本發(fā)明涉及一種大跨度窄長型平面的混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋及制造方法，屬于建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

從上世紀(jì)90年代中期開始，多層大跨度（18m~39m）混凝土空腹夾層板樓蓋相繼在全國十多個省、市、自治區(qū)的建筑工程出現(xiàn)，建筑面積達(dá)100多萬平方米，并取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，當(dāng)時的空腹樓蓋的網(wǎng)格組成主要是正交正放和正交斜放兩類。

隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，為了節(jié)約土地促進生態(tài)文明建設(shè)，國土資源部出臺了“節(jié)約集約利用土地規(guī)定”（2010年61號文件），多層大跨度公共與工業(yè)建筑的發(fā)展也是大勢所趨，常規(guī)的大跨度框架結(jié)構(gòu)不僅造成“肥梁胖柱”，達(dá)不到“適用、經(jīng)濟、綠色、美觀”的要求。為此，2014年我們相繼提出“蜂窩I、II、III型空腹夾層板樓蓋”，樓蓋空腹梁組成正六邊形（蜂窩狀），不僅具備原空腹夾層板樓蓋各方面的優(yōu)點，而且使得樓蓋空隙率更大，其下弦網(wǎng)格更趨美觀。此類網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，當(dāng)樓蓋平面接近方形（Lx/Ly＜1.5）和窄長形矩形（Lx/Ly＞1.5）平面時，均能達(dá)到受力均勻的要求，但美中不足的是，當(dāng)樓蓋為窄長形平面時，樓蓋力學(xué)模型呈“單向板”，長邊支座處分配的內(nèi)力（含支座反力）大，短邊相應(yīng)小，受力大處只有一根與長邊（Lx）夾角60⁰空腹梁相連，而短邊受力小處，卻有兩根與短邊（跨度Ly）夾角30⁰空腹梁連接，造成受力不均勻，使長邊支座附近空腹梁超筋，短邊空腹梁按構(gòu)造配筋，達(dá)不到理想的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，為此，有必要研究大跨度窄長型混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋，從而克服上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種大跨度窄長型（Lx/Ly＞1.5）混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋，在保持傳統(tǒng)網(wǎng)格形狀（正六邊形蜂窩狀網(wǎng)格）的基礎(chǔ)上，調(diào)整網(wǎng)格排布和組成形式，使樓蓋受力更趨合理，避免出現(xiàn)超筋和大量構(gòu)造配筋等缺陷。

為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

大跨度窄長型混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋，長邊記為Lx，短邊記為Ly，包括上弦層和下弦層，所述下弦層由空腹梁交接構(gòu)成多個正六邊形網(wǎng)格，短邊(跨度)由正六邊形的邊長與對角線相間設(shè)置而成，并且樓蓋短邊上每個支座處以60°夾角連接一根空腹梁，樓蓋長邊上每個支座處以30°夾角連接兩根對稱設(shè)置的空腹梁；所述上弦層為與下弦層固定連接的正六邊形預(yù)制板，所述正六邊形預(yù)制板是具有正三角形網(wǎng)格的鋼筋混凝土預(yù)制板，所述正六邊形預(yù)制板上澆制有混凝土層面層。

具體地，所謂窄長型是指Lx/Ly＞1.5的樓蓋平面。

優(yōu)選地，前述空腹梁在彼此交接處設(shè)置有三叉形剪力鍵以連接上弦層和下弦層。剪力鍵的設(shè)置是使實腹梁改變?yōu)榭崭沽旱年P(guān)鍵，在保證上、下弦共同工作的同時大幅度降低結(jié)構(gòu)自重。

更優(yōu)選地，前述三叉形剪力鍵為塊體結(jié)構(gòu)，其凈高小于凈寬，即h₀/B＜1，樓蓋各方向的彎矩通過剪力鍵轉(zhuǎn)化為拉、壓力，從而保證樓蓋整體正常工作。

