专利名称：一种空间固模桁架混凝土建筑的制作方法
技术领域：
本实用新型属于建筑物及其建造技术领域，尤其涉及用于现浇混凝土的空间固模 桁架混凝土建筑。
背景技术：
目前建造住宅的常用结构体系有砌体结构、钢结构、木结构、混凝土结构(混凝土 结构类型分框架结构、框剪结构、异型柱结构、现浇钢筋混凝土剪力墙结构、预制装配混凝 土剪力墙结构等)。在中国木材自然资源少，木结构应用少。钢结构由于造价高，应用也少。砌体结构 虽广泛应用，但只适合建造低层或多层建筑。混凝土结构不仅可建低层和多层建筑，更适应于建造高层建筑。传统现浇钢筋混 凝土结构需要在现场绑扎钢筋，支模板、拆模板。现场用工多，施工工期长。预制钢筋混凝 土剪力墙结构，把构件生产工厂化，缩短了现场施工周期。但为了解决预制构件之间整体连 接问题和预制构件之间接缝处渗水问题等相对工程造价较高。在专利号ZL200510125709. 5的专利中，公开了《钢网构架混凝土复合建筑及其建 造方法》，该技术用冷弯薄壁型钢制作钢骨架，用钢板网替代传统木模板或钢模板。在工厂 制作钢网骨架，现场拼装成钢网构架，再现浇混凝土后形成混凝土抗震墙结构。该结构体系 提供了一种标准化、工业化、机械化、一体化程度较高的钢网构架混凝土复合建筑。但该结 构体系仍存在着以下不足之处其一、这种钢网构架中采用的格构钢为1. Omm-4. Omm冷弯格构型钢构件，其横截 面为C形、U形、Z形，在两个相互平行的翼缘之间的腹板上均勻排布开有孔洞，孔洞的周边 带有加强卷边，两个孔洞之间的加强卷边构成U形腹杆。这种格构钢制作工艺相对复杂，需 要冲床在薄钢板上冲出孔洞，再经冷弯成型机弯折成型，根据开孔率的不同，约有占格构钢 总重量10% -15%冲压下来的废钢片，造成某种浪费，而且需要建设专用格构钢生产线，投 入大、生产成本高。其二、上述钢网构架中采用的钢板网为厚度0. 3mm-0. 6mm的镀锌钢板冷加工的鱼 鳞网，在该鱼鳞网上有突起的、按照一定间距平行排列的条形肋，钢板网以所述的条形肋突 起部分固定于钢骨架表面。这种钢板网在结构受力中不起作用，只作为模板使用，造价偏 高，也增加了房屋的用钢量。混凝土浇注完毕之后，钢板网表面还需进行湿作业抹灰，才能 使表面平整，增加了工序，且费人工。
发明内容本实用新型目的在于弥补上述结构体系的缺点和不足之处，特别是改进钢网构架 混凝土复合建筑的制作工艺和施工方法，提出一种空间固模桁架混凝土建筑，具有加工简 单、生产设备投资少、节约钢材、减少施工工序及人工费用等优点。本实用新型设计的一种空间固模桁架混凝土建筑，其特征在于，由墙体空间钢桁架、楼板空间钢桁架、固模件、免拆除模板以及混凝土构成；所述墙体空间钢桁架和楼板空 间钢桁架相互连接构成多面体空间钢桁架，所述空间钢桁架用多个固模件固定免拆除模板 形成空间固模桁架，所述空间固模桁架内填充混凝土形成建筑单元；一个建筑单元，或多个 建筑单元组合构成空间固模桁架混凝土建筑。本实用新型的特点及其效果本实用新型与已有的钢网构架混凝土复合建筑属于同一类结构体系，在基于基本 构件组成建筑单元，以及将建筑单元构筑成整体建筑的施工方法与这类结构体系的已有技 术大体相同；但对构筑这种结构体系核心结构的基本构件，进行了实质性的改进，即将已有 的冷弯格构型钢骨架及在冷弯格构型钢骨架的外表面固定的钢板网进行结构上的改进；本 实用新型与已有技术的主要的改进之处及带来的技术效果如下第一、本实用新型采用常规形状的钢材或其它材料，通过简单加工、固定连接成的 空间固模桁架替代已有的冷弯格构型钢件，此种空间固模桁架比相同功能的冷弯格构型钢 构件节约钢材约15%以上，且加工构件的生产线投资也大大减少。