CN104929290A - 大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖，建筑物楼盖周边为等腰三角形网格，中间沿周边45°夹角为正方形空腹网格，周边等腰三角形直角边尺寸a与等腰三角形斜边长a₁为a=a₁×sin45°关系，即周边网格a₁确定后，内部沿45°方向方形网格a尺寸确定，当建筑物的长度L_x与其跨度L_y之比大于1.5时，采用正交斜放空腹网格布置，可使楼盖由单向传力改变为双向受力（45°方向），从而达到楼盖受力均匀，节约建筑材料并降低工程造价，和传统大跨度框架结构比较，正交斜放空腹楼盖混凝土节约25%-30%，钢材节约20%-25%；大跨度楼盖正交斜放空腹梁形成的空腹网格板，其空腹部位即是楼盖的空调及管线设备层，大幅度节约楼盖厚度。

Description

大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖及其制作方法

技术领域

 本发明涉及一种窄长形平面的钢筋混凝土空腹楼盖，具体地说，涉及一种适用于楼盖长向（L_x）与跨度尺寸（L_y）之比L_x/L_y＞1.5或更大时的大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖及其制作方法，属于建筑技术领域。

背景技术

长期以来钢筋混凝土结构工程，受传统结构体系的制约，对楼盖跨度为（18m-30m）的楼盖，唯一的办法是钢筋混凝土主次梁结构，如图1所示楼盖平面，其长向尺寸L_x=6×7.2m=43.2m，其短向即跨度方向L_y=3×7.2m=21.6m，采用主次梁布置楼盖面积43.2m×21.6m=933.12m²，楼盖使用荷载4kN/m²，楼盖混凝土标号C30，通过设计混凝土用量40.5cm/m²，每层楼盖混凝土用量为378m³，楼盖用钢122kg/m²，每层楼盖用钢113.8T。传统结构不仅建材用量大，工程造价高，其21.6m的钢筋混凝土大梁（700×1800）成为真正的“肥梁”，不仅如此，还大大增加楼盖厚度，当将面层及空调设备计入，楼盖厚度达1800＋700＋20=2700，已算常规建筑一层楼的层高，这种结构违背了节能减排的基本原则。

因受传统结构的制约，多层大跨度框架结构较少采用，而采用所谓先进方法，即预应力混凝土大梁，大梁高度可下降一些（600×1500），即每层厚度减少0.3m，由于预应力费用增加工程造价并没有减少，基于结构体系毫无创新，当跨度L=（18m-30m）的多层楼盖，几乎无人问津。

我国经济建设的循环经济三原则（节能减排、可持续性发展及节约土地促进生态文明），要求大跨度建筑作多层，发明人于上世纪90年代中期提出《钢筋混凝土剪力键式双向空心大板》（ZL97200102.6）是一种由钢筋混凝土空腹梁正交正放网格组成的空腹大板楼盖，使原有的多层（2层-4层）大跨度（18m-30m）公共与工业建筑的结构体系肥梁胖柱得以改变，原专利不管楼盖平面形式是方形还是长方形，其长边(L_x)与短边(L_y)之比小于或大于1.5，均采用正交正放空腹网格，即网格相交节点空腹梁彼此正交(90⁰)空腹梁与支承边四周亦为正交(90⁰)，这种正交正放网格楼盖，当楼盖为正方形（L_x/L_y=1）受力最均匀，各占50%，一般正交正放网格应用于L_x/L_y＜1.5的楼盖，当L_x/L_y=1.5时，楼盖荷载70%由短向(L_y)传递给支座，只有30%由长向传给支承点，当L_x/L_y=2时，短向传力达87.5%，长向传力仅12.5%，受力极不均匀也不合理。当楼盖平面尺寸L_x/L_y＞1.5或更大的窄长形平面时，再采用正交正放空腹网格，则楼盖受力极不均匀，造成材料浪费造价提高。

发明内容

本发明要解决的问题是针对以上不足，提供一种大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖，用以克服现有技术的缺陷，实现以下目的：

1）、可以应用于长边尺寸L_x与跨度尺寸L_y之比L_x/L_y＞1.5或更大的窄长形楼盖平面。

2）、可使楼盖由单向传力改变为双向受力两个（45°方向），从而达到楼盖受力均匀，节约建筑材料并降低工程造价，混凝土节约25%-30%，钢材节约20%-25%。

3）、大跨度楼盖正交斜放空腹梁形成的空腹网格板，其空腹部位即是楼盖的空调及管线设备层，大幅度节约楼盖厚度。

4）、提供一种大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖的制作方法。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖，其特征在于：建筑物楼盖周边为等腰三角形网格，中间沿周边45⁰角为正方形空腹网格。

