装配式蜂窝板轻型空腹楼、屋盖结构体系.pdf

装配式蜂窝板轻型空腹楼、屋盖结构体系涉及土木工程领域中的一种轻型楼(屋)盖结构体系，可广泛应用于多、高层建筑中的大空间楼盖或大跨度建筑的屋盖结构。使结构自重大大减轻，并可实现工厂化、系列化定型批量生产，现场装配化施工，能有效降低结构高度，节约室内净空，进而产生良好的综合经济效益和社会效益，该体系包括由金属蜂窝板组成的底板(1)、顶板(2)、横向侧板(3)、纵向侧板(4)及承插式连接件(5)拼装而成；横向侧板(3)、纵向侧板(4)相互交叉设置，并位于底板(1)、顶板(2)之间，在底板(1)和顶板(2)上，通过承插式连接件(5)连接横向侧板(3)、纵向侧板(4)。

1.  一种装配式蜂窝板轻型空腹楼、屋盖结构体系，其特征在于该体系包括由金属蜂窝板组成的底板(1)、顶板(2)、横向侧板(3)、纵向侧板(4)及承插式连接件(5)拼装而成；横向侧板(3)、纵向侧板(4)相互交叉设置，并位于底板(1)、顶板(2)之间，在底板(1)和顶板(2)上，通过承插式连接件(5)连接横向侧板(3)、纵向侧板(4)。

2.  根据权利要求1所述的装配式蜂窝板轻型空腹楼、屋盖结构体系，其特征在于底板(1)、顶板(2)、横向侧板(3)、纵向侧板(4)之间的连接板缝中设有连接卡槽(6)，并在受拉的底板面内施加一定的预应力，以进一步提高其结构整体性。

