CN101614052B - 正六边形钢-混凝土组合空腹双重网格梁楼盖及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种正六边形钢-混凝土组合空腹双重网格梁楼盖及制作方法，楼盖由六边形柱网所形成的框架组成楼盖正六边形的六条边，其对角线长度L为30米≤L≤48米，在六边形柱网的框架内连接有钢-砼组合空腹梁，并且钢-砼组合空腹梁分别平行六边形各边两两相交，形成内部三向交叉的钢-砼组合空腹梁大正三角形网格，钢-砼组合空腹梁的结构高度取对角线长度L的20～24分之一；在每个大正三角形网格内设有三向交叉的密肋梁，三向交叉的密肋梁组成小正三角形网格，在大小正三角形网格上覆盖有混凝土楼面板。本发明具有结构整体性好、结构高度小、所占空间少、混凝土和钢材用量较少等优点，特别适合于建筑大跨度多边形平面、多层多功能大厅使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种正六边形钢-混凝土组合空腹双重网格梁楼盖及制作方法，属于大跨度多层钢筋混凝土楼盖技术领域。
背景技术
我国经济建设和社会相关产业迅速发展，带动文化事业的发展，大型文艺演出及活动的多功能大厅愈来愈多；随着节约城市建设用地愈来愈迫切，大型多层文化大厅的建设也越来越呈现出重要性，从600座～1200座的多功能(含演出及会议)大厅的平面分析，正六边形平面比方形及矩形平面好，当正六边形对角线跨度L＝36米时，大厅面积为842平方米，可设座位650左右；当对角线跨度L＝48米时，大厅面积1496平方米，可设座位1200左右。如该建筑三层，六边形大跨度楼盖(两层)，由于其使用荷载大(每平方米3.5kn以上)，结构选型十分重要，采用常规的钢筋混凝土框架结构，不但造成肥梁胖柱，混凝土和钢材用量猛增，如对角线跨度L＝36米时，框架梁截面1000×3000(L/12)最小截面也达800×2400(L/15)，不仅混凝土和钢材用量大，结构高度几乎占一层楼盖高度。若采用钢筋混凝土三向密肋网格板，三角形边长1.8米时，由于三维空间受力，结构高度h＝1m(L/36)，密肋梁截面400×1000，混凝土折算厚度每平方米75cm，结构自重设计值达每平方米2250公斤以上，结构高度虽然最小，但砼和钢材用量大、造价高，也非最佳方案。若采用六边形钢-混凝土三向组合网架结构，用钢量下降，但结构高度仍然很大H＝2.4米～2.25米，即H＝(L/15～L/16)，且钢结构防锈、防火及天棚吊顶费用增加。对于正六边形对角线大跨度(30米≤L≤48米)楼盖，其楼盖面积由842平方米～1496平方米的多功能文艺大厅，选择一种“安全、合理、先进、经济”的楼盖结构形式，促使建筑结构工程科技人员探索新型结构体系，满足经济、文化建设发展的需要。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种结构合理、结构高度较小、并且混凝土和钢材用量较少的正六边形钢-混凝土组合空腹双重网格梁楼盖及制作方法，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：本发明的正六边形钢-混凝土组合空腹双重网格梁楼盖的制作方法为，楼盖的平面形状为正六边形，由六边形柱网所形成的框架组成楼盖正六边形的六条边