第二、本实用新型用常用建筑板材替代钢板网，形成永久免拆模板，不但使建筑板 材与空间固模桁架结合比已有的钢板网与钢骨架的结合更加简单易行，而且板材表面不需 再进行湿作业抹灰，节省了施工工序及人工费用。
图1为本实用新型的一个实施例的墙体空间钢桁架平面布置示意图；图2为图1的1-1剖面图；图3为本实用新型的多面体空间固模桁架透视图；图4为本实用新型的墙体内L型边缘构件实施例结构平面示意图；图5为本实用新型的墙体内T型边缘构件实施例结构平面示意图；图6为本实用新型的一种免拆除模板实施例结构示意图；图7为本实用新型的一种空心免拆除模板实施例结构示意图；图8为本实用新型的一种复合免拆除模板实施例结构示意图；图9为本实用新型的墙体空间钢桁架立面示意图；图10为本实用新型的墙体空间固模桁架立面示意图；图11为本实用新型的楼板空间钢桁架平面布置示意图；图12为本实用新型的第一种固模件实施例结构示意图；图13为本实用新型的第一种固模件另一实施例结构示意图；图14为本实用新型的固模索实施例结构示意图；图15为本实用新型的第一种固模件与桁架弦杆配合后的实施例结构示意图；图16为本实用新型的第二种固模件与桁架弦杆配合后的实施例结构示意图；图17为本实用新型的第三种固模件与桁架弦杆配合后的实施例结构示意图；图18为本实用新型的第四种固模件实施例结构示意图；图19为本实用新型的第五种固模件实施例结构示意图；图20为本实用新型的第五种固模件与桁架弦杆及免拆除模板配合后实施例结构 示意图。[0034]图21为本实用新型的第六种固模件实施例结构示意图；图22为本实用新型的第六种固模件与桁架弦杆及免拆除模板配合后实施例结构 示意图。
具体实施方式
本实用新型提出的空间固模桁架混凝土建筑结合附图及实施例详细说明如下本实用新型的实施例总体结构如图1、图2所示，本实施例为一栋8层空间固模桁 架混凝土建筑。所述的建筑包括墙体空间钢桁架1、楼板空间钢桁架2、免拆除模板3、多 种固模件、固模索和混凝土(图中未示出)。各墙体空间钢桁架之间，通过边缘构件6及连 梁7连接在一起；墙体空间钢桁架1和楼板空间钢桁架2连接构成多面体空间钢桁架，空间 钢桁架用固模件或固模索固定免拆除模板3形成空间固模桁架，所述空间固模桁架内填充 混凝土形成建筑单元。本实施例由10个建筑单元水平组合构成一层整体建筑单元，各层整体建筑单元 依次向上叠合构成多层空间固模桁架混凝土建筑，上层整体建筑单元的墙体空间钢桁架固 定在下层建筑单元的墙体空间钢桁架上；底层建筑单元的墙体空间钢桁架的下端固定在基 础13上。顶层建筑单元的墙体空间钢桁架上端与用作屋顶的楼板空间钢桁架相连。本实施例的墙体空间钢桁架和楼板空间钢桁架相互连接方式是采用焊接或常规 的连接件。最终由混凝土将其连接成整体结构。本实施例的墙体空间钢桁架1和楼板空间钢桁架2均由钢弦杆11和钢腹杆12焊 接而成，即由竖立的多个钢弦杆11构成墙体或楼板的立体形状，再将多个水平的厚度方向 及长度方向的钢腹杆12与各个钢弦杆11焊接成整体的墙体空间钢桁架1和楼板空间钢桁 架2 ；墙体空间钢桁架1的两侧面用固模件固定免拆除模板3 ；楼板空间钢桁架2的底面用 固模件4固定免拆除模板3 ；所述的免拆除模板构成对墙体空间钢桁架的两个侧面和楼板 空间钢桁架的底面构成围合面，形成了空间固模桁架，如图3所示。