大跨度正六邊形混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋及制作方法技術

本發明專利技術公開了一種大跨度正六邊形混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋及制作方法，該樓蓋包括上弦層和下弦層，其中，下弦層由三向交叉夾角120°的空腹梁交接構成若干個大小完全相同的正六邊形網格，上弦層是具有正三角形網格的鋼筋混凝土預制帶肋板，每個正三角形網格的大小是正六邊形網格的1/6，在正三角形網格下方形成有正三角形肋梁。本發明專利技術的樓蓋結構能夠克服傳統“肥梁胖柱”框架梁的弊端，采用三向交叉夾角1200的空腹梁形成的正六邊形蜂窩狀網格，確保樓蓋空間三維受力，且空隙率大，自重小，工程造價比常規結構下降20%以上，而且能夠使多層大跨度樓蓋具有優美的網格造型，符合“適用、經濟、綠色、美觀”的建筑方針。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種空腹夾層板樓蓋，具體涉及一種大跨度正六邊形混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋及制作方法；屬于建筑結構

技術介紹
對于建筑平面為正六邊形的混凝土結構的多層大跨度公共建筑而言，大跨度樓蓋是制造的難點。常規的大跨度樓蓋多為矩形平面樓蓋，除了常規的框架結構外，正交正放和正交斜放空腹夾層板的樓蓋已在工程實踐中應用100多萬平方米，蜂窩狀的空腹夾層板樓蓋也已申報多項專利，而大跨度正六邊形平面的混凝土樓蓋，采用常規的混凝土框架結構，既不合理，又存在造價高昂的肥梁胖柱等問題，不符合“適用、經濟、綠色、美觀”的建筑方針，亟待改進。圖1所示的是正六邊形鋼筋混凝土樓蓋，按傳統的周邊柱網6m的框架主次梁結構體系來建造，存在如下問題：（1）、正六邊形樓蓋，它的力學模型是空間三維受力的“板”，人為地改為平面受力體系，造成結構體系不合理，僅樓蓋混凝土用量0.54m3/m2，結構自重設計值達1620kg/m2；（2）、建筑物樓蓋厚度（含空調層700高）達3.4m，會不合理地加大建筑層高。
技術實現思路
為解決現有技術的不足，本專利技術的目的在于本專利技術針對正六邊形平面的多層大跨度公共建筑，提出一種混凝土新型結構體系——混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋。為了實現上述目標，本專利技術采用如下的技術方案：大跨度正六邊形混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋，包括上弦層和下弦層，其中，下弦層由三向交叉夾角120°的空腹梁交接構成若干個大小完全相同的正六邊形網格，并且正六邊形網格相較于正六邊形樓蓋旋轉30°，沿正六邊形樓蓋對角線方向設置有m個中心均位于對角線上的正六邊形網格，沿正六邊形樓蓋的六個邊長方向延伸，正六邊形網格的數量以1等差遞減；上弦層是具有正三角形網格的鋼筋混凝土預制板，每個正三角形網格的大小是正六邊形網格的1/6，在正三角形網格下方形成有正三角形肋梁。優選地，樓蓋厚度為正六邊形樓蓋高度的1/30~1/35，大幅度降低了樓蓋厚度和工程造價，同時使得室內造型更加美觀大方。再優選地，m為奇數，如5、7或9，可根據實際工程需求靈活設置。此外，本專利技術還公開了如前所述的大跨度正六邊形混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋的制作方法，包括如下步驟：S1、將正六邊形樓蓋按對角線X1、X2、X3劃分成六個大正三角形(圖2)，每個對角線方向均排布m個正六邊形網格，構成樓蓋的下弦層(圖3)；S2、在正六邊形網格上安裝具有小正三角形網格的鋼筋混凝土預制板，在其上澆筑混凝土層并養護，形成正六邊形樓蓋平面的蜂窩空腹板。本專利技術的有益之處在于：本專利技術的樓蓋結構能夠克服傳統“肥梁胖柱”框架梁的弊端，采用三向交叉夾角1200的空腹梁形成的正六邊形蜂窩狀網格，確保樓蓋空間三維受力，且自重小，工程造價比常規結構下降20%以上，而且能夠使多層大跨度樓蓋具有優美的建筑造型，符合“適用、經濟、綠色、美觀”的建筑方針。附圖說明圖1是現有技術中的大跨度正六邊形樓蓋采用框架梁設計的結構示意圖；圖2是大跨度正六邊形樓蓋的力學模型示意圖；圖3是與圖1面積接近的大跨度正六邊形混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋（實施例1）的下弦層網格布置圖；圖4是圖3所對應的上弦層網格布置圖；圖5是與圖3排布規律相同、網格數減少（實施例2）的下弦層網格布置圖；圖6是圖5所對應的上弦層網格布置圖；圖7是大跨度正六邊形混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋結構剖面結構示意圖。具體實施方式以下結合附圖和具體實施例對本專利技術作具體的介紹。圖1所示的大跨度正六邊形混凝土樓蓋六邊各邊長24m，高度41.568m，對角線48m，建筑面積1496m2，結構采用常規主、次梁布置圖，力學模型近似為圖2所示的圓形，傳統的結構設計達不到空間三維受力要求，而且造型也不夠美觀。