空腹夾層板樓蓋網(wǎng)格選型探討

朱鵬昊??

摘要：空腹夾層板樓蓋作為一種由交叉網(wǎng)格組成的空間結(jié)構(gòu)，從誕生至今已有二十多年的歷史，在實(shí)際工程中得到了廣泛的推廣應(yīng)用?；诳崭箠A層板的構(gòu)成，從不同類(lèi)型網(wǎng)格的適用范圍，構(gòu)造特點(diǎn)，應(yīng)用情況等來(lái)介紹空腹夾層板的網(wǎng)格劃分形式，進(jìn)而為空腹夾層板樓蓋的網(wǎng)格選型提供參考。

關(guān)鍵詞：空腹夾層板樓蓋；網(wǎng)格形式；構(gòu)造特點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.29.094

1空腹夾層板樓蓋的發(fā)展和基本構(gòu)成

空腹夾層板的雛形最初來(lái)源于空腹網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，馬克儉院士等人經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)研究，在上世紀(jì)90年代首先將鋼筋混凝土空腹夾層板樓蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)用于原“貴州工業(yè)大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)綜合樓”四層磚混結(jié)構(gòu)。隨后在2005年編制了地區(qū)性技術(shù)規(guī)程《鋼筋混凝土空腹夾層板樓蓋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，其后又相繼開(kāi)發(fā)出U型鋼-混凝土空腹型組合樓蓋和鋼空腹夾層板樓蓋，并應(yīng)用到了多種大跨度樓蓋中。無(wú)論哪種材料類(lèi)型的空腹夾層板，其結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)成主要都是由兩層密肋樓蓋通過(guò)剪力鍵連接而共同工作，構(gòu)件主要包括，下肋層薄板、下肋、剪力鍵、上肋和上肋層薄板。如圖1所示。

2空腹夾層板樓蓋的網(wǎng)格形式

2.1正交正放網(wǎng)格

2.1.1適用范圍

當(dāng)結(jié)構(gòu)平面為矩形或方形，且其邊長(zhǎng)比（長(zhǎng)邊/短邊）小于或等于1.5 時(shí)，可采用正交正放網(wǎng)格形式的樓蓋。

2.1.2構(gòu)造特點(diǎn)和工程應(yīng)用

其內(nèi)部網(wǎng)格和周邊網(wǎng)格均為規(guī)則的矩形或正方形網(wǎng)格，網(wǎng)格長(zhǎng)邊與短邊之比小于1.2，每個(gè)柱網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)格數(shù)≥5，確保結(jié)構(gòu)具有網(wǎng)格板的力學(xué)特性。早期的空腹夾層板絕大多數(shù)都是正交正放的方網(wǎng)格造型。如圖2所示，某工程采用正交正放預(yù)應(yīng)力混凝土空腹夾層板樓蓋，工程平面為46000mm×32000mm，網(wǎng)格尺寸為2000mm×2000mm。

2.2正交斜放網(wǎng)格

2.2.1適用范圍

當(dāng)結(jié)構(gòu)平面為矩形，且其邊長(zhǎng)比（長(zhǎng)邊/短邊）大于或等于1.5 時(shí)，可采用正交斜放網(wǎng)格形式的樓蓋。

2.2.2構(gòu)造特點(diǎn)和工程應(yīng)用

其內(nèi)部網(wǎng)格主要為正方形網(wǎng)格，周邊為等腰三角形網(wǎng)格，其受力特性較好，而且節(jié)省材料。如圖3所示某工程采用正交斜放的網(wǎng)格形式，工程平面為42000×24000，周?chē)切沃苯沁吘W(wǎng)格尺寸為3000mm，內(nèi)部正方形網(wǎng)格尺寸為2121mm×2121mm。

2.3三向網(wǎng)格

2.3.1適用范圍

當(dāng)建筑樓蓋平面為三角形、正六邊形或接近正六邊形、圓形時(shí)，可采用三向網(wǎng)格。

2.3.2構(gòu)造特點(diǎn)和工程應(yīng)用

所有網(wǎng)格均為等邊三角形網(wǎng)格，且其對(duì)角線跨度等于2倍周邊邊長(zhǎng)，剪力鍵截面可采用六邊形。如圖4所示，某工程建筑平面為正六邊形，采用三向網(wǎng)格的樓蓋，網(wǎng)格尺寸為3000mm，周邊邊長(zhǎng)為18000mm。

2.4雙重網(wǎng)格

2.4.1適用范圍

對(duì)于跨度在18m～30m 的樓蓋，且要求有多重網(wǎng)格類(lèi)型時(shí)，可采用雙重網(wǎng)格，一般用于矩形平面，雙重網(wǎng)格主要有蜂窩型和正交斜放下肋抽空型兩種形式。