，该正六边形的对角线长度L为30米≤L≤48米，在六边形柱网的框架内连接有钢-砼组合空腹梁，并且钢-砼组合空腹梁分别平行六边形各边两两相交，形成内部三向交叉的钢-砼组合空腹梁大正三角形网格，该大正三角形网格各边边长与六边形柱网间距相等，三向交叉的钢砼组合空腹梁的结构高度取六边形对角线长度L的20～24分之一；在每个大正三角形网格内，根据钢-砼组合空腹梁的上肋梁组成的大正三角形网格内现场浇制钢筋混凝土三向交叉密肋梁，形成三向交叉的钢筋混凝土密肋梁小正三角形网格，整个楼盖的结构由钢-砼组合空腹梁组成的大正三角形网格和在大正三角形网格内连接的三向交叉组成的钢筋混凝土密肋梁小正三角形网格而形成的结构高度不变的三角形双重网格结构。
在制作大正三角形网格的钢-砼组合空腹梁时，采用槽形钢板作为空腹梁下肋梁的浇注钢模板，并在钢模板上打销钉扎钢筋后现场浇注钢筋混凝土形成钢-砼组合空腹梁的下肋，钢-砼组合空腹梁的上肋梁由矩形截面钢筋混凝土三向交叉组成，上肋梁与下肋梁之间每隔一段间距用钢筋混凝土构件连为一体形成钢-混凝土组合空腹型大网格。
在上述大正三角形网格的上肋连接制作三向交叉的钢筋混凝土密肋梁小正三角形网格和楼面板时，采用磷石膏模壳作为浇注密肋梁及混凝土楼面板的模板，并通过现场浇注钢筋混凝土的方式浇注密肋梁及混凝土楼面板，使磷石膏模壳与浇注成型的密肋梁及混凝土楼面板连接为一体。
本发明的一种正六边形钢-混凝土组合空腹双重网格梁楼盖为：楼盖的平面形状为正六边形，且楼盖正六边形的六条边由六边形柱网所形成的框架组成，由六边形柱网组成的正六边形的对角线长度L为30米≤L≤48米；在六边形柱网内连接有钢-砼组合空腹梁，钢-砼组合空腹梁三向交叉组成大正三角形网格，每根钢-砼组合空腹梁的结构高度H相同为正六边形对角线长度L的20～24分之一；在每个大正三角形网格内设有与钢-砼组合空腹梁的上肋梁连接的钢筋混凝土密肋梁，并且密肋梁三向交叉连接组成钢筋混凝土密肋梁小正三角形网格，在钢-砼组合空腹梁和密肋梁上及其所组成的大正三角形网格和小三角形网格上覆盖有混凝土楼面板。
上述大正三角形网格尺寸根据正六边形对角线跨度确定，若对角线跨度L＝36m时，大正三角形网格的各边长＝36/4＝9m，则在正六边形内有24个大正三角形网格；若L＝48m时，大正三角形网格的各边长＝48/6＝8m，则在正六边形内设有54个边长为8m的大正三角形网格。
上述小正三角形网格的边长为大正三角形网格的边长的1/5。
钢-砼组合空腹梁由上肋梁、下肋梁和连接构件连接组成，在上肋梁、下肋梁和连接构件之间设有空腹，在钢-砼组合空腹梁的下肋梁底部连接有槽形钢板。
槽形钢板通过高强度螺栓与钢-砼组合空腹梁的下肋梁的混凝土连接为一体。
在密肋梁的表面上和混凝土楼面板的底面都覆盖有作为浇注模板使用的磷石膏模壳。
钢-砼组合空腹梁的空腹形状为八边形的空腹。
