三層t型鋼空腹梁的制作方法
【專利摘要】一種三層T型鋼空腹梁，由上、中、下三層T形截面鋼與方鋼管組成，其特征在于，其上面兩層T形鋼與方鋼管組成大跨度空腹網(wǎng)格樓蓋，在形成的雙層空腹梁的下面將方鋼管延長，并在方鋼管底部沿與中間柱相交方向增設(shè)一根T形鋼，此部位T形鋼上、中、下三層設(shè)置，每個(gè)網(wǎng)格形成上、下兩個(gè)空洞，即，每個(gè)網(wǎng)格x向或y向均有兩層空腹空間，確保裝配整體式空間鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)的空腹網(wǎng)格樓蓋的中間均有空腹層，由于改為三層T形鋼空腹梁，其抗彎剛度大幅度提高與此同時(shí)，此部位仍保持空腹，即節(jié)約了樓蓋結(jié)構(gòu)的用鋼量，又使樓蓋此處亦是空腹確保此類樓蓋空腹的使用功能。
【專利說明】
三層T型鋼空腹梁

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及大跨度多層與高層空間鋼網(wǎng)格樓蓋制作方法，為一種三層T型鋼空腹梁。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，為了節(jié)約土地促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，過去大量的大跨度公共與工業(yè)建筑，均作成單層，如橫向與橫向邊長均為150m即(5 X 30m) X (5 X 30m) = 22500m2，占去土地42畝以上，如作成三層節(jié)約土地28畝，因此大跨度單層向大跨度多層發(fā)展是大勢所趨，作為大跨度點(diǎn)支承樓蓋，其關(guān)鍵技術(shù)是提高點(diǎn)支承樓蓋與點(diǎn)支承柱X及Y向兩正交方向柱上板帶的剛度，更主要的是抗彎剛度，即此部位的慣性矩(Ix)。長期以來，這種點(diǎn)支承大跨度樓蓋如鋼筋混凝土密肋井字樓蓋和H型鋼正交與現(xiàn)澆混凝土組合井字樓蓋，這些結(jié)構(gòu)與點(diǎn)支承柱相交部位，為了提高此處抗彎剛度，采用如下辦法:其一:加柱帽或加斜撐桿，即減少此部位的跨度，來提高此部位的相對(duì)剛度；其二:在此部位設(shè)框架大梁，提高此部位的慣性矩和抵抗矩，從而減小此部位的正應(yīng)力，降低用鋼量。此種從上世紀(jì)50年代就出現(xiàn)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)發(fā)展，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不滿足現(xiàn)代建筑發(fā)展的需求，如樓蓋內(nèi)要設(shè)置中央空調(diào)、水、電、管線；要求降低結(jié)構(gòu)自重又保持樓蓋空間三維受力；要求樓蓋結(jié)構(gòu)裝配整體式和工業(yè)化，從2007年
【發(fā)明者】相繼提出“裝配整體式空間鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)新體系” “系列專利技術(shù)，如ZL200710201934.1、ZL201320375095.6、ZL20111034963.7...等”。這些空間網(wǎng)格樓蓋是由上、下弦(肋)為T形鋼，在網(wǎng)格正交叉節(jié)點(diǎn)，連接方形鋼管，形成T型鋼與方鋼管組成的雙層空腹鋼梁，它們之間兩兩正交即形成T型鋼的空腹網(wǎng)格板，此種結(jié)構(gòu)均在工廠加工制造，并在現(xiàn)場拼裝，形成裝配整體式，滿足工業(yè)化要求。并解決和改善了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)無法作到的要求。從而促進(jìn)大跨度結(jié)構(gòu)向多層發(fā)展，此時(shí)，在多層大跨度空腹夾層板樓蓋中，出現(xiàn)與傳統(tǒng)井字樓蓋相同的問題，必須大幅度提高空腹梁與柱子相交方向此梁的抗彎剛度。因此，此部位的T形鋼空腹梁由雙層改變?yōu)槿龑覶形鋼空腹梁，它的提出不僅仍保證樓蓋內(nèi)空腹存在，并確保在降低結(jié)構(gòu)自重條件下大幅度提高此部位空腹梁抗彎剛度。
