装配整体式平板型或曲面型钢空腹网格结构及制作方法 技术领域：
本发明涉及一种建筑用的钢网格结构及其制作方法，特别涉及一种装配整体式平板型或曲面型钢空腹网格结构及制作方法。
技术背景：
目前，现有的国内外大柱网(9m～12m)高层建筑钢结构的楼盖，除了钢框架梁外，尚需在柱网内加中间钢梁、十字形或井字形钢梁，中间钢梁、十字形或井字形钢梁一般采用H型钢，如柱网为12m×12m的灵活划分房间的办公用房，钢框架工字型截面梁高800(L/15)中间井字形网格梁(网格4000×4000)截面高度6700(L/20)，4m网格梁上翼缘现浇(100mm～120mm)钢筋混凝土板，柱网内吊顶后楼盖总厚度750(框架梁外露50)，这样的作法使楼盖厚度增大，用钢量亦大，导致必须加大建筑物层高。例如一般大柱网灵活分隔多功能应用的写字楼，层高3.3m～3.4m，则吊顶后净高度为2.55m～2.65m，净高度偏矮，必须加大层高为3.55m～3.6m。建筑的综合造价与建筑层高变化影响很大，降低楼盖的高度是降低层高的主要手段。如果采用H型钢正交正放密肋网格结构，如12m×12m柱网内采用1.5m×1.5m网格(8×8格)，上铺50～60厚的钢筋混凝土板，此时H型钢网格梁高度h＝350(L/34.3)加混凝土板厚，则楼盖板总厚度为δ＝350+50＝400mm，比前者下降350mm，在确保写字楼净空高度h0＝2.8m～2.85m条件下，层高只需3.2m～3.25m，比常规层高(3.3m～3.4m)下降0.1m～0.15m，比前者每层下降0.35m，即每10层可多增一层。但H型钢网格板综合造价比大柱网钢框架中间十字梁或中间井字梁结构的综合造价高(10％～15％)，虽然节约层高但用钢量增加，总结其不足之处如下：其一、用钢量相对偏大；其二、楼盖结构内部走水、电线管不便；其三、网格较多，焊接连接节点的焊点多，如12m×12m网格板，网格1.5m×1.5m时，该网格板有81个交叉节点，即1944条焊缝，不仅在现场焊接工作量大，而且由于焊接变形的影响，质量亦难控制。
发明内容：
本发明的目的在于：提供一种结构轻巧、安装容易、现场焊接量少、制作精度较高的装配整体式平板型或曲面型钢空腹网格结构及制作方法，以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案：装配整体式平板型或曲面型钢空腹网格的制作方法是先在柱形钢管3的两端各焊接一块托板4，并以托板4的表面和柱形钢管3的管壁为焊接点，将8根截面形状为T字形的弦杆2分别焊接在柱形钢管3两端的托板4上及柱形钢管3的管壁上，构成双层十字形拼装单元1，再在施工现场采用双拼接板6和高强螺栓7将两个或两个以上的双层十字形拼装单元1的弦杆2相互连接，即可组装成装配整体式平板型或曲面型钢空腹网格结构。
装配整体式平板型或曲面型钢空腹网格结构是由两个或两个以上的双层十字形拼装单元1相互连接构成；双层十字形拼装单元1由弦杆2、柱形钢管3和托板组成，在柱形钢管3的两端各焊接有一块托板4，在每块托板4上均连接有4根截面形状为T字形的弦杆2，连接在每块托板4上的4根弦杆2呈十字形排列；并且每两个双层十字形拼装单元1的连接是通过双拼接板6与两个双层十字形拼装单元1的弦杆2相互搭接后再用高强螺栓7连接成一体。
截面形状为T字形的弦杆2的翼缘端部为三角形，并且每四根弦杆2的翼缘端部对焊于柱形钢管3一端的托板4上，弦杆2的腹板焊接在柱形钢管3的侧壁上，连接在柱形钢管3上的4根弦杆2呈十字形分布。
所述的柱形钢管3为圆形钢管或方形钢管。
所述的截面形状为T字形的弦杆2是用型材或钢板焊接后制成。
每个双层十字形拼装单元1的长度a为1.5～2m。