由于采用了上述技术方案，本发明的整个楼盖由其结构高度仅为其跨度(即正六边形的对角线长度)的20～24分之一的钢-砼组合空腹梁组成的大正三角形网格和由结构高度为0.25～0.35米的密肋梁组成的小正三角形网格与楼盖板组合形成的三角形双重网格结构组成，并在钢-砼组合空腹梁的下肋梁上设置了槽形钢板，形成钢板与混凝土组合下肋梁构件(主要受拉)，并且为了降低结构自重，也便于室内水平空调管的布置，其腹部挖空形成八边形空腹，使其结构自重大幅度下降；由于本发明的钢-砼组合空腹梁的下肋梁为槽形钢板和钢筋混凝土组合构件，因此其空腹梁的折算惯性矩值比下肋梁非组合构件折算惯性矩值提高约15％左右。由于本发明的结构自重减小，结构刚度(EI)提高，在确保结构刚度和强度的条件下，达到了节约建筑用材、降低工程造价的目的。此外，根据实际使用情况和试验分析，对于从600～1200座的多功能(含演出及会议)大厅来说，楼盖的平面为正六边形平面比方形及矩形平面要好，当其正六边形的对角线跨度为36米时，其大厅面积为842平方米，可设座位650座左右；当对其角线跨度为48米时，大厅面积1496平方米，可设座位1200座左右。本发明在“安全、合理、先进、经济”的前提下，使结构三维空间受力，结构高度小，空间整体性好，建筑主材(混凝土、钢材)用量小，施工简单易行。本发明结构形成的大正三角形网格与小正三角形网格叠合，形成具有丰富韵律的双重网格天棚造型结构，此项新型空间组合网格结构，根据实验结果表明是目前正六边形对角线大跨度(即对角线跨度为30～50米)的多层楼盖结构最佳形式之一。因此，本发明与现有技术相比，本发明不仅具有结构合理、结构强度较高、结构高度较小、所占建筑空间较少的优点，而且还具有混凝土和钢材用量较少的优点，并且由于本发明采用了在钢-混凝土组合空腹梁上肋梁的两侧面及密肋梁的外表面上和混凝土楼面板的底面都覆盖有作为浇注模板使用的磷石膏模壳，这不仅降低了工程造价，实现了废物利用，而且还具有防火及减少天棚吊顶装修工程量的优点。本发明特别适合于多边形平面建筑大跨度的大型多层多功能文化大厅使用。
附图说明
图1是本发明的楼盖平面结构示意图；
图2是图1的I部局部结构放大示意图；
图3是图2的A朅剖视结构示意图；
图4是图2的B朆剖视结构示意图；
图5是图2的C朇剖视结构示意图。
具体实施方式
本发明的实施例：在建造3～5层的大跨度多层多功能文化大厅时，其楼盖最好采用本发明的正六边形钢-混凝土组合空腹双重网格梁楼盖的制作方法进行制作，即将楼盖的平面形状制作为正六边形，采用六边形钢筋混凝土框架结构组成该正六边形楼盖的正六边形的六条边，并使该正六边形的对角线长度L(即跨度)为30米≤L≤48米，在由六边形钢筋混凝土框架组成的封闭的正六边形内，沿平行该正六边形对应两边的三个方向分别布置钢-砼组合空腹梁，如L＝36m时，在每个方向上按等距离平行布置三根钢-砼组合空腹梁，使这九根钢-砼组合空腹梁在封闭的正六边形内相互交叉连接组成24个大正三角形网格，将每根钢-砼组合空腹梁的高度H制作成一样，其高度控制在正六边形对角线长度(即跨度)L的20～24分之一(即L/24≤H≤L/20)；然后在每个大正三角形网格内、按平行该大正三角形网格每边的三个方向上分别等距离设置四根密肋梁，共十二根密肋梁，每个大正三角形网格内的十二根密肋梁在同一平面上相互相交连接并与钢-砼组合空腹梁的上肋梁相交连接组成25个小正三角形网格，将每根密肋梁的高度h制作相同并控制在0.25～0.35米；将混凝土楼面板覆盖在由钢-砼组合空腹梁和密肋梁组成的大正三角形网格和小正三角形网格上即制得正六边形钢-混凝土组合空腹双重网格梁楼盖；在制作钢-砼组合空腹梁时，采用槽形钢板作为空腹梁下肋梁的浇注模板，并在槽形钢板上预先打好销钉，然后通过现场浇注钢筋混凝土的方式浇注钢-砼组合空腹梁，使槽形钢板与浇注的钢-砼组合空腹梁的下肋梁连接为一体，从而制作得到钢-砼组合空腹梁；在制作密肋梁及混凝土楼面板时，采用磷石膏模壳或石膏模壳作为浇注密肋梁及混凝土楼面板的模板，并通过现场浇注钢筋混凝土的方式浇注密肋梁及混凝土楼面板，使磷石膏模壳或石膏模壳与浇注成型的密肋梁及混凝土楼面板连接为一体，这样可起到保温隔热作用。
