格構雙向梁組合樓板及其施工方法與流程

2023-11-02 09:35:07 2

本發明涉及房屋建築技術，具體說是一種格構雙向梁組合樓板及其施工方法。

背景技術：

大面積的房屋建築樓板依託架設於牆體或梁支座的縱向梁鋪設，樓板梁是樓板承力的關鍵。現有的樓板梁均為單向獨立排列，樓板梁的主體是平行的單根梁成列搭設在牆體或梁支座上，上面鋪設樓面板。其優點是製作和施工直觀，製造簡單快速，但是在局部樓板區域由單根梁獨立承受壓力，對每一根梁的承力要求高。在不承受較大壓力的區域則梁載荷有較大冗餘，即使整體冗餘較大仍存在局部超過載荷的可能，絕大部分的垮塌事故都是由於局部承載力相對該處載荷過小造成的，而其餘大部分結構完好。因此造成浪費大，梁的用鋼量大，使用效率低、使用壽命相對較短。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：提供一種格構雙向梁組合樓板及其施工方法，旨在突破當前房屋建築樓板的用鋼量較大而載荷效率低下的問題，進一步合理降低成本，提高承載力，延長使用壽命。

本發明解決其技術問題採用以下的技術方案：

本發明提供的格構雙向梁組合樓板，包括雙向梁和該梁上鋪設的樓面板，其中：雙向梁由至少兩個方向的桁架通過桁架交匯處的節點固定構成網狀的平面梁架，每一段桁架由上、下兩層的弦杆通過弦杆之間的連杆固定為一體，在所述節點位置通過節點中心件將該節點處桁架的各方向上層和下層的弦杆分別固定連接。

所述桁架從縱、橫兩個方向與節點中心件連接，節點中心件為豎向的矩形管，矩形管的四面各用於連接一段桁架，桁架的上層弦杆和下層弦杆分別在矩形管側面的上端部以及下端部與矩形管直接或間接固定連接。

在矩形管的四個側面的上端部與下端部與桁架的連接處均焊接有連接槽，該連接槽設有一對平行的側板和連接一對側板的連板，側板和連板均與所連接的弦杆平行，上層弦杆的端部置於上層的連接槽中並與連接槽固定，下層弦杆的端部置於下層的連接槽中並與連接槽固定。

所述弦杆為矩形管鋼或c型鋼。

所述的桁架從縱、橫兩個方向與節點中心件連接，節點中心件由豎向設置並焊接為一體的節點板構成，節點板水平截面形狀為伸出四個翼板的十字形，各段桁架上層的弦杆、分別與節點板翼板的上端部固定連接，各段桁架下層的弦杆分別與節點板翼板的下端部固定連接。

所述弦杆由一對對稱設置的角鋼相背固定連接而成，一對角鋼的各一側翼板在一個水平面上，另一側翼板在弦杆中部固定夾持有連接板；在節點處，弦杆端部水平設置的翼板邊緣傾斜，使相鄰的弦杆不重疊碰觸，節點板伸出的翼板被弦杆的一對角鋼夾持並固定。

在桁架上層與下層的弦杆分別夾持的連接板之間通過連杆固定為一體。

所述的弦杆與節點中心件通過螺栓緊固連接。

本發明提供的上述的格構雙向梁組合樓板，其施工方法包括下述步驟：

第一步、圖紙預設，根據梁預設尺寸設定節點的分布以及與節點連接的桁架段長度，使桁架段從不同的方向與節點連接後預構成：所有桁架和節點連接為一個整體的雙向梁；

第二步、分別製作節點之間的桁架段和節點中心件，按照預設的桁架段長度準備上層和下層的弦杆，用連杆固定連接上層和下層豎向對齊的弦杆，成為一個模塊化整體的桁架段；

第三步、按照下述三種方式之一拼接雙向梁：

a、首先，在設定方向將桁架段的端部與節點中心件固定連接，在不同方向桁架的交匯點處以節點中心件將各方向的桁架連接固定，在地面預先固定連接為一個整體的雙向梁；其次，將雙向梁吊裝搭設到預定位置的支座上；之後，將雙向梁與支座固定連接；