图4为两墙体空间钢桁架在端头通过边缘构件6连接在一起的截面示意图；边缘 构件6由竖向钢筋14和水平箍筋连接件构成，或由竖向钢筋加上竖向型钢和水平箍筋构 成，还可采用已知同类建筑结构的边缘构件；图5为一墙体空间钢桁架在另一墙体空间钢 桁架中间部位通过边缘构件6连接在一起的截面示意图；图4中均为外墙体空间钢桁架，其 中一个侧面为通过固模件堵头401的固模件4固定作为内墙面，采用实心板或空心板3的 免拆除模板，一个侧面作为外墙面，采用保温材料层的复合板8的免拆除模板。图5中为外 墙体空间钢桁架与内墙体空间钢桁架相结合，其中外墙体空间钢桁架的一个侧面作为内墙 面，固定有实心板3或空心板的免拆除模板，另一个侧面作为外墙面，固定有保温材料层的 复合板8的免拆除模板；内墙体空间钢桁架的两个侧面均采用实心板3或空心板的免拆除 模板。在墙体空间钢桁架内填充混凝土 5。本实施例的免拆除模板可采用石膏板、加气混凝土板、GRC板、木板、竹板、塑料板、 木塑板中任一种实心或空心板，或由所述不同板材中的多种层叠粘贴组合在一起的复合 板；例如图6的实心板3，或如图7所示的空心板3，或如图8所示有保温材料层的复合板8。本实施例的墙体空间钢桁架1的结构如图9、图10所示，图中以开有窗口的墙体空 间钢桁架作为举例，其它的墙体空间钢桁架基本结构相同。本实施例的墙体空间钢桁架可由垂直交叉的桁架弦杆11和矩形空心型钢腹杆12焊接螺栓连接而成，所述钢弦杆和钢腹 杆的截面形状为圆形、一字形、L形、U形、C形、空心0形或空心矩形；其中，窗口上方为由水 平钢筋和竖向箍筋构成构成的连梁7，墙体空间钢桁架上端有预留接头10，该预留接头10 可采用一段伸出的钢筋或其它已知的同类结构的预留接头；窗口两侧构成边缘构件6 ；墙 体空间钢桁架两侧设有与相邻墙体空间钢桁架相连的连接件9，该连接件9可采用水平箍 筋连接件或其它已知的同类结构的连接件；图10中示出墙体空间钢桁架两侧通过不同固 模件4、403、404、405以及固模索402和固模件堵头401固定的免拆除模板3。本实施例的楼板空间钢桁架2的结构如图11所示，图中以开有楼梯口由空间桁架 弦杆11和空间桁架腹杆12组成的楼板空间钢桁架作为举例，其它的楼板空间钢桁架基本 结构相同。本实施例的楼板空间钢桁架2可由垂直交叉的桁架弦杆11和矩形空心型钢腹 杆12焊接螺栓连接而成，所述钢弦杆和钢腹杆的截面形状为圆形、一字形、L形、U形、C形、 空心0形或空心矩形；图中用粗线框表示了与其结合的墙体空间钢桁架的位置及用黑色块 表示墙体空间钢桁架之间的连接件6位置(参见图1)，楼板空间钢桁架的上面与墙体空间 钢桁架相应位置设有预留接头，底面固定有免拆除模板，并留有与墙体空间钢桁架上端的 预留接头相配合的连接件；所述预留接头及连接件均可采用已知同类建筑的构件。从上面描述可知，墙体空间钢桁架1与楼板空间钢桁架2的基本结构是相同的，主 要区别是墙体空间钢桁架1两侧均要固定免拆除模板3，楼板空间钢桁架2底侧固定免拆除 模板3。