无梁空心楼盖结构及其施工方法
【专利摘要】本发明提供了一种无梁空心楼盖结构，包括楼盖及若干个支撑柱单元，每个支撑柱单元上端设于楼盖下端面，每个支撑柱单元下端设于地面上，楼盖包括已凝固的砼，砼内嵌设有若干条钢筋及若干个芯模，钢筋纵横交错布置形成若干个网格状的钢筋笼，芯模位于钢筋笼内。该楼盖结构质量轻，无需设置横梁即可安全使用，其还适用于楼板。本发明还提供了一种无梁空心楼盖结构的施工方法，该施工方法用于建造上述无梁空心楼盖结构，其包括如下步骤：在地面上设置若干支撑柱单元；在支撑柱单元的上端架设模板；在模板上设置钢筋笼；将芯模固定于钢筋笼内；在模板上浇注液态砼，液态砼流入钢筋笼内且完全淹没芯模；等待砼凝固后即形成无梁空心楼盖结构。
【专利说明】无梁空心楼盖结构及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑【技术领域】，尤其涉及一种无梁空心楼盖结构及其施工方法。
【背景技术】
[0002]为了保证房屋建筑物能够安全使用，现有楼盖或楼板均需要设置横梁以提高其抗剪强度。横梁包括明梁和暗梁，明梁是指外露于楼盖或楼板下端面的横梁，暗梁是指嵌设于楼盖或楼板内的横梁。无论是明梁还是暗梁，在施工时均需要现场绑扎箍筋再进行混凝土(砼)浇注，其工序复杂，工期长，而且增加了楼盖或楼板的重量，随之也提高了施工成本。另夕卜，请参见图1，对于明梁2’而言，楼盖I’下端面设置明梁2’，再在明梁2’下端设置支柱3’，由于明梁2’外露于现有楼盖I’下端面，因此，它不但影响了建筑物室内的观感，而且减少了室内可利用的空间。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种质量轻、无需设置横梁即可安全使用的无梁空心楼盖结构，该楼盖结构还适用于楼板。
[0004]本发明是这样实现的，一种无梁空心楼盖结构，包括楼盖及若干个支撑柱单元，每个所述支撑柱单元上端设于所述楼盖下端面，每个所述支撑柱单元下端设于地面上，所述楼盖包括已凝固的砼，所述砼内嵌设有若干条钢筋及若干个芯模，所述钢筋纵横交错布置形成若干个网格状的钢筋笼，所述芯模位于所述钢筋笼内。
[0005]进一步地，所述支撑柱单元包括柱体及柱帽，所述柱帽设于所述柱体上端，所述柱帽上端设于所述楼盖下端面，所述柱帽下端与所述柱体上端连接，所述柱体下端设于所述地面上。
[0006]更进一步地，所述柱帽为平板状，所述柱帽的上端面与所述楼盖的下端面连接，所述柱帽的下端面与所述柱体上端连接，所述柱帽的水平截面面积大于所述柱体的水平截面面积。
[0007]具体地，所述柱帽的水平截面及所述柱体的水平截面均为矩形，所述柱帽的水平截面的长度和宽度均大于所述柱体的水平截面的长度和宽度。
[0008]进一步地，所述柱帽呈上端大、下端小的漏斗状，所述柱帽的上端面与所述楼盖的下端面连接，所述柱帽的下端面与所述柱体上端连接，所述柱帽的水平截面面积大于所述柱体的水平截面面积。
[0009]更进一步地，所述柱帽下端的侧面与所述柱体上端的侧面平滑过渡。
[0010]特别地，所述支撑柱单元包括柱体，所述柱体上端设于所述楼盖下端面，所述柱体下端设于所述地面上。
[0011]优选地，所述芯模为空心管、充气芯模或木制芯模，所述充气芯模为橡胶材料的气囊。
[0012]本发明所提供的无梁空心楼盖结构具有以下技术效果:[0013]本发明在砼内嵌入芯模，芯模在砼内替代一部分砼的位置，形成内部具有多个未填充区域的砼板(即空心楼盖)，本发明通过该方式形成的空心楼盖重量轻，无需设置横梁即可安全使用，钢筋笼即起到抗剪的作用，进一步减轻了楼盖整体的重量，同时，还省去了设置横梁的施工环节，简化了施工工序，节约用料，增加了室内可用空间，其外表更美观，无需吊顶。本发明施工期短，保温隔热效果好，隔音效果优异，防震抗震性能强，尤其适用于大跨度、大空间建筑。另外，本发明所提供的无梁空心结构不但适用于楼盖，而且适用于楼板。
