一种可在其中铺设设备的楼板或类似的轻质结构构件.pdf

本发明涉及一种轻质楼板或类似的结构部件，可在其中铺设易在板中通过与延伸的设备。本发明包括两根平行网状主钢筋，主钢筋被其他次级钢筋分离，次级钢筋可以布置为双对角线形、单对角线形或垂直于主钢筋，以便与每根主钢筋形成节点从而形成一系列结构节点。所有钢筋被嵌入在由最小体积的混凝土浇注的填充体中，混凝土填充体覆盖与保护这些钢筋，在生产过程中填充体由一个合适的模板或模具所限定，该模板或模具创建了一个假设的具有棱柱体量的洞口，并由中空的棱柱状或截棱锥形的体量形成，该形状具有光滑的边缘和顶点以提高结构强度，并且能使模具更容易从填充体中取出。本发明的特点在于，上述填充体在那些没有介入主钢筋和次级钢筋的部分含有打通的洞口（4，3），并且由洞口在顶部和底部连接形成了节点的连续，这些洞口的下部和上部（4）可以贯通或可以只在下部贯通，侧面洞口（3）连接着内部洞口（2）形成了一个全方向的通道网络，可以在其中铺设任何类型的设施，如电力、通信、管道、空气调节装置或通风设备等。

权利要求书

一种可在其中铺设设备的楼板或类似的轻质结构构件
发明领域
本发明的目标为一种可在其中铺设设备的楼板或类似的轻质结构构件。
背景技术
正如其名称所说的，本发明是有关一种板‑‑‑‑如内设钢筋的结构，通常在建设过程中用混凝土填充和一些模板构件使该板成型。
一些建筑系统已采用了这种结构。它们通常是不具有可穿过性的空心或实心的构件。地板放置在上述这种结构上，结构底部根据需要放置天花板或其他终端。设备部分（电力、煤气、电话、水，等等）被隐藏在铺设于地板下的吊顶中或墙壁中。这些空置的空间消耗部分建筑物的横截面积，并在许多情况下，其高度与居住空间的高度相同。通常情况下，电线、网线、电话、空气调节系统等被放置在高架地板系统下，天花板用来隐藏设施，如照明、防火系统或空气调节系统。
现存的参考中没有即能够减轻结构自重、同时又能够使设备穿过其内部的中空矩形混凝土楼板。一个用于停车场建筑的瓦格板模板采用的是有一定间距的倒开的箱形。在箱与箱之间的空间限定了墙，在其上方的是地板表面。最终的结果是整个楼板在底面有着连续的空腔用以减轻结构自重，但不能够用于隐藏或铺设设备，也不能减少施工时间。在不考虑天花板和地板系统所占用的空间的情况下，这种楼板的横截面大于其他任何楼板。
美国专利4967533声明了一种楼板，其含有内部洞口，但洞口间缺少了墙，使其不能够创造出一个能够容纳上述设备的通道。该楼板与其他传统楼板相似，除了在其上部或底部附加了不起结构作用的建筑设施。
现已有采用了允许在水平面上放置设备的钢筋混凝土楼板的钢格结构，也有非网状或非系统化的具有特定洞口的单向混凝土梁结构。其他的楼板上部有洞口但侧部没有。
美国专利5315806声明提到了一种混凝土楼板，其结构为以截棱锥形为基础的，并且只能从一个面连接洞口上下的网状钢筋混凝土结构。
现已有单向的核心板，在其水平线的核心上可以包含建筑设备，设备仅可安装在特定的点，而不能在整个上下表面上安装。
现也有联合四面体形成的网状混凝土楼板，由美国建筑师路易斯·康发明。设备只可以在一个方向上铺设，而不是三种可能的方向，洞口间用混凝土填充。
美国专利5220765声明提到了一种楼板，由水平和垂直构件以及一个上部水平盖成形，其抗剪承载力受限，不含有三角网状。
发明内容
本发明提到的楼板包含了一个由钢筋混凝土格子形成的网格状结构。本楼板结合了实心混凝土楼板和传统网格楼板，并在其间引入洞口，这些洞口限定出一个通道网络，即允许在其中通过各种所需设施，包括空气调节系统。本发明的楼板包括：
a)两根主平行钢筋，其他次级钢筋与主钢筋在交汇处形成结构节点；