b、首先，在地面預先固定連接雙向梁的部分預製件，該部分預製件滿足可跨接於預定支座的相對或相鄰兩側；其次，將預製好的一塊或多塊部分預製件吊裝搭設到指定位置的支座上；之後，在支座上將各部分預製件連接固定；將連接好的雙向梁與支座固定連接；

c、首先，將一個桁架段吊設到支座邊界設定位置，將該桁架段的外端與支座固定連接，內端與節點中心件固定連接；其次，在節點中心件擴展連接新的桁架段，移動吊裝牽引繩到擴展連接端，在新的連接端擴展連接新的節點中心件，重複本擴展連接和移動牽引繩步驟，直到另一端的桁架段搭設到對面支座上，並與支座固定連接；之後，重複擴展連接到桁架段與其餘各邊支座搭設後固定；

第四步、根據需要在雙向梁上鋪設並固定樓面板。

上述方法中：所述桁架段為標準長度的模塊化桁架段，桁架段與節點中心件之間通過螺栓連接固定，以便現場快速安裝。

本發明與現有技術相比具有以下主要的優點：

1.大幅變革了現有技術的房屋建築樓板結構和施工方式，使房屋建築用鋼量減小，而樓板載荷性能明顯提高。現有的單向梁結構形式數百年來從未改變，單向梁結構在房屋建築中分別單獨承載負荷，施加壓力時，不接觸負荷的單向梁不承載施加的負荷，造成了浪費，局部過載的負荷卻又可能滿足總體負荷要求。而本發明的雙向梁整體結構各部分均可為任意局部的載荷分擔載荷壓力，使用效率大幅度提高，經過實驗測試，同樣用鋼量情況下的載荷力提高了150％，更加突出的效果是，本發明消除了總體載荷符合要求而局部過載發生事故的可能性。

2.可使樓板梁重量更輕。所設計的樓板雙向梁尤其適用於大面積的樓板搭設，其節點均布的網狀結構，可使一處受力即時通過所有桁架梁從所有接觸支座的桁架分擔載荷壓力，因此整體的樓板鋼梁的使用效率得到明顯提高，而同樣的用鋼量載荷強度大幅度提高，使得樓板梁重量更輕。

3.由于格構雙向梁組合樓板的結構決定了雙向梁可以實現在地面整體連接完畢然後整體吊裝的施工方式，整體梁架預製後搭建，因此房屋建築的現場施工效率大幅提高，施工安全性和質量穩定性也明顯提高。在施工速度和效率上也明顯提高，可減少勞動力投入，而施工質量更加穩定。

附圖說明

圖1是雙向梁實施例1平面結構示意圖。

圖2是圖1的仰視局部放大圖。

圖3是實施例1中單個節點的結構放大圖。

圖4是雙向梁實施例2平面結構示意圖。

圖5是圖1的仰視局部放大圖。

圖6實施例2中單個節點的結構放大圖。

圖中：1.弦杆，2.節點，3.連杆，4.連接槽，5.矩形管，6.螺栓，7.節點板，8.連接板，9.桁架，10.側板，11.連板。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步說明，但並不局限於下面所述內容。

本發明提供的格構雙向梁組合樓板，用於代替房屋建築中的房屋單向梁樓板，其結構如圖1、圖4所示，包括雙向梁和梁上鋪設的樓面板，所述雙向梁由至少兩個方向的多段桁架9相互交叉，通過桁架交匯處的節點2固定，構成網狀的平面整體，每一段所述桁架9由上、下兩層弦杆1通過弦杆之間的連杆3固定為一體，因此在每一個節點處需要將上、下兩層弦杆1分別與節點中心件固定，節點中心件將該節點處各方向桁架的弦杆均固定連接。

所述樓面板為房屋建築中相鄰樓層間水平設置的樓層板。

本發明提供的二維結構的整體樓板梁可以有多種結構樣式，可以是三角形單元的網格連接結構，或者六邊形網格連接，典型的是方格連接結構。

所述節點中心件在本發明中所給出的實施例為豎向設置的矩形管5，或將均為豎向設置且相互垂直的節點板豎向焊接為一體的結構件。

下面以兩種方格雙向梁連接結構為例具體進行說明。

實施例1.