3.  根据权利要求1所述的装配式蜂窝板轻型空腹楼、屋盖结构体系，其特征在于当被应用于屋盖结构时，在顶板(2)的拼接板缝内填置防水密封压条(7)。

装配式蜂窝板轻型空腹楼、屋盖结构体系
技术领域
本发明涉及土木工程领域中的一种轻型楼(屋)盖结构体系，可广泛应用于多、高层建筑中的大空间楼盖或大跨度建筑的屋盖结构。使结构自重大大减轻，并可实现工厂化、系列化定型批量生产，现场装配化施工，能有效降低结构高度，节约室内净空，进而产生良好的综合经济效益和社会效益。
背景技术
随着国民经济持续高速发展和人们生活质量的不断提高，空间结构已为越来越多的建筑师及结构师所青睐。有大空间要求的各种建筑物随处可见，如大型超市、商场、体育场馆及展览、娱乐中心等，面积小则几千平米，大到几万乃至数十万平米，其共同特点是要求楼层或屋盖采用大柱网(甚至无中柱仅周边支承)、大空间，设计时若仍采用普通钢筋砼梁板体系，则必然形成“肥梁、胖柱”的重楼(屋)盖，有时甚至无法满足大跨度的跨越要求。目前解决上述大空间楼(屋)盖较常见的方案一般可采用钢网架、组合网架等空间结构形式，其结构性能及使用效果明显优于传统的钢筋砼梁板体系，但相对而言这些结构的自重仍不够轻，且杆件体系较高的结构高度在某些场合会影响建筑净空。
众所周知，大自然中的能工巧匠——蜜蜂筑就的“蜂窝”结构，是一种构造极为合理的“空间结构”。而由上、下两层薄金属面板与中间的超薄铝蜂窝芯复合制成的金属蜂窝夹层板，具有重量轻(约6～8kg/m²)、刚度大、隔音、隔热、耐火等诸多优点，且生产工艺成熟，可以说它是高性能板材的典型代表，故被广泛应用于航空、高速列车、舰船等领域。近年来在一些中、高档公共建筑的屋面、墙面中也大量采用，如：上海汽车会展中心单曲屋面(20700m²)，成都沙河监控指挥中心双曲面铝蜂窝板屋面(8000m²)，浙江大学多功能厅球面铝蜂窝外墙板等工程。或许是因为金属蜂窝板材的价格相对较高，目前还很少在土建领域中作为结构用板大量使用。然而经我们具体分析、测算，由于其优良的力学性能及超轻自重所带来的体系综合经济效益已远远弥补了其较高单价的缺点，甚至比同类其他结构形式更为经济。同时，它又区别于同样具备“轻质、高强”特性的柔性“膜”材，既能受拉、又能受压，应用范围更广。为此，本发明将这种高性能蜂窝板通过特定的连接方式形成一种新型空腹大空间组合楼(屋)盖体系。经初步分析、研究，该结构体系重量轻、刚度大、抗震性能好、施工方便可行，工厂化系列化生产程度高。
发明内容
技术问题：为克服现有传统楼(屋)盖结构的不足，本发明提供一种自重轻、无梁、空腹、节约室内净空、工厂化系列化生产、高度装配化的新型大空间复合楼(屋)盖结构体系。宏观看其内部充满格构型空腔，相当于一块自重轻、刚度大、隔音隔热的节能型“大蜂窝板”。
技术方案：本发明的装配式蜂窝板轻型空腹楼、屋盖结构体系包括由金属蜂窝板组成的底板、顶板、横向侧板、纵向侧板及承插式连接件拼装而成；横向侧板、纵向侧板相互交叉设置，并位于底板、顶板之间，在底板和顶板上，通过承插式连接件连接横向侧板、纵向侧板。底板、顶板、横向侧板、纵向侧板之间的连接板缝中设有连接卡槽，并在受拉的底板面内施加一定的预应力，以进一步提高其结构整体性。当被应用于屋盖结构时，在顶板的拼接板缝内填置防水密封压条。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
由于本结构体系采用被公认为具有很高比强度、比刚度(即单位重量的强度、刚度)的“轻质、高强”板材——金属蜂窝板，故其结构性能较传统结构体系优越得多，主要体现在：
(1)结构自重轻，综合造价低。
由于组成结构的主要部件轻质板材的自重仅为6～8kg/m²，故形成结构后的自重约为20～40kg/m²，为一般网架等传统钢结构自重的1/2左右。当被应用于楼盖时，约为普通钢筋混凝土楼盖的1/5。经具体测算，尽管单块蜂窝板的价格相对较高，但考虑到自重效应后的建筑综合造价并不高，一般可降低5～10％。
(2)整体刚度大，抗震性能好。
由于结构属板体系，其整体刚度，抗震性能及整体稳定性均优于传统结构。
(3)集承重、围护、装饰及节能于一体。
该体系中的底板既是承重结构，又兼作室内天花装饰板，可在安装前进行表面预处理，无需进行二次装饰；而其顶板既是承重、围护板，还可按业主需要在局部(或全部)区域设置太阳能集热装置。
(4)良好的建筑物理性能。
首先，由于蜂窝板本身具有隔音、隔热、耐火等优点，其次，由于从宏观看，整个楼(屋)结构又是一块充满格构型空气层的“大蜂窝板”，故其隔音、隔热等物理性能必然更优。
(5)结构高度小，节省建筑净空。
经有限元对比分析，在同样的设计荷载下，跨度相同的本结构体系(完全由板系构成)的结构高度要比组合网架等杆系结构的楼层结构高度低20～30％(刚度指标相同)。有效地提升了建筑净空，从而在建筑总高度不变的情况下，可增加建筑层数，扩大使用面积，带来额外的经济效益。
附图说明
图1是本发明用于楼盖结构时的示意图；
图2是本发明用于大跨屋盖结构时的示意图；
图3是本发明用于门式刚架时的示意图；
图4是本结构体系的连接构造示意图。
图中有：底板1、顶板2、横向侧板3、纵向侧板4、承插式连接件5、连接卡槽6、防水密封压条7。
具体实施方式
将厚度为20～30mm，平面尺寸为1^m×1^m及1^m×0.5^m左右的高性能金属蜂窝板制成底板1、顶板2、横向侧板3、纵向侧板4，横向侧板3、纵向侧板4相互交叉设置，并位于底板1、顶板2之间，在底板1和顶板2上，通过承插式连接件5(通用件)连接横向侧板3、纵向侧板4。底板1、顶板2、横向侧板3、纵向侧板4之间的连接板缝中设有连接卡槽6(通用件)，并在受拉的底板面内施加一定的预应力，以进一步提高其结构整体性。
当被应用于屋盖结构时，在顶板2的拼接板缝内填置防水密封压条7。
在专业定点厂将金属蜂窝板(带有金属边框)及专用连接件等定型批量生产后，运到现场，并根据现场情况分别采用高空散装或先在地面拼装成若干单元体后再吊到高空安装就位。
拼装时应搭设必要的脚手架和临时支撑，当形成单榀结构后便可作为后续部分的支撑，采用滑移安装方法逐渐向前推进，而不再需要满堂脚手架。