当本实用新型的楼板、墙体空间钢桁架的厚度方向的钢腹杆为空心型钢腹杆时， 固模件可为杆式固模件，如图12、图13所示，所述杆式固模件4采用两端带有螺纹的钢筋或 塑料杆，及与该钢筋或塑料杆两端螺合的堵头401 (图12)，或采用一端带有螺纹的T形钢筋 或塑料杆4，及与该钢筋或塑料杆一端螺合的堵头401 (图13)；所述钢筋或塑料杆的长度大 于所述腹杆的长度，以使得钢筋或塑料杆插入中空的腹杆中并与堵头螺合后，使固模件与 钢弦杆外侧形成与所述免拆除的模板厚度相应的间隙，使所述免拆除的模板插入其间并固 定，这种固模件可在空间固模桁架填充混凝土后从空心型钢腹杆中抽出重复使用。上述的固模件也可为绳索式固模件，如图14所示；在图10最右侧免拆除模板用绳 索式固模件402固定。所述绳索式固模件402采用钢丝绳或尼龙绳等，在免拆除模板上相 隔一定的间距钻出对称相通的孔洞，绳索式固模件从左至右、从下到上一排一排穿梭在两 侧免拆除模板的孔洞之间，用绳索式固模件将免拆除模板缝在墙体空间钢桁架和楼板空间 钢桁架上并固定住。当空间钢桁架的厚度方向的钢腹杆12为两端带有外螺纹的钢筋时；所述固模件 401可为带有与所述腹杆外螺纹相配合的内螺纹孔的板块，如图15所示，该钢筋的两外螺 纹段处于U形(也可为圆形、一字形、L形、C形、空心0形或空心矩形)桁架弦杆11的外侧， 与固模件螺合后与所述钢弦杆外侧形成的间隙与所述免拆除的模板厚度相适应，使所述免 拆除的模板插入其间，如图15所示，图10中最左侧免拆除模板采用这种固模件401固定。当所述厚度方向钢腹杆12为钢筋或条型扁钢(也可为空心0形或空心矩形)时， 所述固模件可为固定连接在该钢筋或条型扁钢两端的板块，多个钢腹杆间隔排列固定在两 个U形(也可为圆形、一字形、L形、C形、空心0形或空心矩形)钢弦杆11上，该固模件404 与钢弦杆11外侧形成与所述免拆除的模板厚度相应的间隙，使所述免拆除的模板插入其间，如图16所示，图10中的最左侧第一块免拆除模板和第二块免拆除模板之间即采用这种 固模件404固定。当所述厚度方向的钢腹杆12为条型扁钢(也可为圆形、L形、C形)时，所述固模 件405也可由两个相对而立的断面呈T型的长条钢件所组成；各条型扁钢的两端分别固定 在两个T型长条钢件的竖面上，该T型长条钢件的顶面与U形(也可为圆形、一字形、L形、 C形、空心0形或空心矩形)钢弦杆外侧形成的间隙与所述免拆除的模板厚度相适应，使所 述免拆除的模板插入其间，如图17所示，图10中左侧第二块免拆除模板和第三块免拆除模 板之间即采用这种固模件405固定。图10中的固模件403的具体结构如图18所示，固模件403分为两部分，内钉由金 属制成，外套一个塑料伞状套管。穿透免拆除模板和钢桁架弦杆钻一个洞，将该固模件穿入 洞中，旋转固模件的内钉即可将免拆除模板固定在空间桁架上。图10中左侧第二块免拆除 模板采用该固模件固定。本实用新型的另一种固模件406实施例由金属制成，具体形状如图19所示；由一 T形钢件与一带有圆孔的平板钢件连接而成，该固模件的平板钢件固定在钢桁架的U形(也 可为圆形、一字形、L形、C形、空心0形或空心矩形)弦杆11上，T形钢件扣住下面的免拆 除模板3，同时托起上面的免拆除模板3。将免拆除模板固定在空间桁架上，如图20所示。本实用新型的还一种固模件407实施例由金属制成，具体形状如图21所示；该固 模件由一 H形钢件与一平放的F形钢件连接而成，该固模件F形钢件插固长度方向上的U 形(也可为C形)腹杆12上；H形钢件扣住下面的免拆除模板3，同时托起上面的免拆除模 板3。