具體地，樓蓋的短邊Ly=nb，其中n表示沿短邊方向上的正三角形的數(shù)量，b表示正三角形或正六邊形的邊長，長邊Lx=m2h，其中m表示沿長邊方向上的正六邊形的數(shù)量，2h表示正六邊形的高度。

更具體地，b=2.8米，h=0.866×2.8m=2.425m，短邊跨度為Ly=nb=11×2.8m=30.8m，Lx=m2h=10×2×2.425m=48.5m，Lx/Ly=48.5/30.8=1.575＞1.5。

再優(yōu)選地，樓蓋厚度h’ =（1/25~1/30）Ly。

此外，本發(fā)明還公開了如前所述的大跨度窄長型混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋的制造方法，包括如下步驟：

S1、將空腹梁連接成由若干正六邊形網(wǎng)格組成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，形成下弦層，其中短邊(跨度)由正六邊形的邊長與對角線相間設(shè)置而成；

S2、在下弦層三向交匯點處設(shè)置鋼筋混凝土剪力鍵，它是夾角120°的三叉型塊體單元，它的存在確保上、下弦共同工作；

S3、在剪力鍵上擱置正六邊形上弦網(wǎng)格內(nèi)的六塊正三角形預(yù)制混凝土帶肋板，形成上弦正三角形網(wǎng)格，并在網(wǎng)格內(nèi)綁扎鋼筋后二次澆注混凝土，即形成上弦正三角形網(wǎng)格板，上、下弦兩者通過“剪力鍵”共同工作，即形成“大跨度窄長型混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋”；

本發(fā)明的有益之處在于：本發(fā)明對蜂窩狀空腹夾層板樓蓋的結(jié)構(gòu)進行了改進，短邊由正六邊形的邊長與對角線相間設(shè)置而成，受力小的短邊中央每支座有一根夾角60⁰空腹梁承擔(dān)內(nèi)力，受力大的長邊中央每支座有兩根夾角30⁰空腹梁承擔(dān)內(nèi)力，這樣的結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布十分合理，樓蓋既不會超筋也不會出現(xiàn)大量的構(gòu)造配筋等缺陷，能夠達(dá)到理想的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，符合“適用、經(jīng)濟、綠色、美觀”的建筑方針。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的大跨度窄長型混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋的一個優(yōu)選實施例的下弦層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的大跨度窄長型混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋的一個優(yōu)選實施例的上弦層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的大跨度窄長型混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋的一個優(yōu)選實施例的剪力鍵布置圖；

圖4是樓蓋的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是剪力鍵與下弦層的連接示意圖；

圖6是剪力鍵結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。

本發(fā)明的樓蓋為大跨度窄長型混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋，其長邊記為Lx，短邊記為Ly，Lx/Ly＞1.5，Ly=nb，其中n表示沿短邊方向上的正三角形的數(shù)量，b表示正三角形或正六邊形的邊長，長邊Lx=m2h，其中m表示沿長邊方向上的正六邊形的數(shù)量，2h表示正六邊形的高度。具體到本實施例中，b=2.8米，h=0.866×2.8m=2.425m，短邊跨度為Ly=nb=11×2.8m=30.8m，Lx=m2h=10×2×2.425m=48.5m，Lx/Ly=48.5/30.8=1.575＞1.5，每層樓蓋面積1493.8m²

參見圖1和圖2，本發(fā)明的樓蓋包括上弦層和下弦層。其中，下弦層既是受力的主要構(gòu)件，又是美觀的吊頂造型，由空腹梁三向交叉構(gòu)成多個正六邊形網(wǎng)格，短邊由正六邊形的邊長與對角線相間設(shè)置而成，如圖1所示，在樓蓋短邊上每個支座處以60°夾角連接一根空腹梁，樓蓋長邊上每個支座處以30°夾角連接兩根對稱設(shè)置的空腹梁。如圖1和圖2所示，上弦層為與下弦層固定連接的正六邊形預(yù)制板，正六邊形預(yù)制板是具有正三角形網(wǎng)格的鋼筋混凝土預(yù)制板，二次澆制混凝土后形成整體，這樣一來，該樓蓋具有上層網(wǎng)格密、下層網(wǎng)格疏的不對稱特點，從而大幅度提高結(jié)構(gòu)剛度和強度。

