高层工业上楼拼接式蜂窝形网筒结构及体系和施工方法与流程

本发明涉及建筑结构，尤其涉及一种高层工业上楼拼接式蜂窝形网筒结构及体系和施工方法。

背景技术：

1、工业上楼与传统的单层工厂生产模式区别较大，它诠释了一种新兴的产业空间模式，使企业能够在高层楼宇中进行工业生产、研发、设计、办公一体化的新型工业载体形式。工业上楼向天空借空间，拓展了产业空间；工业上楼上下楼就是上下游，促进了多种产业融合。工业上楼是在制造业高质量发展新格局和产业提容需求的双重背景下，城市空间形态战略性的创新和突破。

2、申请号为202110921395.9，名称为一种肋键全拼接型装配整体式钢砼组合空腹夹层板及方法，公开了一种平板式装配式组合空腹夹层板结构体系，推进了平板式空腹夹层板楼盖结构的探索进程。若在实际工程使用中，因钢筋混凝土下肋的受力较大，其下肋的受力钢筋较多，与对应方钢管剪力键底部每侧钢板上的焊接套筒数量巨大，导致方钢管剪力键底部的焊接质量和钢筋的连接质量很难满足合格要求；方钢管剪力键底部的凹槽中因钢筋数量多，该处二次混凝土浇筑时，混凝土骨料难以密实，容易出现空鼓等质量不合格；同时预制钢筋混凝土下肋在u型槽连接处界面容易出现开裂等风险。因此该处节点连接无法保证为完全刚接，该专利的下肋与方钢管剪力键的连接处难以满足工程应用中的质量和可靠度要求，有一定的安全风险。该技术若用于工业上楼建筑的厂房楼盖中时，由于厂房的工业生产设备的振动使钢u型槽和预制混凝土肋两种材料连接处的混凝土容易出现断裂，同时预制混凝土上肋和下肋的抗疲劳性能较差，无法满足工业厂房楼盖的要求。上述问题需要改进。

3、申请号为202020513475.1，名称为改进型多高层大跨度空间网格盒式结构，公开了一种现浇钢筋混凝土空间网格盒式结构，通过使用空腹夹层板替代传统的框架梁板，增大结构的跨越能力，实现了建筑灵活划分居室的要求。

4、每层柱之间需要设置层间梁，层间梁协同柱子提供的抗侧刚度有限；钢筋混凝土空腹夹层板对大跨度工业上楼提供的大跨度建筑空间有限，一般超过24米就不经济，；钢筋混凝土空腹夹层板楼盖抵抗的工业厂房重荷载和微振动需求有限，当选用是，会增加楼盖的高度和增加上下肋的截面尺寸和受力钢筋用量；且本盒式结构不是装配式建筑难以满足各城市工业园区工业上楼建筑的结构选型和装配式比率政策需求；上述问题急需改进。

5、文献(陈志鹏,冯德成,马克俭,吴刚,装配式高层混凝土空间网格盒式结构振动台试验研究,土木工程学报，2020年12月，第53卷第12期，p44-p53)中对装配式混凝土空间网格盒式结构进行振动台实验，其中每层楼盖为整体制作好再柱子之间连接，实际工程应用时无法将整层楼盖预制完成再吊装；实验结论为角部空腹夹层板与柱的破坏、层间梁的端头破坏、下部柱端压溃以及由于装配式节点区的剪切破坏，装配式高层混凝土空间网格盒式结构均无实际工程案例，装配式高层混凝土空间网格盒式结构若用于工业厂房楼盖会因工业设备的振动和重荷载，装配式上肋和下肋的连接节点因疲劳或地震而破坏，楼盖高度也会增加，整个结构体系不经济。上述问题的出现急需改进。

6、上述各新结构体系丰富和发展了空间网格结构体系，但是新兴的高层工业上楼结构体系需要解决层高、工业工艺生产的大空间、工业工艺生产的重荷载、工业工艺生产的楼盖减振、装配式比率、结构体系安全储备、抗震性能、绿色建造、智能建造等问题，为满足高密度城市工业园区的建设需求，上述结构体系急需改进之处。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种高层工业上楼拼接式蜂窝形网筒结构及体系和施工方法，旨在满足重载荷的同时，提高装配化程度。

2、为实现上述目的，本发明提供一种高层工业上楼拼接式蜂窝形网筒结构，包括装配式四边形的空腹网格楼盖，空腹网格楼盖包括多个正交正放空腹网格单元或多个正交斜放空腹网格单元，其中，

3、所述空腹网格楼盖的四个侧边框均采用多根等距边梁依次连接组成，四个侧边框的四角处采用角柱支撑，边梁通过x形斜柱进行支撑，x形斜柱的两顶支撑腿分别与边梁的连接节点连接；正交正放空腹网格单元或正交斜放空腹网格单元均包括上肋、下肋以及十字钢管剪力键，十字钢管剪力键包括相对设置的顶板、底板以及连接顶板和底板之间的连接钢柱，顶板和底板上均形成凹槽以供容纳上肋或下肋的端部，上肋和下肋均包括u形钢板以及钢筋笼，钢筋笼的中部预制有混凝土，u形钢板的端部插入顶板或底板的凹槽中，并将u形钢板内钢筋笼的端部与十字钢管剪力键固定连接后，u形钢板的预制混凝土与十字钢管剪力键之间间隙现浇混凝土连接成一整体。