鑒于此，特提出了如圖3至圖6所示的蜂窩狀空腹夾層板樓蓋。實施例1如圖3和圖4所示，本實施例的樓蓋尺寸與圖1相近，包括上弦層和下弦層。其中，下弦層由三向交叉夾角120°的空腹梁交接構成多個大小完全相同的正六邊形網格，并且正六邊形網格相較于正六邊形樓蓋旋轉30°，沿正六邊形樓蓋對角線方向設置有9個中心均位于對角線上的正六邊形網格，中心網格是共用的，沿正六邊形樓蓋的六個邊長方向延伸，正六邊形網格的數量以1等差遞減，即依次為8，7，6，5。上弦層是具有正三角形網格的鋼筋混凝土預制板，每個正三角形網格的大小是正六邊形網格的1/6，在正三角形網格下方形成有正三角形肋梁。這樣一來，樓蓋截面重心上移，形成單軸對稱截面，如圖7所示，增強了樓蓋剛度和強度，同時，正三角形網格的肋梁也參與受力，形成計算參考面在樓蓋上表層考慮結構剪切變形的“擬夾芯板”力學模型，從而進一步提高結構剛度和強度。該實施例中，設對角線L1=23330，則h=23330/9.333=2500，b=h/sin600=2500/0.866=2887。而且，需要說明的是，本專利技術的結構設計能夠確保樓蓋空間三維受力，孔隙率達80%，樓蓋厚度僅為正六邊形樓蓋平面高度(H)的1/30~1/35，即h’=（1/25~1/30）H，如圖1正六邊形平面樓蓋H=41569mm，樓蓋厚h’=41569/30=1385，這樣一來，不僅大幅度降低了工程造價，同時使得室內造型更加美觀大方。實施例2本實施例與實施例1的結構完全相同，區別僅在于對角線上的正六邊形網格數量為7，沿正六邊形樓蓋的六個邊長方向延伸，正六邊形網格的數量以1等差遞減，即依次為6，5，4，如圖5和圖6所示，下弦空腹網格幾何尺寸亦由其對角線（邊長L1）確定，當L1=7.333h=18332.5mm時，h=18332.5/7.333=2500，b=2887。實際施工中可根據工程需求靈活設計，并不限于上述實施例所列。實施例3本實施例是實施例1的樓蓋的制作方法，具體包括如下步驟：S1、將正六邊形樓蓋按對角線X1、X2、X3劃分成六個大正三角形，如圖1所示，每個對角線方向均排布9個正六邊形網格，構成樓蓋的下弦層，如圖3所示；S2、在正六邊形網格上安裝具有小正三角形網格的鋼筋混凝土預制板，如圖4所示，在其上澆筑混凝土層并養護，通過剪力鍵即便構成了本專利技術的大跨度正六邊形混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋。綜上，本專利技術的樓蓋采用三向交叉夾角1200的空腹梁形成的正六邊形蜂窩狀網格，確保樓蓋空間三維受力，且自重小，工程造價比常規結構下降20%以上，而且能夠使多層大跨度樓蓋具有優美的建筑造型，符合“適用、經濟、綠色、美觀”的建筑方針。以上顯示和描述了本專利技術的基本原理、主要特征和優點。本行業的技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本專利技術，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本專利技術的保護范圍內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
大跨度正六邊形混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋，其特征在于，包括上弦層和下弦層，其中，下弦層由三向交叉夾角120°的空腹梁交接構成若干個大小完全相同的正六邊形網格，并且正六邊形網格相較于正六邊形樓蓋旋轉30°，沿正六邊形樓蓋對角線方向設置有m個中心均位于對角線上的正六邊形網格，沿正六邊形樓蓋的六個邊長方向延伸，正六邊形網格的數量以1等差遞減；上弦層是具有正三角形網格的鋼筋混凝土預制板，每個正三角形網格的大小是正六邊形網格的1/6，在正三角形網格下方形成有正三角形肋梁。

【技術特征摘要】
1.大跨度正六邊形混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋，其特征在于，包括上弦層和下弦層，其中，下弦層由三向交叉夾角120°的空腹梁交接構成若干個大小完全相同的正六邊形網格，并且正六邊形網格相較于正六邊形樓蓋旋轉30°，沿正六邊形樓蓋對角線方向設置有m個中心均位于對角線上的正六邊形網格，沿正六邊形樓蓋的六個邊長方向延伸，正六邊形網格的數量以1等差遞減；上弦層是具有正三角形網格的鋼筋混凝土預制板，每個正三角形網格的大小是正六邊形網格的1/6，在正三角形網格下方形成有正三角形肋梁。2.根據權利要求1所述的大跨度正六邊形混凝土蜂窩狀空腹夾層板樓蓋，其特征在于，樓蓋厚度為正六邊形樓蓋...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬克儉，吳剛，徐鵬強，令狐延，江韓，吳京，張華剛，朱九洲，林力勛，李寧，孫澤陽，陳志鵬，吳敦軍，魏艷輝，王維奇，白蓉，陳靖，李莉，
申請(專利權)人：東南大學，貴州大學，濰坊昌大建設集團有限公司，中國建筑第四工程局有限公司，南京市長江都市建筑設計股份有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32