一种优化方案，周边等腰三角形直角边尺寸a与等腰三角形斜边长a₁为a=a₁×sin45°关系，即周边网格a₁确定后，内部沿45°方向方形网格a尺寸也确定。

一种优化方案，建筑物楼盖为长边（L_x）与短边（L_y即跨度）之比L_x/L_y＞1.5的窄长形平面。

基于以上大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖，本发明提供一种大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖的制作方法，其特征在于：所述制作方法包括以下步骤：

(1)按图纸放线,搭设支撑；

(2)在楼盖支承标高处立下弦及剪力键模板；

(3)绑扎下弦及剪力键钢筋并验收钢筋；

(4)浇筑混凝土到剪力键顶部位置；

(5)待混凝土强度达到80%后,在剪力键上部上弦底部再安装上弦网格及板的模板；

(6)绑扎钢筋；

(7)浇制混凝土；

(8)养护后，即形成大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹大板楼盖。

以上所述大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖的另一种制作方法，其特征在于：所述制作方法包括以下步骤：

(1).按施工图放线搭设支撑；

(2).按施工图安装空腹楼盖上、下弦及剪力键各部件的模板和钢筋；

(3).在剪力键（上弦交叉位置），留出浇注混凝土的孔洞，从此孔洞现浇混凝土，由下弦至剪力键再至上弦和上弦网格面板，一次浇注成型。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：当楼盖长向与短向之比L_x/L_y＞1.5后，将彼此正交的空腹梁按周边45°搁置，空腹梁周边45°布置，形成正交斜放钢筋混凝土空腹楼盖，可使楼盖由单向传力改变为双向受力两个（45°方向），从而达到楼盖受力均匀，节约建筑材料并降低工程造价，混凝土节约25%-30%，钢材节约20%-25%；大跨度楼盖正交斜放空腹梁形成的空腹网格板，其空腹部位即是楼盖的空调及管线设备层，大幅度节约楼盖厚度。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

附图1为常规钢筋混凝土主、次梁或框架结构体系的结构布置图；

附图2为本发明实施例中钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖的空腹梁网格布置图；

附图3为附图2左下角楼盖空腹部位剖开的俯视图；

附图4为附图3中A-A剖面图；

附图5为附图4中1-1节点剖面图；

附图6为附图4中B-B节点剖面图。

具体实施方式

实施例，大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖，建筑物楼盖周边为等腰三角形网格，中间沿周边45⁰角为正方形空腹网格，周边等腰三角形直角边尺寸a与等腰三角形斜边长a₁为a=a₁×sin45°关系，即周边网格a₁确定后，内部沿45°方向方形网格a尺寸也确定。

以图1所示的楼盖为例进行详细说明，其长度方向每7.2m一根钢筋混凝土大梁，每3.6m一根次梁，周边设混凝土连梁与大梁连为一体，形成43.2m×21.6m=933.12m²的大面积楼盖，这种传统结构造成工程费用高，阻碍了多层大跨度的建筑工程发展。具体实施例是将图1结构改为图2结构平面，即正交斜放空腹楼盖。

大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖按照以下步骤制作：

(1)按图纸放线,搭设支撑；

(2)在楼盖支承标高处立下弦及剪力键模板；

(3)绑扎下弦及剪力键钢筋并验收钢筋；

(4)浇筑混凝土到剪力键顶部位置；

(5)待混凝土强度达到80%后,在剪力键上部上弦底部再安装上弦网格及板的模板；

(6)绑扎钢筋；

(7)浇制混凝土；

(8)养护后，即形成大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹大板楼盖。

如图2所示，周边（L_x，L_y）方向采用混凝土等腰三角形空腹网格，内部正方形网格沿两边45°方向边靠边设置，如上述楼盖平面（933.12m²）由36个等腰三角形和126个正方向网格组成菱形，它既是楼盖的受力构件，又是楼盖的吊顶造型。

如图3所示，十字形截面为楼盖内部剪力键截面，五边形为角部剪力键截面，六边形为周边剪力键截面。

如图4所示，钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖，由现浇混凝土上弦（含面板）下弦和剪力键组成，其正方形网格尺寸a即等腰三角形直角边尺寸a=a₁×sin45°，如a₁=3600，a=2545.5，为了确保剪力键抗剪刚度其净高（h₀）与净宽（B）之比h₀/B≤1，楼盖空心率极大，一般在80%-85%之间，楼盖结构自重大幅度下降的同时，确保楼盖三维受力。h为空腹楼盖结构厚度，一般h=(1/25-1/30)L，如图4尺寸，h=21600/25=850，比钢筋混凝土大梁高度下降60%-53%。