b)一个最小体积的混凝土填充体，并在其中沿着主钢筋嵌入上述钢筋，钢筋穿过上、下表面延伸形成结构节点。留出内部的洞口形成一个全方向的通道网络；
c)一个使混凝土填充成形的模板，模板的形状为边缘和顶点光滑的截棱锥形。
内部洞口是本发明中一个基本的和特有的部分。在结构上，它们由一个类似棱形体量的中空模板形成，该棱形模板至少有两个相对的表面向外侧开放，与相邻空间连接，并创建出用于铺设设备（电、电话、煤气、水，等等）或空气调节系统的通道网络。这些洞口也对上层和下层开放，通过所述洞口创建入口进入到内部通道。
次级钢筋可以有多种配置方式：a）双对角线布置，从而与主钢筋在交汇处形成节点和中间交叉点；b）对角线布置，从而与主钢筋在交汇处形成交点;c）结构构件垂直于主钢筋布置。
主钢筋可以通过在45°交叉处与其他钢筋相交而得到加强。钢筋可以是金属缆、金属型材或预应力钢缆，根据技术要求和是否为现场制作构件或工厂预制构件进行选择。
主钢筋和次级钢筋可以在相同的方向上平行布置，从而形成一个单向的结构；或在两个方向上布置，从而形成一个双向结构。
该模板可以回收，其组成为：一个底板，它确定了与下一个模板的间距；一个平行六面体或截棱锥形部分，其边缘光滑，确定了内部的洞口；次级体量，适用于主模块的两边或四边，这些组件决定了填充体的侧面洞口，截面较大的一端配置在下部较为合适。它必须是圆柱形或截棱锥形的，以便其取出时更容易。这些盒子可以用透明的材料制成，以便观察浇注和压实的施工是否正确。
一种在结构施工中使用的模板称为半盒。每一个半盒形成结构的一个侧面以及上表面和下表面的一半。多面体的突出部分被放置在足够的区域中，以便在结构中形成洞口。
另外一种模板可以用来构筑该楼板，确定结构的内部洞口，可以回收，且由半球形板组成，该半球形板连接相邻的模板从而确定出为形成内部通道的洞口。这些部件从洞口上部或底部各级取出，这些洞口至少连接一个与所述洞口的表面。
一种新的限定了内部洞口的结构模板由永久性模板组成，而该永久性模板由合成材料、砂浆或陶瓷制成的部件组成，最好是隔离的。每一个部件，无论是其本身或加入到其他部件，与每个洞口与相邻洞口联通，这样的布局可以作为内部通道的网络。
另外一种模板由两个彼此适当连接的合成或橡胶材料制成的薄板组成，一旦膨胀，它们将分开并定义部件间的间距。这些部件形成内部洞口，留下的空间形成结构节点。
另外一种模板类型为网状外形的可充气气球，当它们膨胀时会连接到的两侧。它们通过一个与泵(26)连接的气体导管网络相互关联。一旦膨胀起来，可以在它们上面建造一个预制结构；当它们被放气时可将其取出。
地板和天花板的支撑部件可以嵌入在结构的填充中。它们也可以在钢筋安装工程中作为分离部件。内部的通道网络含有允许电线或任何其他建筑物设施安装的部件。还有一种系统是可行的，该系统有一个装配在模块侧面洞口的可回收盖子，可分隔内部空间并形成通道供空气调节系统布置或作为防火外壳。
到目前为止，我们已经描述了一个单向或网状的平面结构，这就是说，如果一个装配有洞口的部件按照直线布置，它会创建出一个梁、柱或类框架结构；如果按照曲线布置，那么它将形成圆顶。
通过使用不同的配置，该楼板限定了一个中央外壳，该外壳将上、下表面的洞口分开，从而在外壳的两侧，也就是说在地板和天花板各创建了一个通道网络。
最后，在某些情况下，填充体中的次级钢筋可以由有抵抗力的纤维或填充体本身替代。
类似这样的楼板，与那些天花板和地板系统不起结构作用的传统楼板相比，表现出更大的惯性力矩，允许30米跨度内没有中间支承；混凝土和钢用量相应的得到节省。由于地板和天花板直接由楼板支撑，无需再添加特别的设备来架高地板或天花板。
水平向洞口允许在所有方向放置各种设备，并且可以形成即使不安装管道就能使大流量空气循环的压力通风系统。
