多层大跨度改进型混凝土蜂窝状空间网格盒式结构及制法的制作方法

本发明涉及一种多层大跨度改进型混凝土蜂窝状空间网格盒式结构及制法，属于多层公共建筑技术领域。

背景技术：

多层（2~4层）大跨度（24m~40m）公共建筑达到了节约土地促进生态文明建设的作用，如多层体育馆就是这类建筑的典型代表，一般来说，第一层层高9.5m，可用作篮球、排球训练馆场地，第二层、第三层分别为乒乓球、体操等训练馆场地，还可作多功能公共堂馆使用。

图1所示的大跨度建筑为窄长型，当b=2.8m时，h=2.425m，跨度Ly=mb=11×2.8m=30.8m，其长边Lx=n×2h=13×2×2.425m=63.05m，楼盖面积1942m²，其长、短边之比Lx/Ly=63.05m/30.8m=2.05＞1.5。该公共建筑分三层，不算消防、楼、电梯面积，场馆面积5626m²，总高H=9.5m+2×6.5m=22.5m＜24m，其山墙两端若采用常规大柱网混凝土框架结构，设置如图2的混凝土框架结构，整个山墙范围面积共有3×3=9个网格，其抗侧刚度不满足规范要求，还应在每个网格内增设叉式斜撑，用以提高山墙抗侧刚度，无法满足“适用、经济、绿色、美观”的建筑方针要求；第二种山墙结构作法是将图1混凝土蜂窝状空腹楼盖山墙端支座处设框架柱，楼盖空腹梁在此处刚性连接，形成如图3所示框架，和图2比较网格数量增加3倍，内力分布比前者均匀，但山墙的抗侧刚度和抗剪刚度提高不够明显，导致山墙技术指标达不到规程要求，基于上述原因，有必要对大跨度窄长型建筑的结构进行改进。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多层大跨度改进型混凝土蜂窝状空间网格盒式结构及制法，以期提高墙壁的抗侧刚度和抗剪刚度。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

多层大跨度改进型混凝土蜂窝状空间网格盒式结构，包括：多层大跨度混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖和网格式框架；其中，每层大跨度混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖均包括上弦层和下弦层，所述下弦层由空腹梁交接构成多个正六边形网格，短边由正六边形的边长与对角线相间设置而成，并且楼盖短边上每个支座处以60°夹角连接一根空腹梁，楼盖长边上每个支座处以30°夹角连接两根对称设置的空腹梁；所述上弦层为与下弦层固定连接的正六边形预制板，所述正六边形预制板是具有正三角形网格的钢筋混凝土预制板，所述正六边形预制板上浇制有混凝土层；所述网格式框架包括：位于楼盖四个边角处的竖直设置的立柱以及分布于相邻两根立柱之间的多个连接柱，在空腹梁与长边及短边相连接的支座处均设置有连接柱，相邻两个立柱之间连接有若干横梁，所述横梁包括：位于楼盖处的主横梁、位于窗过梁处的第一类横梁以及位于窗台处的第二类横梁。

优选地，该盒式结构为三层，第一层层高为9.5m，可作为篮球、排球训练馆场地，第二层和第三层层高均为6.5m，可作为乒乓球、体操等训练馆场地，也可作为多功能公共堂馆。

再优选地，前述大跨度混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖的长边记为Lx，短边记为Ly，Lx/Ly＞1.5。

更优选地，山墙所在一面的连接柱数量为4根，网格数量为81个,如图4所示。

当第一层层高过高时，还可在第一层窗的中间增加一根横梁，网格数量则变为90个,山墙网格数量增加,抗侧刚度大幅度提高。

此外，本发明还公开了如前所述的多层大跨度改进型混凝土蜂窝状空间网格盒式结构的制法，包括如下步骤：

S1、制作多层大跨度混凝土蜂窝状空腹楼盖：将空腹梁连接成由若干正六边形网格组成的蜂窝状结构，形成下弦层，其中短边由正六边形的边长与对角线相间设置而成，在下弦层上搁置与正六边形网格形状相匹配的正六边形预制板，构成上弦层，将上弦层与下弦层焊接，并在上弦层上浇制混凝土层；

S2、制作网格式框架：在楼盖的四个顶点处竖直设置四根立柱，在立柱之间竖直设置多根连接柱，在空腹梁与长边及短边相连接的支座处均设置有连接柱，，接着，在相邻立柱之间连接横梁，横梁包括：位于楼盖处的主横梁、位于窗过梁处的第一类横梁以及位于窗台处的第二类横梁。