具体施工实施时，按照本发明的正六边形钢-混凝土组合空腹双重网格梁楼盖的结构进行制作，即先在工厂内加工出槽形钢板4，然后在槽形钢板4上安装上作为销钉用的加长高强度螺栓或销钉5备用，将楼盖的平面形状制作为正六边形，该正六边形由钢筋砼框架结构相互连接组成，在正六边形内采用钢-砼组合空腹梁1三向交叉连接组成大正三角形网格，将六边形的对角线长度(即跨度)L控制在30米≤L≤48米的范围；大正三角形网格尺寸根据正六边形对角线跨度确定，若对角线跨度L＝36m时，大正三角形网格的各边长＝36/4＝9m，则在正六边形内有24个大正三角形网格；若L＝48m时，大正三角形网格的各边长＝48/6＝8m，则在正六边形内设有54个边长为8m的大正三角形网格；当对角线跨度L＝36m时，将钢-砼组合空腹梁1三向交叉即每个方向三根，共九根钢-砼组合空腹梁1和正六边形六个边上的钢筋混凝土框架结构分别三向交叉连接组成24个大正三角形网格，并将每根钢-砼组合空腹梁1的高度H制作相等并为正六边形对角线长度L的20～24分之一，其钢-砼组合空腹梁1的结构由上肋梁1-1、下肋梁1-2和连接构件1-3浇注为一整体的钢筋混凝土连接组成，制作钢-砼组合空腹梁1时，在上肋梁1-1、下肋梁1-2和连接构件1-3之间按等距离设置形状为八边形的空腹1-4，并将预先上有加长的高强度螺栓或销钉5的槽形钢板4作为钢-砼组合空腹梁1的下肋梁1-2的浇注模板，使下肋梁1-2浇注成型后其混凝土与槽形钢板4连接为一体；然后在由钢-砼组合空腹梁1组成的每个大正三角形网格内、按平行于该大正三角形网格每边的三个方向上分别等距离设置有四根密肋梁2，使每个大正三角形网格内的十二根密肋梁2分别在同一平面上三向交叉形成钢筋混凝土密肋梁小正三角形网格，每一个大的正三角形网格内有25个小正三角形网格；将形成小正三角形网格的密肋梁2的结构高度h控制在0.25～0.35米范围，小正三角形网格的边长为大正三角形网格的边长的1/5(例如：大正三角网格的边长为9m时，则小正三角形网格的边长为9m/5＝1.8m，如大三角形边长为8m时，5等分小正三角形网格的边长为8m/5＝1.6m。在9m边长的大正三角形网格内有25小正三角形网格。根据正六边形对角线跨度不同，楼盖由不同数量且高度不同的大、小正三角形网格组成双重网格结构)；然后在组成大正三角形网格和小正三角形网格的钢-砼组合空腹梁1和密肋梁2上覆盖现浇得混凝土楼面板3，在浇注钢筋混凝土的密肋梁2和混凝土楼面板3时采用磷石膏模壳6作为浇注模板，使磷石膏模壳6与浇注成型的密肋梁2和混凝土楼面板3的混凝土连接为一体，这样可起到保温隔热作用；同时也可在小正三角形网格的下部并吊纸面石膏板，以增强楼盖的保温、隔热功效。
上述磷石膏模壳6可采用传统的石膏模壳代替。
Claims (6)