[0014]本发明还提供了 一种无梁空心楼盖结构的施工方法，该施工方法用于建造上述无梁空心楼盖结构，其包括如下步骤:
[0015]在所述地面上设置若干所述支撑柱单元；
[0016]在所述支撑柱单元的上端架设模板；
[0017]在所述模板上设置所述钢筋笼；
[0018]将所述芯模固定于所述钢筋笼内；
[0019]在所述模板上浇注液态砼，所述液态砼流入所述钢筋笼内且完全淹没所述芯模；
[0020]等待所述砼凝固后即形成所述无梁空心楼盖结构。
[0021]进一步地，在所述模板上浇注所述液态砼，所述液态砼流入所述钢筋笼内且完全淹没所述芯模后，对所述液态砼进行振捣。
[0022]本发明所提供的无梁空心楼盖结构的施工方法具有以下技术效果:
[0023]本发明所提供的施工方法无需现场绑扎箍筋设置横梁，其具有施工工序简单，工期短，用料少，成本低的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为现有楼盖结构；
[0025]图2为本发明实施例所提供的无梁空心楼盖结构；
[0026]图3为本发明实施例中支撑柱单元的第一种实施方式；
[0027]图4为本发明实施例中支撑柱单元的第二种实施方式；
[0028]图5为本发明实施例中无梁空心楼盖的立体剖视图；
[0029]图6为本发明实施例中钢筋笼在无梁空心楼盖内的平面布局示意图；
[0030]图7为图6中A-A的剖视图；
[0031]图8为本发明实施例中无梁空心楼盖内设有芯模的区域。
【具体实施方式】
[0032]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0033]参见图2，本发明实施例提供了一种无梁空心楼盖结构，包括楼盖1及若干个支撑柱单元2，每个所述支撑柱单元2上端设于所述楼盖1下端面，每个所述支撑柱单元2下端设于地面(图未示)上，参见图5-图7，所述楼盖1包括已凝固的砼11，所述砼11内嵌设有若干条钢筋12及若干个芯模13，所述钢筋12纵横交错布置形成若干个网格状的钢筋笼121，所述芯模13位于所述钢筋笼121内。芯模13的密度小于砼11的密度。[0034]本发明在砼内嵌入芯模，芯模在砼内替代一部分砼的位置，形成内部具有多个未填充区域的砼板(即空心楼盖)，本发明通过该方式形成的空心楼盖重量轻，无需设置横梁即可安全使用，钢筋笼即起到抗剪的作用，进一步减轻了楼盖整体的重量，同时，还省去了设置横梁的施工环节，简化了施工工序，节约用料，增加了室内可用空间，其外表更美观，无需吊顶。本发明施工期短，保温隔热效果好，隔音效果优异，防震抗震性能强，尤其适用于大跨度、大空间建筑(例如商场、停车场、会展中心等)。另外，本发明所提供的无梁空心结构不但适用于楼盖，而且适用于楼板。
[0035]本发明实施例提供了以下三种关于支撑柱单元2的实施方式:
[0036]实施方式一:参见图3，所述支撑柱单元2a包括柱体21a及柱帽22a，所述柱帽22a设于所述柱体21a上端，所述柱帽22a上端设于所述楼盖I下端面，所述柱帽22a下端与所述柱体21a上端连接，所述柱体21a下端设于所述地面上。所述柱帽22a的水平截面面积大于所述柱体21a的水平截面面积。楼盖I将纵向受到的力传递给柱帽22a，柱帽22a再将该力间接传递给柱体21a，柱体21a最终将该力传递至地面上，支撑柱单元2a起到支撑楼盖I的作用。柱帽22a将楼盖I上周边较大面积所受到的力集中传递至柱体21a上，其传力效果好，而且美观。