[0003]圖1為《高層與超高層大跨度大面積裝配整體式鋼網(wǎng)格盒式“成束茼”結(jié)構(gòu)及制作方法》(正在申報(bào)專利)的一個(gè)工廠制作單元，單元平面為正方形，每邊長度可為40m、50m、60m、72m，相應(yīng)地，每一層分別為1600m2、2500m2、3600m2和5184m2的大面積，制造單元正中央設(shè)一根工廠制造，現(xiàn)場拼裝方鋼管柱，將每層樓面積分別為4塊，如周邊長40m時(shí)，為一塊面積20mX20m = 400m2，如圖2所示，這些樓蓋均為工廠制造加工的裝配整體式空腹網(wǎng)格單元，網(wǎng)格為a = 2.5m時(shí)，周邊分別有8根雙層T形鋼空腹梁彼此正交，其中x和y向分別有一根空腹梁與中間柱相交，此兩根空腹梁實(shí)際分別承擔(dān)樓面總荷載的1/2，如此處400m2樓面使用荷載5KN/m2，與柱相交處空腹梁承載使用荷載P = 5KN/m2X200 m2 = lOOOkN，而其他兩向正交的空腹梁分別平均僅承受P1 = 8X5KNX 1/2X2.52 = 125KN荷載，僅是前者1/8，此時(shí)與柱相交的雙層T形鋼空腹梁只能用空腹梁改為實(shí)腹梁成倍地加大用鋼量，并在柱頭上加斜撐桿減少此處梁跨度來提高該空腹梁抗彎剛度(EIx)。這樣一來，所有樓蓋空腹在該處為實(shí)心，造成樓蓋空腹形成虛設(shè)。圖3為樓蓋雙層空腹梁側(cè)立面圖，每個(gè)網(wǎng)格均有空腹，而與柱相交處空腹變實(shí)腹，使大面積樓蓋內(nèi)空腹部分不能安裝空調(diào)、水電等水平管線，有礙此專利技術(shù)優(yōu)越性充分發(fā)揮。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為此本實(shí)用新型提出三層T形鋼空腹梁結(jié)構(gòu)，具體方案如下:
[0005]一種三層T型鋼空腹梁，由上、中、下三層T形截面鋼與方鋼管組成，其上面兩層T形鋼與方鋼管組成大跨度空腹網(wǎng)格樓蓋，在形成的雙層空腹梁的下面將方鋼管延長，并在方鋼管底部沿與中間柱相交方向增設(shè)一根T形鋼，此部位T形鋼上、中、下三層設(shè)置，每個(gè)網(wǎng)格形成上、下兩個(gè)空洞，即，每個(gè)網(wǎng)格X向或y向均有兩層空腹空間，確保裝配整體式空間鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)的空腹網(wǎng)格樓蓋的中間均有空腹層。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于改為三層T形鋼空腹梁，其抗彎剛度大幅度提高與此同時(shí)，此部位仍保持空腹。從而解決了大跨度、大面積空間鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)樓蓋腹部空腹作空調(diào)、水電管線水平布置的設(shè)備層使用的功能。它的出現(xiàn)，即節(jié)約了樓蓋結(jié)構(gòu)的用鋼量，又使樓蓋此處亦是空腹確保此類樓蓋空腹的使用功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]附圖1高層與超高層大跨度大面積裝配整體鋼網(wǎng)格盒式“成束茼”結(jié)構(gòu)的正方形空腹網(wǎng)格樓蓋單元平面圖；
[0008]附圖2附圖1正方形空腹網(wǎng)格樓蓋單元平面圖中右下角1/4空腹網(wǎng)格結(jié)構(gòu)布置圖及工廠制作單元?jiǎng)澐謭D；
[0009]附圖3空腹網(wǎng)格樓蓋中X向或y向雙層T形鋼空腹梁側(cè)立面圖；
[0010]附圖4與單元平面中間柱直接相連部位的三層T形鋼空腹梁側(cè)立面圖；
[0011]附圖5三層T形鋼空腹梁的剖面圖，其兩側(cè)亦為雙層空腹網(wǎng)格樓蓋；
