏模殼 作為澆注密肋梁及混凝土樓面板的模板，並通過現場澆注鋼筋混凝土的方式澆注密肋梁及混 凝土樓面板，使磷石膏模殼或石膏模殼與澆注成型的密肋梁及混凝土樓面板連接為一體，這 樣可起到保溫隔熱作用。
具體施工實施時，按照本實用新型的正六邊形鋼一混凝土組合空腹雙重網格梁樓蓋的結 構進行製作，即先在工廠內加工出槽形鋼板4，然後在槽形鋼板4上安裝上作為銷釘用的加長 高強度螺栓或銷釘5備用，將樓蓋的平面形狀製作為正六邊形，該正六邊形由鋼筋砼框架結 構相互連接組成，在正六邊形內採用鋼-砼組合空腹梁l三向交叉連接組成大正三角形網格， 將六邊形的對角線長度(即跨度)L控制在30米《L《48米的範圍；大正三角形網格尺寸根據 正六邊形對角線跨度確定，若對角線跨度1^36m時，大正三角形網格的各邊長=36/4=加，則 在正六邊形內有24個大正三角形網格；若1^48m時，大正三角形網格的各邊長=48/6=81^則 在正六邊形內設有54個邊長為8m的大正三角形網格；當對角線跨度1^36m時，將鋼-砼組合空 腹梁1三向交叉即每個方向三根，共九根鋼-砼組合空腹梁1和正六邊形六個邊上的鋼筋混凝 土框架結構分別三向交叉連接組成24個大正三角形網格，並將每根鋼一砼組合空腹梁l的高 度H製作相等並為正六邊形對角線長度L的20 24分之一，其鋼一砼組合空腹梁l的結構由上 肋梁l-l、下肋梁l-2和連接構件l-3澆注為一整體的鋼筋混凝土連接組成，製作鋼一砼組合 空腹梁1時，在上肋梁l-l、下肋梁l-2和連接構件l-3之間按等距離設置形狀為八邊形的空腹 1-4，並將預先上有加長的高強度螺栓或銷釘5的槽形鋼板4作為鋼一砼組合空腹梁1的下肋梁 l-2的澆注模板，使下肋梁l-2澆注成型後其混凝土與槽形鋼板4連接為一體；然後在由鋼一 砼組合空腹梁l組成的每個大正三角形網格內、按平行於該大正三角形網格每邊的三個方向 上分別等距離設置有四根密肋梁2，使每個大正三角形網格內的十二根密肋梁2分別在同一平 面上三向交叉形成鋼筋混凝土密肋梁小正三角形網格，每一個大的正三角形網格內有25個小 正三角形網格；將形成小正三角形網格的密肋梁2的結構高度h控制在0.25 0.35米範圍，小 正三角形網格的邊長為大正三角形網格的邊長的1/5 (例如大正三角網格的邊長為9m時， 則小正三角形網格的邊長為9m/54.8m，如大三角形邊長為8m時，5等分小正三角形網格的邊 長為8m/54.6m。在9m邊長的大正三角形網格內有25小正三角形網格。根據正六邊形對角線 跨度不同，樓蓋由不同數量且高度不同的大、小正三角形網格組成雙重網格結構)；然後在 組成大正三角形網格和小正三角形網格的鋼-砼組合空腹梁l和密肋梁2上覆蓋現澆得混凝土 樓面板3，在澆注鋼筋混凝土的密肋梁2和混凝土樓面板3時採用磷石膏模殼6作為澆注模板，使磷石膏模殼6與澆注成型的密肋梁2和混凝土樓面板3的混凝土連接為一體，這樣可起到保 溫隔熱作用；同時也可在小正三角形網格的下部並弔紙面石膏板，以增強樓蓋的保溫、隔熱 功效。
上述磷石膏模殼6可採用傳統的石膏模殼代替。