与现有技术比较，本发明是一种内部无斜腹杆的钢空间网格结构，利用本发明的网格结构作楼盖时，在弦杆上焊接销钉，使混凝土与钢制上弦杆共同作用，可提高网格结构的刚度，若作曲面网壳屋盖，在设置钢柃条后，可铺设彩钢复合板等轻屋面材料，也可作点式玻璃采光曲面屋盖或在其上现浇钢筋混凝土薄板，形成曲面网壳结构。本发明的结构组成及构造原理与成功应用于工程实践的钢筋混凝土空腹夹层板及壳有“异曲同功”的作用，不同之处及相对优越性主要体现在如下几方面：其一、本发明的结构由钢构件组成，钢材的弹性模量Es是混凝土弹性模量的6～7倍，结构高度小、可以作得更轻巧；其二、本发明的基本拼接单元是在工厂加工制作的双层十字形单元，其组装方式为将两两双层十字形单元的弦杆采用双拼接板搭接后用高强螺栓连接，因两双层十字形单元的连接处为双层十字形单元的反弯点(弯矩等于零点)，连接后结构整体性好，安全合理；其三、因双层十字形单元为本发明的拼装单元，它是在工厂制作、运到工地后在反弯点处采用高强螺栓连接，既消除了焊接变形和焊接应力，又避免了大量焊缝在现场施焊所带来的许多不利因素的影响，结构质量也能保证，并提高工效。
本发明的结构体系，除可应用于大柱网多、高建筑钢结构楼盖外，尚可将其构造原理应用于正、负、零高斯曲率的曲面网壳结构。因本发明的双层十字形单元在工厂制作，运到工地后再在反弯点处(两两弦杆连接点)采用高强螺栓连接后，形成的空间整体式新型空腹夹层网格结构，该结构与一般钢网壳结构也有如下不同方面：第一、网格由空腹梁交叉组成，无斜腹杆，可以方便从网格空腹中间穿水、电线管；第二、拼装节点不在柱形钢管上而是在两两弦杆采用双拼接板和摩擦型高强螺栓进行连接的部位(即上、下弦杆的反弯点处)，连接更加可靠。第三、本发明构造简单，制作加工及组装无需特定的加工设备；第四、结构高度可下降1/3，因无斜腹杆，网格造型整洁无零乱感，室内网格造型整洁大方。因此本发明具有很好的推广和应用价值。
附图说明：
图1本发明为平板型空腹夹层钢网格示意图；
图2本发明为曲面型空腹夹层钢网格示意图；
图3为图1的剖面简图；其中a/2处的圆圈代表反弯点即拼接点；
图4为图2的剖面简图；其中a/2处的圆圈代表反弯点即拼接点；
图5是上、下弦杆采用双拼接板6和高强螺栓7拼接的结构示意图；
图6是图5的俯视图；
图7是图9的B-B向视图；
图8是双层十字形拼接单元1的立体示意图；
图9是双层十字形拼接单元1侧剖面图；
图10是图9的俯视图。
具体实施方式：
本发明的实施例：本发明的双层十字形单元1如图8所示，双层十字形单元1为钢性焊接件，它是在截面形状为方形或圆形的柱状钢管1的两端各焊接一块托板4，再在每块托板4上焊接4根截面形状为T字形的弦杆2，将4根弦杆2的翼缘端部加工成三角形，对拼后焊于托板4上，焊接在托板4上的4根弦杆呈十字形排布(如图10所示)，并将对接处的焊缝铣平，再在4根弦杆对接部位的上端焊接一块盖板5；弦杆2的腹板焊在柱形钢管3上(如图9所示)；并且从图9中可明显看出连接在柱形钢管3两端的弦杆2之间有一定间距(空腹)，这样可以方便从中穿入水、电线管。双层十字拼接单元1全部在车间制作，这样可以确保加工质量，双层十字形单元1长度a优选为1.5～2m。双层十字拼装单元1运往工地后，其连接方式如图5、图6和图7所示，将两双层十字形拼装单元1的上下弦杆2对齐后用双拼接板6搭接，并在搭接好的双拼接板6和弦杆2上钻孔、穿入高强螺栓7进行连接，上述连接在施工现场完成连接后，即形成本发明所述的网格板与网格壳。网格板若作楼盖或屋盖可在其上弦设抗剪用的“销钉”或“S钢筋”8，再浇注一层50～70厚钢筋砼薄板9，即形成“钢—砼协同式组合空腹夹层板”。强度设计时钢筋砼薄板作为结构自重的一部分，不考虑它的强度贡献，但刚度设计时，可将砼截面折算为钢截面后计算刚度，即砼参加结构刚度计算，大幅度提高网格大板的刚度。钢—砼协同式组合空腹夹层板作楼盖，它比一般钢—砼组合网架作楼盖，有如下优点：
①本发明的结构高度可比现有的网架结构高度下降一半；
②本发明无斜腹杆，形成空腹井字形网格，整齐划一具有吊顶造形美。
③本发明的拼装单元在工厂焊接拼装制造，现场螺栓拼装，质量更加可靠。