4、优选地，每一所述十字钢管剪力键均对应设置四根上肋和四根下肋，所述连接钢柱为十字方钢管。

5、优选地，所述十字方钢管内侧还固定有水平加肋板。

6、优选地，所述顶板上固定有十字抗剪方钢和顶侧板，顶侧板和顶板之间形成用于供上肋插入的凹槽，十字抗剪方钢与连接钢柱平齐设置，上肋的钢筋穿过十字抗剪方钢后与对边上肋的钢筋采用双螺套连接，上肋的u形钢板通过紧固件与顶侧板固定连接。

7、优选地，所述底板上固定有底侧板，底侧板与底板形成凹槽以供下肋插入，下肋的钢筋与连接钢柱外侧壁底部的套筒连接，下肋的u形钢板通过紧固件与底侧板固定连接。

8、优选地，所述十字钢管剪力键、下肋和上肋的钢板与混凝土接触面处均焊接抗剪栓钉；所述上肋的钢筋笼向上方延伸有开口箍筋以与上肋上方的现浇层中箍筋帽连接。

9、优选地，所述空腹网格楼盖的四个侧边框均采用单层边梁连接，x形斜柱为预制件，x形斜柱的所有支撑腿均外伸有钢筋与上一层预制x形斜柱的外伸钢筋一一对应采用双螺套连接，并与本层的边梁现浇成实心刚节点。

10、优选地，所述x形斜柱和边梁交汇节点的距离为2.0m~4.2m；x形斜柱和边梁的材质为钢筋混凝土或型钢混凝土；边梁的每一连接节点下方均对应一根x形斜柱的顶支承腿。

11、本发明进一步提出一种高层工业上楼拼接式蜂窝形网筒结构体系，包括上述的装配式空腹网格楼盖的下肋、十字钢管剪力键和上肋，还包括搭设于上肋上方的预制叠合板以及位于其上方的现浇面层，其中，预制叠合板的外部钢筋架设于上肋上方并将相邻两预制叠合板的钢筋连接，安装所有的预制叠合板后，绑扎其面层和上肋现浇面层的钢筋后，吊装x形斜柱并固定就位，现浇混凝土形成现浇面层和边梁。

12、本发明进一步还提出一种基于上述的高层工业上楼拼接式蜂窝形网筒结构体系的施工方法，包括以下步骤：

13、按照四边形的四个侧边框以2m~4.2m等间距的节点划分，结合工业上楼建筑层高的需求，划分正交正放空腹网格单元或正交斜放空腹网格单元的尺寸后确定边梁和x形斜柱的尺寸；

14、根据确定出的正交正放空腹网格单元或正交斜放空腹网格单元的尺寸，在现场放线定位x形斜柱、边梁和十字钢管剪力键的布置点位置；

15、将预制的x形斜柱、下肋、十字钢管剪力键、上肋和预制叠合板运输到现场，根据每个空腹网格楼盖的位置吊装十字钢管剪力键并固定就位，吊装下肋并将其与十字钢管剪力键和/或边梁固定连接，浇筑十字钢管剪力键与下肋之间二次浇筑间隙，并养护完成；

16、吊装上肋并将其与十字钢管剪力键进行固定，与周边边梁相接的节点处将上肋的钢筋锚入对应的边梁中；

17、吊装本层和上一层的x形斜柱并连接上下两层x形斜柱的钢筋后，进行本层边梁的绑扎和边梁支模；

18、吊装预制叠合板，绑扎面层钢筋、上肋的上部钢筋和箍筋帽，浇筑面层和边框侧的边梁的混凝土并一体浇筑十字钢管剪力键与上肋之间二次浇筑空间，并养护完成。

19、本发明提出的高层工业上楼拼接式蜂窝形网筒结构体系，具有以下有益效果：

20、（1）本发明与传统的高层框架-核心筒结构相比，节省了每个标准层建筑内部的核心筒19.8%左右的建筑面积，实现了每层工业生产的的大跨度建筑开间需求，六边形和三角形组成的蜂窝型网格立面的采光、通风良好，外立面斜交网格比传统的竖向柱网美观，满足工业园区的生产企业的生产、研发和办公一体化的通用性的建筑功能，大跨度楼盖可根据生产使用功能需求在楼板上任意分隔房间，高层工业上楼建筑的应用可节省土地资源；

21、（2）全装配式空腹楼盖，节省层高，空腹空间可布置工业生产各种工艺和机电管线，楼盖实现了全装配式比率；

22、（3）立面为单层的斜交蜂窝型网格x形斜柱，实现传力明确，x形斜柱主要承受轴力，弯矩很小，x形斜柱可消除了竖向构件的局部剪切和弯曲变形，抗侧刚度大，产生了接近100%的效率，可以有效提高工业上楼建筑的高度；

23、（4）十字钢管剪力键有效的提高了剪力键的抗剪刚度，节点传力路径清晰，节点安全储备大；

24、（5）u形钢组合下肋和u形钢叠合上肋比传统的预制混凝土肋的抗裂性能优越，适用于抗裂性能要求严格的工业建筑；

25、（6）本发明与传统的框架-核心筒高层建筑相比，将传统每层立面满铺x形斜柱进行了优选为间隔布置且为预制，空腹楼盖的下肋、十字钢管剪力键、上肋全预制，可有效实现工业上楼塔楼的高效建造和拼装精度要求，可节省68%的工期；

26、（7）本高层工业上楼拼接式蜂窝形网筒结构体系具有整体刚度大、抗风和抗震性能好、经济性优越等优点。