本发明的有益之处在于：本发明的多层大跨度改进型混凝土蜂窝状空间网格盒式结构由竖向的网格式框架与横向蜂窝状空腹网格组成空间网格盒式结构，空间三维受力大幅度提高，结构抗侧刚度也得到显著提升，延性及滞廻性更好，适用于地震烈度较高地区，符合“适用、经济、绿色、美观”的建筑方针，具有良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明的多层大跨度改进型混凝土蜂窝状空间网格盒式结构网格布置图及周边网格式框架结构布置图;

图2是现有技术中山墙两侧的一框架结构布置图；

图3是现有技术中山墙两侧的另一种框架结构图；

图4是本发明的多层大跨度改进型混凝土蜂窝状空间网格盒式结构的山墙柱网框架结构图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

图1所示的是多层大跨度改进型混凝土蜂窝状空间网格盒式结构的网格分布图，该盒式结构具体包括：多层大跨度混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖和网格式框架，楼盖的长边记为Lx，短边记为Ly，在本实施例中，Lx/Ly＞1.5，Lx×Ly=63.05×30.8m=1942m²，层数为3层,不计楼梯\电梯及消防面积.共5826m²

其中，每层大跨度混凝土蜂窝状空腹夹层板楼盖均包括上弦层和下弦层，下弦层由空腹梁交接构成多个正六边形网格，短边由正六边形的边长与对角线相间设置而成，并且楼盖短边上每个支座处以60°夹角连接一根空腹梁，楼盖长边上每个支座处以30°夹角连接两根对称设置的空腹梁；上弦层为与下弦层固定连接的正六边形预制板，正六边形预制板是具有正三角形网格的钢筋混凝土预制板，二次浇制混凝土，形成正三角形网格的上弦层。

网格式框架包括：位于楼盖四个边角处的竖直设置的立柱以及分布于相邻两根立柱之间的多个连接柱，在空腹梁与长边及短边相连接的支座处均设置有连接柱，相邻两个立柱之间连接有若干横梁，横梁包括：位于楼盖处的主横梁、位于窗过梁处的第一类横梁以及位于窗台处的第二类横梁。

这样一来，以山墙所在一面为例，如图4所示，连接柱数量为8根，网格数量为3*3*9=81个。当第一层层高过高时，还可在第一层窗的中间增加一根横梁，网格数量则变为90个。按相同原理，图1楼盖长边也制作成网格式框架，长边网格为124个（两边各开两个大门），即结构周边的竖向结构全部网格化，它与网格化的横向楼盖刚性连接，即形成多层大跨度改进型混凝土蜂窝状空间网格盒式结构整体。

本发明通过网格式框架与横向蜂窝状空腹网格组成空间网格盒式结构，当水平荷载作用时其抗剪刚度呈倍数增加，建筑的空间三维受力大幅度提高，结构抗侧刚度也得到显著提升，延性及滞廻性更好，适用于地震烈度较高地区。

为了更好地理解本发明，下面对该多层大跨度改进型混凝土蜂窝状空间网格盒式结构的制法进行简要阐述，包括如下步骤：

S1、制作多层大跨度混凝土蜂窝状空腹楼盖：将空腹梁连接成由若干正六边形网格组成的蜂窝状结构，形成下弦层，其中短边由正六边形的边长与对角线相间设置而成，在下弦层上搁置与正六边形网格形状相匹配的正六边形预制板，构成上弦层，将上弦层与下弦层通过剪力键连接形成整体，形成蜂窝型空腹夹层板楼盖；

S2、制作网格式框架：在楼盖的四个顶点处竖直设置四根立柱，在立柱之间竖直设置多根连接柱，在空腹梁与长边及短边相连接的支座处均设置有连接柱，，接着，在相邻立柱之间连接横梁，横梁包括：位于楼盖处的主横梁、位于窗过梁处的第一类横梁以及位于窗台处的第二类横梁，即形成网格式框架结构；

综上，本发明的多层大跨度改进型混凝土蜂窝状空间网格盒式结构由竖向的网格式框架与横向蜂窝状空腹网格组成空间网格盒式结构，空间三维受力大幅度提高，结构抗侧刚度也得到显著提升，延性及滞廻性更好，适用于地震烈度较高地区，符合“适用、经济、绿色、美观”的建筑方针，确保达到《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）的要求，具有良好的经济效益和社会效益。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。