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一根T形鋼，此部位T形鋼上、中、下三層設置，每個網格形成上、下兩個空洞，即，每個網格x向或y向均有兩層空腹空間，確保裝配整體式空間鋼網格盒式結構的空腹網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，此部位仍保持空腹，即節約了樓蓋結構的用鋼量，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

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及大跨度多層與高層空間鋼網格樓蓋制作方法，為一種三層T型鋼空腹梁。

【背景技術】
[0002]隨著經濟建設的發展，為了節約土地促進生態文明建設，過去大量的大跨度公共與工業建筑，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，如作成三層節約土地28畝，因此大跨度單層向大跨度多層發展是大勢所趨，作為大跨度點支承樓蓋，其關鍵技術是提高點支承樓蓋與點支承柱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型鋼正交與現澆混凝土組合井字樓蓋，這些結構與點支承柱相交部位，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剛度；其二:在此部位設框架大梁，提高此部位的慣性矩和抵抗矩，從而減小此部位的正應力，降低用鋼量。此種從上世紀50年代就出現的傳統結構體系，隨著經濟建設和科學發展，這遠遠不滿足現代建筑發展的需求，如樓蓋內要設置中央空調、水、電、管線；要求降低結構自重又保持樓蓋空間三維受力；要求樓蓋結構裝配整體式和工業化，從2007年
【發明者】相繼提出“裝配整體式空間鋼網格盒式結構新體系” “系列專利技術，如ZL200710201934.1、ZL201320375095.6、ZL20111034963.7...等”。這些空間網格樓蓋是由上、下弦(肋)為T形鋼，在網格正交叉節點，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型鋼的空腹網格板，此種結構均在工廠加工制造，并在現場拼裝，形成裝配整體式，滿足工業化要求。并解決和改善了傳統結構無法作到的要求。從而促進大跨度結構向多層發展，此時，在多層大跨度空腹夾層板樓蓋中，出現與傳統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為三層T形鋼空腹梁，它的提出不僅仍保證樓蓋內空腹存在，并確保在降低結構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格盒式“成束茼”結構及制作方法》(正在申報專利)的一個工廠制作單元，單元平面為正方形，每邊長度可為40m、50m、60m、72m，相應地，每一層分別為1600m2、2500m2、3600m2和5184m2的大面積，制造單元正中央設一根工廠制造，現場拼裝方鋼管柱，將每層樓面積分別為4塊，如周邊長40m時，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格單元，網格為a = 2.5m時，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，此兩根空腹梁實際分別承擔樓面總荷載的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，此時與柱相交的雙層T形鋼空腹梁只能用空腹梁改為實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心，造成樓蓋空腹形成虛設。圖3為樓蓋雙層空腹梁側立面圖，每個網格均有空腹，而與柱相交處空腹變實腹，使大面積樓蓋內空腹部分不能安裝空調、水電等水平管線，有礙此專利技術優越性充分發揮。
實用新型內容
[0004]為此本實用新型提出三層T形鋼空腹梁結構，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一根T形鋼，此部位T形鋼上、中、下三層設置，每個網格形成上、下兩個空洞，即，每個網格X向或y向均有兩層空腹空間，確保裝配整體式空間鋼網格盒式結構的空腹網格樓蓋的中間均有空腹層。
[0006]與現有技術相比，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，此部位仍保持空腹。從而解決了大跨度、大面積空間鋼網格盒式結構樓蓋腹部空腹作空調、水電管線水平布置的設備層使用的功能。它的出現，即節約了樓蓋結構的用鋼量，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格盒式“成束茼”結構的正方形空腹網格樓蓋單元平面圖；
[0008]附圖2附圖1正方形空腹網格樓蓋單元平面圖中右下角1/4空腹網格結構布置圖及工廠制作單元劃分圖；
[0009]附圖3空腹網格樓蓋中X向或y向雙層T形鋼空腹梁側立面圖；
[0010]附圖4與單元平面中間柱直接相連部位的三層T形鋼空腹梁側立面圖；
[0011]附圖5三層T形鋼空腹梁的剖面圖，其兩側亦為雙層空腹網格樓蓋；
[0012]附圖6三層T形鋼空腹梁，其上、中、下T形鋼之間的幾何關系及折算慣性矩求解圖。

【具體實施方式】
[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格劃分平面圖，圖2為圖1右下角(東南角)1/4面積網格單元平面圖。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，它承擔樓面1/2面積的使用荷載及結構自重，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，傳統的方法是將雙層T形鋼空腹梁(圖3)改為工字形實腹梁，并加大截面和加大梁高，若仍不滿足時，再在此梁兩端加斜撐桿達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，更主要的此處兩個方向均為實腹，原樓蓋空腹起到設備管線夾層的功效完全喪失。
[0014]本實用新型提出的三層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一根T形鋼，此部位T形鋼上、中、下三層設置后，每個網格形成上、下兩個空洞，將圖4取剖面1-1，可得圖5所示剖面圖，其T形鋼上、中、下設置。當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，并降低結構用鋼量。
[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，解決結構剛度不足變形過大的同時，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形鋼產生的受拉、受壓應力也成η倍地下降。三層T形鋼空腹梁提出，既節約了工程造價，又確保樓蓋中間空腹存在兼作設備管線的夾層的功效。
【權利要求】
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一根T形鋼，此部位T形鋼上、中、下三層設置，每個網格形成上、下兩個空洞，即，每個網格X向或y向均有兩層空腹空間，確保裝配整體式空間鋼網格盒式結構的空腹網格樓蓋的中間均有空腹層。
【文檔編號】E04B5/48GK203961086SQ201420286765
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年5月28日 優先權日:2014年5月28日
【發明者】馬克儉, 田啟良, 吳剛, 欒煥強, 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:南京中建化工設備制造有限公司, 東南大學, 貴州大學, 湖南金海鋼結構股份有限公司, 天津大學