将免拆除模板固定在空间桁架上，如图22所示。本实用新型的基本构件为空间固模桁架的结构，这是与已有技术形成实质性区别 的区别技术特征。上述结构及组合方式与已有的钢网构架混凝土复合建筑发球同一类结构体系，在 基于基础构件组成建筑单元，以及将建筑单元构筑成整体建筑的施工方法与这类结构体系 的已有技术大体相同。本实施例的空间固模桁架混凝土建筑的建造方法按照如下步骤(1)用钢弦杆和钢腹杆装配成墙体空间钢桁架和楼板空间钢桁架；所述墙体空间 钢桁架交接处及墙体空间钢桁架开有的预留门、窗洞口的两侧均有边缘构件，所述的边缘 构件由竖向钢筋和水平箍筋构成，或由竖向钢筋、竖向型钢和水平箍筋构成；所述墙体空间 钢桁架的预留门，窗洞口的上方有连梁，所述的连梁由水平钢筋和竖向箍筋构成。(2)用边缘构件将各片墙体空间钢桁架连接起来，边缘构件由竖向钢筋和水平箍 筋构成，或由竖向钢筋加上竖向型钢和水平箍筋构成；将墙体空间钢桁架的下端通过预留 接头固定在基础上；将楼板空间钢桁架搭接在墙体空间钢桁架上并焊接在一起，形成多面 体空间钢桁架。(3)用固模件或固模索，将免拆除模板固定在楼板空间钢桁架的底侧形成楼板空 间固模桁架；用固模件或固模索将免拆除模板固定在墙体空间钢桁架的两侧形成墙体空间 固模桁架。(4)向免拆除模板封闭的空间固模桁架的空腔内浇注混凝土，待混凝土浇注完成， 形成一层整体建筑单元(也可形成一层空间固模桁架混凝土建筑)。[0061] (5)多次重复⑴至(4)，将当前层的墙体空间钢桁架的下端通过预留接头固定在 下层整体建筑单元上，在上下层整体建筑单元之间通过钢筋或其它已知连接钢件使上下层 空间钢桁架连接在一起，形成8层整体空间固模桁架混凝土建筑。
权利要求一种空间固模桁架混凝土建筑，其特征在于，由墙体空间钢桁架、楼板空间钢桁架、固模件、免拆除模板以及混凝土构成；所述墙体空间钢桁架和楼板空间钢桁架相互连接构成多面体空间钢桁架，所述空间钢桁架用多个固模件固定免拆除模板形成空间固模桁架，所述空间固模桁架内填充混凝土形成建筑单元；一个建筑单元，或多个建筑单元组合构成空间固模桁架混凝土建筑。
2.根据权利要求1所述的空间固模桁架混凝土建筑，其特征在于，所述的一个建筑单 元，或多个建筑单元组合构成空间固模桁架混凝土建筑包括一个建筑单元，或多个建筑单 元水平组合构成一层空间固模桁架混凝土建筑或一层整体建筑单元，各层整体建筑单元依 次向上叠合构成多层空间固模桁架混凝土建筑，所述上层整体建筑单元的墙体空间钢桁架 固定在下层建筑单元的墙体空间钢桁架上。
3.根据权利要求1所述的空间固模桁架混凝土建筑，其特征在于，所述的墙体空间钢 桁架和楼板空间钢桁架相互连接方式是采用焊接或连接件。
4.根据权利要求1所述的空间固模桁架混凝土建筑，其特征在于，所述空间钢桁架用 多个固模件固定免拆除模板形成空间固模桁架包括所述墙体空间钢桁架的两侧用固模件 固定免拆除模板；所述的楼板空间钢桁架的底面用固模件固定免拆除模板；所述的免拆除 模板构成对墙体空间钢桁架的两个侧面和楼板空间钢桁架的底面的围合面，形成了空间固 模桁架。
5.根据权利要求1或4所述的空间固模桁架混凝土建筑，其特征在于，所述的免拆除模 板采用石膏板、加气混凝土板、GRC板、木板、竹板、塑料板、木塑板中任一种实心或空心板。