由于可以去除天花板，因此能够减少楼层之间的高度差，在办公楼内可减少约40厘米，从而可以更好的获得建筑物高度与楼层数之间的关系。
另一方面，该体系意味着大量节约了建筑材料（混凝土和钢筋）和其他建筑构件（装配部件、通风管道等等）。这些减轻了对环境（取出、生产、制造过程中的材料和能源消耗）的生态影响，建造出一个真正生态的结构体系。
附图说明
在以上描述并结合实例的帮助下，很容易了解本发明的优点，以上描述基于下面的附图：
图1为依照本发明所述最佳的楼板示意图。
图2和图3为两种适合于建造该楼的钢筋示意图。
图4为显示次级对角线钢筋的楼板剖面图。
图5为由垂直结构部件形成的次级钢筋的楼板剖面图。
图6为图4所示板的一个双向板示意图。
图7为另一个次级钢筋沿双对角线布置的单向结构楼板示意图。
图8为一个用于建造该楼板的可回收模板的平面图和剖面图，显示了安装并部分显示了横截面。
图9a和图9b为两种侧面有洞口的可回收模板的剖面详图。
图10为一种通过上部窗口保持锁定状态的可回收模板的详图。
图11为模板侧面洞口几种可能的几何形状示意图。
图12为两个单向板的剖面图和一个用于建造该单向板的模板示意图。
图13为另一种用于建造该板的可回收模板示意图。
图14为图13所示模板建造的楼板示意图。
图15为一个永久性模板示意图和用其建造的楼板的剖面图。
图16为一个采用不同可能性的充气模板的楼层平面图，以及在其上标记部分的剖面图。
图17为两个剖面图，一个为楼板安装过程中的剖面图，另一个为安装完成后的剖面图，显示出充气模板的另一种可能。
图18和图19为两个在依照本发明所建楼板的不同区域的剖面图，其中包括其它的装配部件。
图20和图21为建造中模板的不同用法，用于形成直线结构部件或圆顶的示意图。
图22为一个单向板的透视图，显示了一种内部被分割成水平隔断的特殊配置。
图23和图24为由彼此固定的圆柱形部件组成的模板示意图。
图25为在洞口内放置了设备的楼板剖面图和局部轴测图。
具体实施方式
由图1,6,7和14中介绍的板（1）可以看到一个被限定的内部结构，其被嵌入到一个体积最小的混凝土中，留出的内部洞口（2）布置了一个朝向侧面（3）和上部（4）洞口、或只朝向侧面洞口的全方向的通道网络。
该板（1）介绍了一种重叠布置在结构上部和下部的主钢筋（5,6）系统。它们被其他中间的，被称为次级钢筋（7）的钢筋隔开，形成结构布局的节点，具有与网格板类似的配置。
如图1,6和14所示，在楼板（1）中，限定内部空间的洞口（2）通过打通两侧与相邻的部件连接，以形成内部单向直线通道或双向网络通道。这些洞口（2）向上表面和下表面上的洞口（3）和（4）开放。这样，允许了设备的安装工程和设备的维护工程进入内部通道网络。
图2和图3显示了单向和双向结构的两个例子。图2显示了被双对角线形次级钢筋（7）分离的主钢筋（5）（6），该次级钢筋均为单向平行布置。图3介绍了一种等效的结构，在该结构中，主钢筋（5'‑5'）和（6'‑6”）和双对角线次级钢筋（7'‑7”），在两个方向上交叉，呈双向网状结构。
次级钢筋允许采用不同的配置。图2和图3示出了双对角线配置，次级钢筋与主钢筋（5）或（6）在交汇处形成内部和外部节点；图4表示了另一种不同的布置，其中次级钢筋形成对角线配置；最后，图5显示了一个次级部件垂直于主部件的钢筋。
图6显示了一个双向结构楼板的示例，该楼板的次级钢筋呈对角线布置，板的上表面、下表面和两侧打通。图7介绍了一个单向楼板，该楼板的钢筋呈双对角线布置。这两种情况下我们都可以看出，大量与现有的洞口侧面相连的洞口（3）创建出了侧面的通道。在双向的例子中，这些洞口（2）至少在上表面或下表面被打通到其他的洞口（4）；而在单向的例子中，次级结构方向上的洞口通过彼此连接形成通道，洞口至少在上表面或下表面打通并在相对面封闭。