1.一种正六边形钢-混凝土组合空腹双重网格梁楼盖的制作方法，其特征在于：楼盖的平面形状为正六边形，由六边形柱网所形成的框架组成楼盖正六边形的六条边，该正六边形的对角线长度L为30米≤L≤48米，在六边形柱网的框架内连接有钢-砼组合空腹梁，并且钢-砼组合空腹梁分别平行六边形各边两两相交，形成内部三向交叉的钢-砼组合空腹梁大正三角形网格，该大正三角形网格各边边长与六边形柱网间距相等，三向交叉的钢-砼组合空腹梁的结构高度取六边形对角线长度L的20～24分之一；在每个大正三角形网格内，根据钢-砼组合空腹梁的上肋梁组成的大正三角形网格内现场浇制钢筋混凝土三向交叉密肋梁，形成三向交叉的钢筋混凝土密肋梁小正三角形网格，整个楼盖的结构由钢-砼组合空腹梁组成的大正三角形网格和在大正三角形网格内连接的三向交叉组成的钢筋混凝土密肋梁小正三角形网格而形成的结构高度不变的三角形双重网格结构；钢-砼组合空腹梁的结构由上肋梁、下肋梁和连接构件浇注为一整体的钢筋混凝土连接组成，制作钢-砼组合空腹梁时，在上肋梁、下肋梁和连接构件之间按等距离设置形状为八边形的空腹，并将预先上有加长的高强度螺栓或销钉的槽形钢板作为钢-砼组合空腹梁的下肋梁的浇注模板，使下肋梁浇注成型后其混凝土与槽形钢板连接为一体。
2.根据权利要求1所述的正六边形钢-混凝土组合空腹双重网格梁楼盖的制作方法，其特征在于：在大正三角形网格的上肋连接制作三向交叉的钢筋混凝土密肋梁小正三角形网格和楼面板时，采用磷石膏模壳作为浇注密肋梁及混凝土楼面板的模板，并通过现场浇注钢筋混凝土的方式浇注密肋梁及混凝土楼面板，使磷石膏模壳与浇注成型的密肋梁及混凝土楼面板连接为一体。
3.一种正六边形钢混凝土组合空腹双重网格梁楼盖，其特征在于：楼盖的平面形状为正六边形，且楼盖正六边形的六条边由六边形柱网所形成的框架组成，由六边形柱网组成的正六边形的对角线长度L为30米≤L≤48米；在六边形柱网内连接有钢-砼组合空腹梁，钢-砼组合空腹梁三向交叉组成大正三角形网格，每根钢-砼组合空腹梁的结构高度H相同为正六边形对角线长度L的20～24分之一；在每个大正三角形网格内设有与钢-砼组合空腹梁的上肋梁连接的钢筋混凝土密肋梁，并且密肋梁三向交叉连接组成钢筋混凝土密肋梁小正三角形网格，在钢-砼组合空腹梁和密肋梁上及其所组成的大正三角形网格和小三角形网格上覆盖有混凝土楼面板；钢-砼组合空腹梁的结构由上肋梁、下肋梁和连接构件浇注为一整体的钢筋混凝土连接组成，制作钢-砼组合空腹梁时，在上肋梁、下肋梁和连接构件之间按等距离设置形状为八边形的空腹，并将预先上有加长的高强度螺栓或销钉的槽形钢板作为钢-砼组合空腹梁的下肋梁的浇注模板，使下肋梁浇注成型后其混凝土与槽形钢板连接为一体。
4.根据权利要求3所述的正六边形钢-混凝土组合空腹双重网格梁楼盖，其特征在于：大正三角形网格尺寸根据正六边形对角线跨度确定，对角线跨度L＝36m时，大正三角形网格的各边长＝36/4＝9m，则在正六边形内有24个大正三角形网格；L＝48m时，大正三角形网格的各边长＝48/6＝8m，则在正六边形内设有54个边长为8m的大正三角形网格。
5.根据权利要求3所述的正六边形钢混凝土组合空腹双重网格梁楼盖，其特征在于：小正三角形网格的边长为大正三角形网格的边长的1/5。
6.根据权利要求3所述的正六边形钢-混凝土组合空腹双重网格梁楼盖，其特征在于：在密肋梁的表面上和混凝土楼面板的底面都覆盖有作为浇注模板使用的磷石膏模壳。
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