該樓蓋在保持傳統(tǒng)網(wǎng)格形狀（正六邊形蜂窩狀網(wǎng)格）的基礎(chǔ)上，調(diào)整網(wǎng)格排布和組成形式，使受力小的短邊中央每支座有一根夾角60°空腹梁承擔(dān)內(nèi)力，受力大的長邊中央每支座有兩根夾角30°空腹梁承擔(dān)內(nèi)力，這樣一來，樓蓋既不會超筋也不會出現(xiàn)構(gòu)造配筋等缺陷，能夠達(dá)到理想的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，適用于窄長型的大跨度樓蓋。

作為本發(fā)明的十分重要的一個改進，如圖3所示，空腹梁在彼此交接處設(shè)置有三叉形剪力鍵以連接上弦層和下弦層，剪力鍵與空腹梁均為120°夾角。需要特別說明的是：剪力鍵的設(shè)置是使實腹梁改變?yōu)榭崭沽旱年P(guān)鍵，在保證上、下弦共同工作的同時，使樓蓋空隙率增大，大幅度降低結(jié)構(gòu)自重。

如圖5和圖6所示，三叉形剪力鍵為塊體結(jié)構(gòu)，其凈高小于凈寬，即h₀/B＜1，下弦拉力分別為N₁、N₂、N₃，三叉形截面承擔(dān)剪力V₁、V₂、V₃，樓蓋各方向的彎矩通過剪力鍵轉(zhuǎn)化為拉、壓力，從而保證樓蓋整體正常工作。

圖4所示的是樓蓋的截面結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可以看出，上弦層的截面尺寸大于下弦層的截面尺寸，這是基于樓蓋的強度與剛度需求而進行的特殊設(shè)計，樓蓋厚度h’ =（1/25~1/30）Ly。

為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明，下面簡要闡述大跨度窄長型混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋的制造方法，包括如下步驟：

S1、將空腹梁連接成由若干正六邊形網(wǎng)格組成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，形成下弦層，其中短邊由正六邊形的邊長與對角線相間設(shè)置而成；

S2、在下弦層三向交匯點處設(shè)置鋼筋混凝土剪力鍵，它是夾角120°的三叉型塊體單元，它的存在確保上、下弦共同工作；

S3、在剪力鍵上擱置正六邊形上弦網(wǎng)格內(nèi)的六塊正三角形預(yù)制混凝土帶肋板，形成上弦正三角形網(wǎng)格，并在網(wǎng)格內(nèi)綁扎鋼筋后二次澆注混凝土，即形成上弦正三角形網(wǎng)格板，上、下弦兩者通過“剪力鍵”共同工作，即形成“大跨度窄長型混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋”。

此外，在下弦層和上弦層之間還可以設(shè)置剪力鍵以進一步優(yōu)化樓蓋結(jié)構(gòu)。

綜上，本發(fā)明對蜂窩狀空腹夾層板樓蓋的結(jié)構(gòu)進行了改進，短邊由正六邊形的邊長與對角線相間設(shè)置而成，受力小的短邊中央每支座有一根夾角60⁰空腹梁承擔(dān)內(nèi)力，受力大的長邊中央每支座有兩根夾角30⁰空腹梁承擔(dān)內(nèi)力，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計十分合理，樓蓋既不會超筋也不會出現(xiàn)構(gòu)造配筋等缺陷，能夠達(dá)到理想的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，符合“適用、經(jīng)濟、綠色、美觀”的建筑方針。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。