图7显示了含有主次钢筋的楼板，其钢筋沿单向平行铺设，因此一旦浇注填充，就形成了一个单向的结构。
图8显示了一个能够建造这种楼板的模板。此模板是可回收的，起组成为：a）底板，限定模块之间的距离，并支撑的结构和填充体，是一个具有光滑的边缘的、限定板洞口的主体量（2），是平行六面体形或截棱锥形（8）；b）装配在两个侧面或四个侧面、配置填充体的侧面洞口的次级体量（10），这些体量用下部具有较大横截面的圆柱形或截棱锥形模板可以更好地制造出来，以使其更容易取出。c）上部洞口与顶盖成对，使其从下面更容易被取出（9）。
次级体量或洞口装配于主体量，并由两个彼此固定的截棱锥形半体形成，以防止移动，其边缘光滑，使从主模板留下的洞口取出时更容易通过。
在图11中，模板的次级体量或洞口可以封闭（10）或打通，打通时尺寸可以是不同的、可互换的，尺寸应取决于次级钢筋（10'）（10'）（10'''），而次级钢筋应使整个系统能够适应实体区域或不同设备的需求。
根据侧面洞口和主体量的嵌合方式，在它们之间有不同种类的结合。在图9a中，模板的侧次级体量固定于主部件并相对于主部件上下移动，它们是互搭固定的，浇注混凝土后可以被取出。在图9b中，模板的次级体量是一个平行的几何形状，用来支承立方体以防止移动。另一个弹性材料部件密封它们之间的接合处。图10显示了另一种情况，模板上部的洞口与侧面洞口连结，从而使模板的作为一个整体，而不需要一个完整的主体量。通过在侧面洞口穿孔放置横向配件（39），来防止由于混凝土的浇注所产生的压力造成的垂直移动。这些配件应先被取出，然后再取出模板部件。
在模板的上表面洞口可以有不同的尺寸（9'）（9”），并可以根据不同需求互换尺寸。它们可以被用作截面较小的设施的通道；如果截面较大，它们可用于从上表面检查设施，或用于形成一种三维立体格子。
为了避免该模板上的次级体量位移，它们被装配或拧到主体量上。
在该模板的一个实施方案中，盒体（9）和管状的侧面部件（10）是由透明的合成材料制成，以便在取出之前观察浇注和压实的施工是否正确。选择性地，该模板可以有洞口，在让空气进出。
在图12中示显示了与上述单向结构中的模板类似的一个模板。此模板由半盒（11）形成，每一个半盒形成结构的一个侧面以及上表面和下表面的一半，多面体的突出部分在结构中形成洞口（3）。
在图13中介绍了另一种可能的制作模板的方法，由限定了支撑板底部表面的板（12）形成，这些板（12）限定了网状分布的半球部件（13）的点，这些部件限定了楼板内的洞口，这些部件相互连接，以创建内部的通道网络。在所示的例子中，半球形部件（13）限定了一个螺栓帽（16），该螺栓帽趋于构造出旋转的轴线，去衔接位于支承板（12）上的挡块（17）。安装四个这种部件形成一个球状体，球状体顶部由一个辅助部件（14）封闭。底部的洞口被支承板（12）所限定。当球状体与相邻球状体相连时形成洞口。取出这些部件时，可以先拆除上盖（14），再将每个半球（13）部件依次向洞口方向压弯并移除。也可以从下面先将板（12）进行取出。
图14介绍了由这种模板得到的楼板的一部分。结果是一种看似海绵的部件，充满了内部孔洞（2），与侧面洞口（3）和上部洞口（4）连接。
图15介绍了另一种由半球形部件（18）组成的永久模板，由发泡聚苯乙烯或其他任何具有相同的隔离特性、足以承受其上模板强度的合成材料制成。两个半球体（18）相互固定，并允许相邻洞口连接，以限定符合该建筑技术特点的洞口布局。在这种情况下，由于半球（20）的外壳是封闭的，因此楼板上表面是连续闭合的。这使得混凝土可以在模板上方浇注并且创建出一个不具有楼板系统典型洞口的连续表面。