[0037]优选地，所述柱帽22a为平板状，所述柱帽22a的上端面与所述楼盖I的下端面连接，所述柱帽22a的下端面与所述柱体21a上端连接，所述柱帽22a的水平截面面积大于所述柱体21a的水平截面面积。柱帽22a为平板状，其结构在符合受力要求的条件下，节约了用料。
[0038]更具体地，所述柱帽22a的水平截面及所述柱体21a的水平截面均为矩形，所述柱帽22a的水平截面的长度和宽度均大于所述柱体21a的水平截面的长度和宽度。柱帽22a的水平截面设置为矩形，其便于尺寸的计算和受力分析。当然，所述柱帽22a的水平截面及所述柱体21a的水平截面还可为其他符合建筑受力要求的形状，例如圆形等。
[0039]实施方式二:参见图4，所述支撑柱单元2b包括柱体21b及柱帽22b，所述柱帽22b呈上端大、下端小的漏斗状，所述柱帽22b的上端面与所述楼盖I的下端面连接，所述柱帽22b的下端面与所述柱体21b上端连接，所述柱帽22b的水平截面面积大于所述柱体21b的水平截面面积。漏斗状的柱帽22b不但符合建筑受力要求，而且外表美观。
[0040]为了提高力传递的效果，所述柱帽22b下端的侧面与所述柱体21b上端的侧面平滑过渡。平滑过渡的结构还使得支撑柱单元2b更加美观。
[0041]实施方式三(图未示):所述支撑柱单元2包括柱体，所述柱体上端设于所述楼盖I下端面，所述柱体下端设于所述地面上。实际上，柱帽对于支撑柱单元2并不是必要的，支撑柱单元2仅包括柱体也可以起到支撑楼盖I的作用，只要尺寸符合建造力学要求即可。
[0042]在本发明实施例中，所述芯模13可为空心管、充气芯模或木制芯模，所述充气芯模为橡胶材料的气囊。芯模13也可以选择其他材质的芯模，例如竹模。其密度比砼小，即可保证楼盖I重量足够轻。若选用充气芯模，还可在砼上预留用于抽出芯模气囊的通孔，充气芯模放气后，其气囊即可由该通孔抽出。芯模13的形状可为六棱柱、八棱柱或者圆柱等，其符合受力要求即可。
[0043]本发明实施例还提供了一种无梁空心楼盖结构的施工方法，该施工方法用于建造上述无梁空心楼盖结构，其包括如下步骤:[0044]在所述地面上设置若干所述支撑柱单元2 ；
[0045]在所述支撑柱单元2的上端架设模板14 (参见图5与图7);
[0046]在所述模板14上设置所述钢筋笼121 (参见图6)；
[0047]将所述芯模13固定于所述钢筋笼121内；
[0048]在所述模板14上浇注液态砼，所述液态砼流入所述钢筋笼121内且完全淹没所述芯模13 ；
[0049]等待所述砼11凝固后即形成所述无梁空心楼盖结构。
[0050]另外，芯模13主要分布于图8所示的阴影区域，即芯模13不位于支撑柱单元2的正上方，芯模13位于支撑柱单元2正上方以外的位置，保证了楼盖I的受力强度。
[0051]本发明所提供的施工方法无需现场绑扎箍筋设置横梁，其具有施工工序简单，工期短，用料少，成本低的优点。
[0052]可选地，在上述步骤中，在所述模板14上浇注所述液态砼，所述液态砼流入所述钢筋笼121内且完全淹没所述芯模13后，可对所述液态砼进行振捣。振捣液态砼可使其凝固后更结实稳固。
[0053]本发明实施例主要依据以下公式调整柱帽(如果没有设置柱帽，则指柱体)的大小及其周边楼盖实心区域(即不嵌设有芯模13的区域)的范围，增加柱帽(柱体)周边的抗冲切区域，使柱帽(柱体)周边的楼盖满足受冲切承载力的要求:
[0054]F1 ≤(0.7 β hft+0.25 σ pc，m) n umh0 ；