如圖1所示，桁架9設置縱、橫兩個方向排列，桁架以節點2分段，可以統一模塊化製作，桁架段與鄰近節點的節點中心件連接，本實施例中節點中心件為豎向的矩形管5，典型的矩形管為截面各邊等長的方管，方管的四個外側面均與桁架段連接，如圖2，四段桁架的上層弦杆和下層弦杆分別在方管四個側面的上端部和下端部固定連接。

一種具體的固定連接方式如圖2、圖3所示，在矩形管5的四個側面的上端部與下端部連接處均對稱焊接有連接槽4，所述連接槽4設有一對平行的側板10和連接一對側板10的連板11。本實施例中，連接槽4為開口向上的u型槽，可以使用c型鋼，側板10和連板11均與所連接的弦杆1平行，連接槽4的一端與矩形管5的一個側面焊接固定(圖2)，上層弦杆的端部置於上層連接槽4中並與連接槽固定，下層弦杆的端部置於下層連接槽4中並與連接槽固定。

如圖1、圖2所示，所述弦杆1為矩形管鋼或c型鋼。在上、下層弦杆之間以對稱傾斜焊接的連杆3將上、下弦杆連接為一體。

本實施例中的一個重要特點是，弦杆1置於連接槽4中的固定方式為，通過螺栓6橫向連接固定，給連接和拆卸都帶來便利，安裝方式也因此有更多的選擇。

實施例2：

如圖4所示，桁架9從縱、橫兩個方向與節點中心件連接，節點中心件為豎向焊接的節點板7(圖6)，節點板7水平截面為中心對稱的十字形，四段桁架上層和下層的弦杆1分別與節點板7四個伸出翼板的上端部和下端部固定連接。

所述弦杆1由一對對稱設置的角鋼相背固定連接而成，一對角鋼的各一側翼板在一個水平面上，另一側翼板固定夾持連接板8，如圖6所示，上層弦杆中，水平設置的翼板在上部，相互連接的翼板豎向設置在上層弦杆的下部；下層弦杆相反，水平設置的翼板在下部，相互連接的翼板豎向設置在下層弦杆的上部，一方面方便上方鋪設樓面板，另一方面便於上、下層弦杆之間設置連接板和連接腹杆；如圖6所示，在節點處，弦杆端部水平設置的翼板邊緣傾斜，使相鄰的弦杆不重疊，典型的弦杆端部形狀是弦杆端部兩側向後傾斜45°，節點板7伸出的翼板被弦杆的一對角鋼夾持並固定。

桁架9上層和下層的弦杆1夾持固定連接板8，連杆3通過連接板8將上、下層弦杆1固定為一體。相鄰的連杆3通常為對稱傾斜固定連接。

如圖6所示，弦杆與節點中心件通過螺栓6緊固連接。使得安裝與拆卸都方便快捷，可以在地面安裝後整體吊裝，現場安裝快速高效。

上述的格構雙向梁組合樓板的施工方法，包括下述步驟：

第一步、圖紙預設：

根據樓板預設尺寸設定節點的分布以及與節點連接的桁架段長度，使桁架段從不同的方向與節點連接後預構成所有桁架和節點連接為一個整體的樓板支架；常見的矩形樓板可使用垂直交叉方向的桁架與節點連接為一體，也可以使用三角形或三分支星形與節點連接構成網狀的樓板鋼梁。根據載荷利用計算機輔助系統計算出弦杆長度和厚度，可將桁架段和節點分別模塊化預製，圖紙預設各桁架連接位置。

所述桁架段為標準長度的模塊化桁架段，其由上層、下層的弦杆1以及連接上、下層弦杆1的連杆3固定構成。在節點中心件為矩形管的實施例中，弦杆為矩形管鋼或c型鋼，在節點中心件為節點板的實施例中，弦杆為一對角鋼與連接板固定構成。