6.根据权利要求1所述的空间固模桁架混凝土建筑，其特征在于，所述的墙体空间钢 桁架和楼板空间钢桁架均由多个钢弦杆和多个厚度方向的钢腹杆及多个长度方向的钢腹 杆焊接而成；所述钢弦杆和钢腹杆的截面形状为圆形、一字形、L形、U形、C形、空心0形或 空心矩形；钢弦杆和钢腹杆连接形成空间桁架。
7.根据权利要求6所述的空间固模桁架混凝土建筑，其特征在于，所述的固模件为杆 式固模件；所述杆式固模件采用两端带有螺纹的钢筋或塑料杆，及与该钢筋或塑料杆两端 螺合的堵头，或采用一端带有螺纹的T形钢筋或塑料杆，及与该钢筋或塑料杆一端螺合的 堵头；所述钢筋的长度大于厚度方向的腹杆的长度，以使得钢筋插入厚度方向的中空的腹 杆中并与堵头螺合后，使固模件与钢弦杆外侧形成与所述免拆除的模板厚度相应的间隙， 使所述免拆除的模板插入其间并固定。
8.根据权利要求6所述的空间固模桁架混凝土建筑，其特征在于，所述的固模件为绳 索式固模件；所述绳索式固模件采用钢丝绳或尼龙绳，在免拆除模板上相隔一定的间距钻 出对称相通的孔洞，绳索式固模件从左至右、从下到上一排一排穿梭在两侧免拆除模板的 孔洞之间，用绳索式固模件将免拆除模板缝在墙体空间钢桁架和楼板空间钢桁架上并固定 住。
9.根据权利要求6所述的空间固模桁架混凝土建筑，其特征在于，所述厚度方向的钢 腹杆为两端带有外螺纹的钢筋；所述固模件为带有与所述腹杆外螺纹相配合的内螺纹孔的 板块，该钢筋的两外螺纹段处于空间桁架弦杆的外侧，与固模件螺合后与所述弦杆外侧形 成的间隙与所述免拆除的模板厚度相适应，使所述免拆除的模板插入其间。
10.根据权利要求6所述的空间固模桁架混凝土建筑，其特征在于，所述厚度方向的钢腹杆为钢筋或条型扁钢，所述固模件为固定连接在该钢筋或条型扁钢两端的板块，该多个 钢腹杆间隔排列固定在钢弦杆上，该每个固模件与钢弦杆外侧形成与所述免拆除的模板厚 度相应的间隙，使所述免拆除的模板插入其间。
11.根据权利要求6所述的空间固模桁架混凝土建筑，其特征在于，所述厚度方向的钢 腹杆为条型扁钢，所述固模件由两个相对而立的断面呈T型的长条钢件所组成；各条型扁 钢的两端分别固定在两个T型长条钢件的竖面上，该T型长条钢件的顶面与钢弦杆外侧形 成的间隙与所述免拆除的模板厚度相适应，使所述免拆除的模板插入其间。
12.根据权利要求6所述的空间固模桁架混凝土建筑，其特征在于，所述固模件由一T 形钢件与一带有圆孔的平板钢件连接而成，或由一 H形钢件与一平放的F形钢件连接而成。
13.根据权利要求1所述的空间固模桁架混凝土建筑，其特征在于，所述的外墙空间钢 桁架外侧的免拆除模板上附加一层保温材料，以最终形成带有外保温功能的空间固模桁架 混凝土建筑。
专利摘要本实用新型涉及一种空间固模桁架混凝土建筑，属于建筑物及其建造技术领域，该建筑由墙体空间钢桁架、楼板空间钢桁架、固模件、免拆除模板以及混凝土构成；墙体空间钢桁架和楼板空间钢桁架相互连接构成多面体空间钢桁架，再用多个固模件固定免拆除模板形成空间固模桁架，其内填充混凝土形成建筑单元；多个建筑单元组合构成空间固模桁架混凝土建筑。本实用新型具有加工简单、生产设备投资少、节约钢材、减少施工工序及人工费用等优点。
文档编号E04B1/14GK201687082SQ200920222648
公开日2010年12月29日 申请日期2009年9月15日 优先权日2009年9月15日
发明者侯建群 申请人:清华大学建筑设计研究院