[0012]附圖6三層T形鋼空腹梁，其上、中、下T形鋼之間的幾何關(guān)系及折算慣性矩求解圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]圖1 為大跨度(L1 = 20m、25m、30m、36m)大面積(F = 1600m2,2500m2,3600m2,5184m2)鋼空腹夾層板樓蓋的網(wǎng)格劃分平面圖，圖2為圖1右下角(東南角)1/4面積網(wǎng)格單元平面圖。除X向與y向與中間鋼柱直接交匯外，樓蓋所有部位均作成雙層T形鋼空腹梁，并按圖2所示劃分工廠制作單元。如圖3所示，從圖1、圖2可知與中間柱直接交匯的空腹梁，它承擔(dān)樓面1/2面積的使用荷載及結(jié)構(gòu)自重，此處的空腹梁必然要大幅度地提高本身的承載能力和剛度，傳統(tǒng)的方法是將雙層T形鋼空腹梁(圖3)改為工字形實(shí)腹梁，并加大截面和加大梁高，若仍不滿足時(shí)，再在此梁兩端加斜撐桿達(dá)到減小跨度提高承載力和剛度的作用，這樣一來不僅增加了用鋼量提高了成本，更主要的此處兩個(gè)方向均為實(shí)腹，原樓蓋空腹起到設(shè)備管線夾層的功效完全喪失。
[0014]本實(shí)用新型提出的三層T形鋼空腹鋼梁解決上述困難，圖4為三層T形空腹鋼梁的側(cè)立面圖，圖5為此梁剖面圖，在與中間鋼柱相交處該空腹梁由雙層改為三層，如圖4所示，其上面兩層T形鋼與方鋼管組成大跨度空腹網(wǎng)格樓蓋，并在此雙層空腹梁的下面將方鋼管延長，并在其底部沿與中間柱相交方向增設(shè)一根T形鋼，此部位T形鋼上、中、下三層設(shè)置后，每個(gè)網(wǎng)格形成上、下兩個(gè)空洞，將圖4取剖面1-1，可得圖5所示剖面圖，其T形鋼上、中、下設(shè)置。當(dāng)大跨度空腹樓蓋在與中間柱直接連接處，由雙層T形鋼空腹梁改為三層T形鋼空腹梁。在此處的空腹不僅保留，而且還增加了一層空腹，并降低結(jié)構(gòu)用鋼量。
[0015]以圖1、2所示平面與柱相交兩邊跨度相等，均為L = 20m，樓面荷載均通過此梁傳遞支承柱，必須成倍地提高此空腹梁承載能力和剛度。此處以L1 = 20m為例，說明如下:圖6為三層T形鋼空腹梁剖面圖，上層T形鋼腹板向下、中層與下層T形鋼腹板向上(倒置)，樓蓋20mX20m = 400m2范圍內(nèi)均為雙層，即此處的上、中兩層高度Ii1 = 800，它的折算慣性矩Ixl = 94424cm4，下層T形鋼與中層T形鋼間距600，整個(gè)三層T形鋼空腹梁的折算慣性矩Ix2 = 313068cm4，兩者之比Ix2/Ixl = 313068/94424 = 3.3倍，即此處三層T形鋼空腹梁的折算慣性矩是樓蓋其他部位雙層T形鋼空腹梁3.3倍，樓蓋此處承受的荷載雖大，但它的抗彎剛度(EI)成η倍增加，解決結(jié)構(gòu)剛度不足變形過大的同時(shí)，由于慣性矩大幅度提高，三層T形鋼空腹梁的折算抵抗矩也成η倍增加，其彎曲變形造成上、下T形鋼產(chǎn)生的受拉、受壓應(yīng)力也成η倍地下降。三層T形鋼空腹梁提出，既節(jié)約了工程造價(jià)，又確保樓蓋中間空腹存在兼作設(shè)備管線的夾層的功效。
【權(quán)利要求】
1.一種三層T型鋼空腹梁，由上、中、下三層T形截面鋼與方鋼管組成，其特征在于，其上面兩層T形鋼與方鋼管組成大跨度空腹網(wǎng)格樓蓋，在形成的雙層空腹梁的下面將方鋼管延長，并在方鋼管底部沿與中間柱相交方向增設(shè)一根T形鋼，此部位T形鋼上、中、下三層設(shè)置，每個(gè)網(wǎng)格形成上、下兩個(gè)空洞，即，每個(gè)網(wǎng)格X向或y向均有兩層空腹空間，確保裝配整體式空間鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)的空腹網(wǎng)格樓蓋的中間均有空腹層。
【文檔編號(hào)】E04B5/48GK203961086SQ201420286765
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】馬克儉, 田啟良, 吳剛, 欒煥強(qiáng), 張華剛, 吳聚龍, 陳志鵬, 曾勇, 曾垂武, 馬華, 肖建春, 唐敦洲, 魏艷輝 申請人:南京中建化工設(shè)備制造有限公司, 東南大學(xué), 貴州大學(xué), 湖南金海鋼結(jié)構(gòu)股份有限公司, 天津大學(xué)