如图5所示，为十字型钢筋混凝土剪力键截面尺寸与配筋构造，这是保证楼盖上弦（含板）与下弦共同工作的关键构件。

如图6所示，为混凝土空腹楼盖周边空腹梁的侧视图，整个钢筋混凝土空腹周边按网格a₁支承在周边边梁上，楼盖空腹部位建筑上可作百页窗处理。

具体施工方法如下(1)按图纸放线,搭设支撑；

(2)在楼盖支承标高处立下弦及剪力键模板；

(3)绑扎下弦及剪力键钢筋并验收钢筋；

(4)浇筑混凝土到剪力键顶部位置；

(5)待混凝土强度达到80%后,在剪力键上部上弦底部再安装上弦网格及板的模板；

(6)绑扎钢筋；

(7)浇制混凝土；

(8)养护后，即形成大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹大板楼盖。

大跨度建筑工程的钢筋混凝土空腹网格楼盖，它的力学模型是一块考虑剪切变形的夹芯板，而“板”有“双向板”和“单向板”之分，如钢筋混凝土楼板，当长边L_x与跨度L_y之比大于2（L_x/L_y≥2）定义为单向板。设计时配筋按短跨（L_y）内力进行配筋，长向只需按构造配筋，如图1、图2的平面楼盖L_y=21.6m，L_x=43.2m，L_x/L_y=43.2/21.6=2，楼盖荷载P在两个方向（x,y）究竟如何分配，可用如下公式表示P_x=P/(1+n³)及P_y=【1-（1/1+n³）】p表示，n为长短比值，图1、2比值为n=2，则P_x=p/9=0.125p，P_y=[1-0.125]p=0.875p，楼盖荷载90%沿短跨传递，仅有10%沿长向传递，如n=5时，短向分配内力99.2%，而长向分配内力0.8%，此时再采用正交正放混凝土空腹夹层板楼盖亦不合理，此时采用本发明结构形式，将达到安全、合理、先进、经济的要求。

在相同跨度和相同使用荷载下，本发明的混凝土空腹夹层板楼盖与传统结构比较：混凝土节约25%-30%，钢材节约20%-25%，针对图1平面楼盖采用钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖的混凝土用量为21.5cm/m²，下降19cm/m²，钢材用量71.5kg/m²，下降50.5kg/m²，采用新型楼盖体系，达到了国家循环经济三原则要求，从而使楼盖受力均匀，节约建材及工程造价。

也可以采用以下制作方法进行施工：

(1).按施工图放线搭设支撑；

(2).按施工图安装空腹楼盖上、下弦及剪力键各部件的模板和钢筋；

(3).在剪力键（上弦交叉位置），留出浇注混凝土的孔洞，从此孔洞现浇混凝土，由下弦至剪力键再至上弦和上弦网格面板，一次浇注成型。

本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明内容，不应理解为是对本发明保护范围的限制，只要是根据本发明技术方案所作的改进，均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖，其特征在于：建筑物楼盖周边为等腰三角形网格，中间沿周边45°夹角为正方形空腹网格。

2.如权利要求1所述的大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖，其特征在于：周边等腰三角形直角边尺寸a与等腰三角形斜边长a₁为a=a₁×sin45°。

3.如权利要求1或2所述的大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖，其特征在于：建筑物楼盖为长边（L_x）与短边（L_y即跨度）之比L_x/L_y＞1.5的窄长形平面。

4.如权利要求1-3其中之一所述大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖的制作方法，其特征在于：所述制作方法包括以下步骤：

(1)按图纸放线,搭设支撑；

(2)在楼盖支承标高处立下弦及剪力键模板；

(3)绑扎下弦及剪力键钢筋并验收钢筋；

(4)浇筑混凝土到剪力键顶部位置；

(5)待混凝土强度达到80%后,在剪力键上部上弦底部再安装上弦网格及板的模板；

(6)绑扎钢筋；

(7)浇制混凝土；

(8)养护后，即形成大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹大板楼盖。

5.如权利要求1-3其中之一所述大跨度钢筋混凝土正交斜放空腹楼盖的制作方法，其特征在于：所述制作方法包括以下步骤：

(1)按施工图放线搭设支撑；

(2)按施工图安装空腹楼盖上、下弦及剪力键各部件的模板和钢筋；

(3)在剪力键（上弦交叉位置），留出浇注混凝土的孔洞，从此孔洞现浇混凝土，由下弦至剪力键再至上弦和上弦网格面板，一次浇注成型。