權利要求1.一種正六邊形鋼混凝土組合空腹雙重網格梁樓蓋，其特徵在於樓蓋的平面形狀為正六邊形，且樓蓋正六邊形的六條邊由六邊形柱網所形成的框架組成，由六邊形柱網組成的正六邊形的對角線長度L為30米≤L≤48米；在六邊形柱網內連接有鋼砼組合空腹梁(1)，鋼砼組合空腹梁(1)三向交叉組成大正三角形網格，每根鋼砼組合空腹梁(1)的結構高度H相同為正六邊形對角線長度L的20～24分之一；在每個大正三角形網格內設有與鋼砼組合空腹梁(1)的上肋梁連接的鋼筋混凝土密肋梁(2)，並且密肋梁(2)三向交叉連接組成鋼筋混凝土密肋梁小正三角形網格，在鋼砼組合空腹梁(1)和密肋梁(2)上及其所組成的大正三角形網格和小三角形網格上覆蓋有混凝土樓面板(3)。
2 根據權利要求l所述的正六邊形鋼-混凝土組合空腹雙重網格梁樓 蓋，其特徵在於大正三角形網格尺寸根據正六邊形對角線跨度確定，若對角線跨度1^36m 時，大正三角形網格的各邊長=36/4=加，則在正六邊形內有24個大正三角形網格；若1^48m 時，大正三角形網格的各邊長=48/6=8111，則在正六邊形內設有54個邊長為8m的大正三角形網 格。
3 根據權利要求l所述的正六邊形鋼-混凝土組合空腹雙重網格梁樓 蓋，其特徵在於小正三角形網格的邊長為大正三角形網格的邊長的1/5。
4 根據權利要求l所述的正六邊形鋼一混凝土組合空腹雙重網格梁樓 蓋，其特徵在於鋼-砼組合空腹梁(1)由上肋梁(1-1)、下肋梁(1-2)和連接構件( 1-3)連接組成，在上肋梁(1-1)、下肋梁(1-2)和連接構件(1-3)之間設有空腹(1-4 )，在鋼-砼組合空腹梁(1)的下肋梁(1-2)底部連接有槽形鋼板(4)。
5 根據權利要求4所述的正六邊形鋼一混凝土組合空腹雙重網格梁樓 蓋，其特徵在於槽形鋼板(4)通過高強度螺栓(5)與鋼-砼組合空腹梁(1)的下肋梁( 1-2)的混凝土連接為一體。
6 根據權利要求l所述的正六邊形鋼一混凝土組合空腹雙重網格梁樓 蓋，其特徵在於在密肋梁(2)的表面上和混凝土樓面板(3)的底面都覆蓋有作為澆注模板使用的磷石膏模殼(6)。
7 根據權利要求4所述的正六邊形鋼一混凝土組合空腹雙重網格梁樓 蓋，其特徵在於鋼-砼組合空腹梁(1)的空腹(1-4)的形狀為八邊形的空腹。
專利摘要本實用新型公開了一種正六邊形鋼-混凝土組合空腹雙重網格梁樓蓋，樓蓋的平面形狀為由六邊形柱網所形成的框架組成正六邊形，該正六邊形的對角線長度L為30米≤L≤48米；在六邊形柱網內連接有鋼-砼組合空腹梁，鋼-砼組合空腹梁三向交叉組成大正三角形網格，鋼-砼組合空腹梁的結構高度為對角線長度L的20～24分之一；在每個大正三角形網格內設有由密肋梁三向交叉連接組成的小正三角形網格，在大正三角形網格和小三角形網格上覆蓋有混凝土樓面板；在鋼-砼組合空腹梁的下肋梁底部連接有槽形鋼板。本實用新型具有結構整體性好、結構高度小、所佔空間少、混凝土和鋼材用量較少等優點，特別適合於建築大跨度多邊形平面、多層多功能大廳使用。
文檔編號E04B5/23GK201433489SQ200920306479
公開日2010年3月31日 申請日期2009年7月20日 優先權日2009年7月20日
發明者飛 劉, 盧亞琴, 張華剛, 易偉建, 莉 李, 李正農, 波 申, 巖 肖, 肖建春, 嵐 胡, 馬克儉 申請人:湖南大學;貴州大學