[0055]η = min (0.4+1.2/ β s, 0.5+ a Ja0/4um)；
[0056]上式中,F1为集中反力设计值；β h为截面高度影响系数；σ pe，m为计算截面周长上两个方向混凝土有效预压应力按长度的加权平均值；um为计算截面的周长，取距离集中反力作用面积周边h/2处板垂直截面的最不利周长；&为截面有效高度；Π 集中反力作用面积形状的影响系数；H2为计算截面周长与板截面有效高度之比的影响系数；β s为局部荷载或集中反力作用面积为矩形时的长边与短边尺寸的比值；a s为柱位置影响系数。
[0057]经计算和有限元分析，相对于有梁楼盖而言，本发明实施例中的柱帽宽度(长度)一般为该有梁楼盖中支柱宽度(长度)的1.05~1.15倍。在同等条件下，无梁空心楼盖与有梁空心楼盖相比，无梁空心楼盖中支撑柱单元2周边的实心区域(即不嵌设有芯模13的区域)的宽度(长度)为有梁空心楼盖的1.03~1.15倍。
[0058]下表为不同跨度、不同使用功能、不同荷载情况下无梁空心楼盖的实际板厚及柱帽尺寸情况:
[0059]
【权利要求】
1.一种无梁空心楼盖结构，包括楼盖及若干个支撑柱单元，每个所述支撑柱单元上端设于所述楼盖下端面，每个所述支撑柱单元下端设于地面上，其特征在于:所述楼盖包括已凝固的砼，所述砼内嵌设有若干条钢筋及若干个芯模，所述钢筋纵横交错布置形成若干个网格状的钢筋笼，所述芯模位于所述钢筋笼内。
2.如权利要求1所述的无梁空心楼盖结构，其特征在于:所述支撑柱单元包括柱体及柱帽，所述柱帽设于所述柱体上端，所述柱帽上端设于所述楼盖下端面，所述柱帽下端与所述柱体上端连接，所述柱体下端设于所述地面上。
3.如权利要求2所述的无梁空心楼盖结构，其特征在于:所述柱帽为平板状，所述柱帽的上端面与所述楼盖的下端面连接，所述柱帽的下端面与所述柱体上端连接，所述柱帽的水平截面面积大于所述柱体的水平截面面积。
4.如权利要求3所述的无梁空心楼盖结构，其特征在于:所述柱帽的水平截面及所述柱体的水平截面均为矩形，所述柱帽的水平截面的长度和宽度均大于所述柱体的水平截面的长度和览度。
5.如权利要求2所述的无梁空心楼盖结构，其特征在于:所述柱帽呈上端大、下端小的漏斗状，所述柱帽的上端面与所述楼盖的下端面连接，所述柱帽的下端面与所述柱体上端连接，所述柱帽的水平截面面积大于所述柱体的水平截面面积。
6.如权利要求5所述的无梁空心楼盖结构，其特征在于:所述柱帽下端的侧面与所述柱体上端的侧面平滑过渡。
7.如权利要求1所述的无梁空心楼盖结构，其特征在于:所述支撑柱单元包括柱体，所述柱体上端设于所述楼盖下端面，所述柱体下端设于所述地面上。
8.如权利要求1-7任一项所述的无梁空心楼盖结构，其特征在于:所述芯模为空心管、充气芯模或木制芯模，所述充气芯模为橡胶材料的气囊。
9.一种无梁空心楼盖结构的施工方法，其特征在于，该施工方法用于建造权利要求1-8任一项所述的无梁空心楼盖结构，其包括如下步骤: 在所述地面上设置若干所述支撑柱单元； 在所述支撑柱单元的上端架设模板； 在所述模板上设置所述钢筋笼； 将所述芯模固定于所述钢筋笼内； 在所述模板上浇注液态砼，所述液态砼流入所述钢筋笼内且完全淹没所述芯模； 等待所述砼凝固后即形成所述无梁空心楼盖结构。
10.如权利要求9所述的无梁空心楼盖结构的施工方法，其特征在于:在所述模板上浇注所述液态砼，所述液态砼流入所述钢筋笼内且完全淹没所述芯模后，对所述液态砼进行振捣。
【文档编号】E04B5/36GK103711245SQ201310713557
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】魏琏, 王森 申请人:魏琏