第二步、模塊預製：

分別製作桁架段和節點中心件，按照預設的桁架段長度準備上層和下層的弦杆1。

用對稱傾斜的連杆3固定焊接方式固定上層和下層豎向對齊的弦杆，成為一個模塊化整體的桁架段；

在實施例1中，以鋼管制作弦杆和節點中心件的方式，可以用方管制作節點中心件，c型鋼製作連接槽，參見圖2、圖3，將連接槽4的一端與方管的側面焊接固定，在方管的上端部和下端部的四周分別焊接開口向上的連接槽4；桁架段的弦杆選擇方管，並使方管可置於連接槽4的槽口內，上、下層的弦杆之間通過連接板8焊接連杆3，相鄰的連杆3對稱傾斜連接。桁架段預製為標準化模塊。

在實施例2中，以角鋼構成弦杆的方式，可以用一塊鋼板和鋼板的兩側對稱焊接另兩塊鋼板來製作節點中心件，參見圖5、圖6，節點中心件平面為對稱的十字形。角鋼的兩端部加工為水平翼板向後傾斜45°，一對角鋼的翼板相背對稱連接，相背的翼板之間的適當位置焊接嵌入連接板8，連接板的位置選擇以便於焊接連杆3；上、下層弦杆之間以對稱傾斜的連杆焊接於連接板，使上下層的弦杆固定為一個桁架段模塊。桁架段的上層弦杆的角鋼一側翼板水平位於頂部，另一側翼板豎直位於水平翼板的下部，下層弦杆的角鋼一側翼板水平位於底部，另一側翼板豎直位於水平翼板的上部。在節點中心件和桁架段的對應位置設連接螺栓孔。

第三步、按照下述三種方式之一安裝雙向梁：

a、樓板鋼梁整體預製後整體安裝：

首先，將桁架段的一端與一個節點中心件固定連接，在桁架段另一端固定連接另一個節點中心件，再在新連接的節點中心件的各面擴展連接新的桁架段，在不同方向桁架的交匯點處以節點中心件連接固定，在地面預先固定連接為一個整體的雙向梁；

對於節點中心件為矩形管5的實施例，桁架段與連接槽的固定方式為：開口向上的連接槽兩側設螺栓孔，弦杆的端部連接位置兩側設對穿的螺栓孔，將作為弦杆的方管置於對應位置的連接槽中，通過螺栓穿過螺栓孔固定連接。

對於節點中心件為節點板7的實施例，節點中心件的翼板嵌設於上層和下層的弦杆間隙中，螺栓孔對齊穿過連接螺栓緊固連接。

上述桁架段與節點中心件的連接實施例同樣適用於後面安裝的實施例中。

其次，將雙向梁整體吊裝搭設到預定位置的支座上。

之後，將雙向梁與支座固定連接。

b、樓板鋼梁部分預製後拼裝：

首先，在地面預先固定連接雙向梁的部分預製件，該部分預製件滿足可跨接於預定支座的相對或相鄰兩側；

其次，將預製好的多塊部分預製件吊裝搭設到指定位置的支座上；

在支座上將各部分預製件連接固定；將連接好的雙向梁與支座固定連接。

或者，將預製好的一塊部分預製件吊裝搭設到指定位置的支座上；

將桁架段或節點中心件獨立吊到安裝位置逐個通過螺栓進行連接，直到連接完成整個樓板梁，將連接好的雙向梁與支座固定連接。

c、樓板鋼梁現場分段安裝：

首先，將一個桁架段吊設到支座邊界設定位置，將該桁架段的外端與支座固定連接，內端與節點中心件固定連接；其次，起吊新的桁架段，在節點中心件擴展連接新的桁架段，移動吊裝牽引繩到擴展連接端，在新的連接端擴展連接新的節點中心件，重複本擴展連接和移動牽引繩步驟，直到另一端的桁架段搭設到對面支座上，並與支座固定連接；之後，重複擴展連接到桁架段與各邊支座搭設後固定；

第四步、根據需要在雙向梁上鋪設並固定樓面板。

桁架段為標準長度的模塊化桁架段，為了現場安裝施工的方便、快速和可靠，桁架段與節點中心件之間通過螺栓連接固定。