2.4.2構(gòu)造特點(diǎn)和工程應(yīng)用

雙重網(wǎng)格實(shí)質(zhì)是把正交斜放或三向相交網(wǎng)格的下肋抽空，從而構(gòu)成新的網(wǎng)格形式，它克服了常規(guī)的方網(wǎng)格造型，有多種網(wǎng)格選型，且不受長(zhǎng)短邊之比的限制。空腹梁的網(wǎng)格邊長(zhǎng)宜大于或等于3m，上肋層的密肋梁網(wǎng)格邊長(zhǎng)比宜小于或等于1.5。此雙重網(wǎng)格形式主要用于鋼筋混凝土雙重網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。

（1）蜂窩型雙重網(wǎng)格

下肋內(nèi)部網(wǎng)格（大網(wǎng)格）單元主要由正六邊形和等邊三角形組成，周邊由五邊形，梯形，等腰三角形網(wǎng)格組成，下肋網(wǎng)格均為兩向交叉。上肋網(wǎng)格單元均為三角形，大部分為等邊三角形，部分為等腰及直角三角形網(wǎng)格，且為三向交叉。剪力鍵為正六邊形，邊長(zhǎng)等于下肋的寬度。如圖5所示，某工程采用蜂窩型雙重網(wǎng)格，黑點(diǎn)為剪力鍵位置。

圖5蜂窩型空腹夾層板上下肋平面布置圖

（2）正交斜放下肋抽空型雙重網(wǎng)格

上、下肋網(wǎng)格空腹梁均正交斜放，下部網(wǎng)格面積是上部網(wǎng)格面積的4倍，除了下肋交叉點(diǎn)設(shè)置剪力鍵外，交叉點(diǎn)之間也要設(shè)置剪力鍵。剪力鍵為正方形，邊長(zhǎng)等于下肋寬度。如圖6所示，某工程采用正交斜放下肋抽空型網(wǎng)格，黑點(diǎn)為剪力鍵位置。

圖6正交斜放下肋抽空型空腹夾層板上下肋平面布置圖

2.5混合型網(wǎng)格

2.5.1適用范圍

當(dāng)大跨度窄長(zhǎng)形平面（Lx/Ly>1.5）樓蓋，此時(shí)仍是“單向受力板”的力學(xué)模型時(shí)，且柱網(wǎng)一定，由于長(zhǎng)短邊無(wú)相同的公約數(shù)，無(wú)法采用“正交斜放”空腹網(wǎng)格或“斜交斜放”空腹網(wǎng)格來(lái)劃分樓蓋，這時(shí)就可以通過(guò)混合型網(wǎng)格解決這個(gè)問(wèn)題，其實(shí)質(zhì)是正交斜放網(wǎng)格和斜交斜放網(wǎng)格組成混合網(wǎng)格來(lái)劃分樓蓋，并已申請(qǐng)相關(guān)專(zhuān)利。

2.5.2構(gòu)造特點(diǎn)和工程應(yīng)用

其內(nèi)部網(wǎng)格單元由四邊形，平行四邊形，正方形三種組成，周邊的等腰三角形網(wǎng)格，其夾角除了450外，尚有部分大于450夾角和小與450夾角的等腰三角形網(wǎng)格出現(xiàn)。如圖7所示，某工程的柱網(wǎng)已定，樓蓋部分長(zhǎng)邊Lx=15×3=45m，短邊（跨度邊）Ly=4×3+4=16m（由此可看出長(zhǎng)短邊無(wú)公約數(shù)），無(wú)法采用常規(guī)的空腹夾層板樓蓋網(wǎng)格形式，可用此混合型樓蓋解決這個(gè)問(wèn)題。

圖7混合型網(wǎng)格空腹夾層板平面布置圖

3結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合工程實(shí)踐通過(guò)對(duì)空腹夾層板常用網(wǎng)格形式的一些探討，為空腹夾層板的網(wǎng)格選型提供了更為清晰的方案。當(dāng)然，在實(shí)際工程中空腹夾層板的網(wǎng)格選型應(yīng)綜合考慮樓蓋形狀，柱網(wǎng)的布置和尺寸，荷載大小，建筑要求等多種因素，不拘泥于上文所述，如在實(shí)際工程中不規(guī)則的平面建筑也有使用正交正放、正交斜放的網(wǎng)格形式。隨著不斷的發(fā)展，定有新的更加合理的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形式出現(xiàn)。

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