由图15中所示的垂直横截面可以观察到，由洞口（2）限定的内部空间通道可以放置部件（21）以固定一些电线或通道。同样可以直接在内部空间放置通道（22），使其从天花板底部处的洞口通过，因为这种情况中楼板上表面是封闭的。在此模型中，由于限定了通道的内部洞口被一个隔离材料覆盖，它们可直接用于空气调节装置的运输和驱动。
包括一个带可回收盖板的内部系统也是可行的，盖板固定在主洞口的侧面洞口处，从而允许内部空间的划分和空气调节系统通道或防火分区的创建。在楼板的外围洞口处可放置移动的或静态的对象，使空气进入和流出，以及通过内部洞口将火灾产生的气体驱逐。
图16表示了另一种永久模板的创建方式，在这种情况下，模板由两个合成或橡胶材料制成的薄板（23）组成。这些板正确地接合，一旦膨胀，以限定形成楼板中的洞口（2）。也有一些切口（24）会正确地焊接在周边，楼板钢筋应布置在周边处。
这种楼板非常容易安装，因为没有移动的、永久的或回收的部分。在短时间内可以布置一个大的表面。
图17所示的模板是如上所述楼板的另一种变化形式。它是由多个限定了现有洞口的模板气球（25）组成。整套气球（25）的布置与通道网络（26）底部部分相联系，这样，当他们膨胀时，他们可以实现如图中所示的配置，一旦气球之间的空间安装上椎体结构，会对应上部和底部的网状钢筋，之后再浇注混凝土进去；一旦气球被放气，可以将它们从底层取出。此配置是创建具有这些特点的预制部件的最佳选择。
图18显示了地板和天花板系统的支撑部件（27）（28），这些部件在楼板建造施工期间限定了钢筋安装的距离。
图19表示了有地板（29）和天花板（30）的楼板。底部的洞口（2）用于隐藏照明设备（31），在其他洞口中放置了线盘（21）用于放置通过楼板的设施。另一种类似的配置可以由一个作为天花板的楼板组成，天花板被分散开的部件覆盖，白天允许光线穿过洞口，夜间有放置在底部洞口中的照明设备（31）提供照明。
图20介绍了一种梁形或柱形部件（32），该部件具有本发明中的楼板的相同布置，为内部空间有洞口（2）的混凝土结构，显示了结构的格子节点，可以作为美学或建筑用途。
在沿着曲线延伸的类似棱柱形体量的情况中，我们可以得到如图21所示的配置，从中我们可以看到一个充满洞口的圆顶配置，以网状的方式布置并被引入钢筋的节点分离开。
图22显示了一个类似于如图7中所示的楼板，但有一个将现有的洞口分离为上表面和下表面的外壳（34），在外壳的两侧，即在地板层和天花板层创建出一个通道网络。在这种情况下，次级钢筋沿对角线布置并且现场施工分为两个阶段：第一阶段，布置好模板和侧面洞口后，向底部部分和外壳浇注填充物；第二阶段，布置好主模板和侧面洞口后，向上部部分浇注填充物。
本发明中所述的板在施工中，底部和上部的主钢筋可以是现场预加应力钢筋或工厂预应力钢筋，这样对填充体传递压力，并使其更加耐弯。根据结构特定区域所需抗力的不同，填充体体积与洞口体积的比值是可以改变的。在临界点处的钢筋可以是热轧型钢，也可以在填充体中使用有抵抗力的纤维代替次级钢筋。
图23和图24显示了一个简单的模板，由放置在三个方向上相交的圆柱体（37）组成，由于它们固定在一个平行六面体（38）上或彼此固定，因此是可移动的。
图25再次介绍了一个剖面图，其中可以看到线盘（21）从洞口穿过，这些线盘也可以直接从楼板底部结构肋垂下，可用于放置照明电器和其他部件。
还有一种可能性是，在侧面（40）和底部（39）的洞口布置盖板，作为天花板并限定空气以压力通风方式流通的区域，此时不需要特设管道系统。在轴测图中，是一个常规的空气循环系统，放置了灵活的排气管道和排风扇，而没有使用压力通风系统。