U型钢、混凝土组合正交斜放空间网格盒式结构及制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种U型钢、混凝土组合正交斜放空间网格盒式结构及制作方法，具体地说，涉及一种单跨多层(2层-4层)大跨度(30m-40m)窄长形平面(Lx/Ly > 1.5)钢与混凝土组合的空间网格盒式结构及其制作方法，属于建筑结构技术领域。
【背景技术】
[0002]随着经济建设的发展，跨度(Ly)大于30m左右的公共建筑越来越多，且楼盖场地面积需要大，往往在2000m2以上，则场地平面长方向亦很大，形成长边(Lx)比跨度(Ly)之比Lx/Ly > 1.5，场地面积为窄长形，如图1、图2所示，亦跨度Ly=36m，长度Lx=72m，楼盖面积2592m2，每层设三个篮、排球场馆共三层，每栋场地面积达7776m2，按现行预应力混凝土框架结构设计，周边6m柱网两端山墙处Ly=6 X 6m=36m,前后两侧长边为Lx=12 X 6m=72m,则长短边之比Lx/Ly=2 > 1.5，预应力混凝土框架大梁截面800X2400 (L/15)，为了控制裂缝开展，采用预应力单跨多层混凝土框架，裂缝出现两端上部和跨中央下方，需要分区建立预应力或曲线预应力，不仅困难，而且费工费时。国内已建此类建筑，不仅造价高昂，同时也突破《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)规定要求。
[0003]目前国内按专利技术(ZL20061002188.X)建成的三栋公共建筑，其楼盖平面尺寸分别为 39mX57m，36mX57m，25.2mX28.8m 及 30mX 38m，其长短边之比 Lx/Ly < 1.5，这样作它不仅控制混凝提裂缝开展，其楼盖的空间作用也保证结构抗侧刚度和抗震要求。当楼盖为窄长形，且Lx/Ly > 1.5后，如图1所示Lx/Ly=72m/36m=2，此时再采用此种正交正放组合空腹楼盖，由于楼盖空间作用大幅度下降，导致结构抗侧刚度下降，而不满足《建筑抗震设计规范》的要求。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种U型钢、混凝土组合正交斜放空间网格盒式结构，采用本发明的结构体系，实现以下目的:
1、可以应用于长边尺寸Lx与跨度尺寸Ly之比Lx/Ly> 1.5或更大的窄长形楼盖平面。
[0005]2、控制了楼盖下弦混凝土裂缝开展，大跨度混凝土空腹楼盖，当跨度大于30m以后，下弦网格使内力分布均匀，U型钢包裹下弦与混凝土一起参加工作，下弦在拉力作用下由U型钢板承担拉力，可以控制下弦混凝土裂缝开展在规范规定的范围内。
[0006]3、大幅度地提高结构的抗侧刚度，是规范控制值2.23倍。
[0007]4、大幅度地提尚结构的滞廻性和延性，可以提尚30%ο
[0008]5、减小楼盖的厚度，h=Ly/ (25-30)。
[0009]6、楼盖空腹内可作空调管线、电气管线等设备层使用，进一步降低楼层厚度，从而降低建筑层高。
[0010]7、提供一种U型钢、混凝土组合正交斜放空间网格盒式结构的制作方法。
[0011]为解决以上问题，本发明采用以下技术方案:u型钢、混凝土组合正交斜放空间网格盒式结构，其特征在于:建筑物楼盖空腹梁两端的上、下弦与其周边钢筋混凝土网格式框架柱刚性连接；
建筑物楼盖周边为等腰三角形网格，中间沿周边45°夹角为正方形空腹网格；周边等腰三角形直角边尺寸a与等腰三角形斜边长al为a=al X sin45°关系，即周边网格al确定后，内部沿45°方向方形网格a尺寸确定；
所述建筑物楼盖由下弦和上弦通过钢筋混凝土剪力键连接而成，下弦由U型钢构件和U型钢构件槽内的钢筋混凝土层构成。
[0012]一种优化方案，建筑物楼盖为长边(Lx)与短边(Ly即跨度)之比L X/Ly> 1.5的窄长形平面，跨度Ly > 30m。
[0013]进一步地，空腹梁其上弦截面为T形，其下弦截面为矩形，其剪力键净高Iitl与其净宽B之比hQ/B< 1
[0014]进一步地，所述U型钢构件由U型截面钢板连接而成，U型截面钢板两端底部具有延长部，该延长部为等腰三角形。
[0015]进一步地，所述在下弦的网格交叉点处U型钢构件的上下两边设有上连接板和下连接板，并且上连接板和下连接板通过高强度螺栓与该网格交叉点处的四个U型截面钢板连接为一体。
[0016]进一步地，所述在下弦网格交叉点处四个U型截面钢板的槽内设置有十字形剪力钢筋。
[0017]进一步地，所述在下弦网格交叉点处四个U型截面钢板的槽内设置有下弦受力钢筋及箍筋。
[0018]基于以上所述U型钢、混凝土组合正交斜放空间网格盒式结构，该U型钢、混凝土组合正交斜放空间网格盒式结构的制作方法包括以下步骤:
第一步，施工现场平整及基础施工的同时，在工厂加工U型钢板及拼接板并打孔； 第二步，支设钢筋混凝土网格式墙架钢筋及模板，然后施工混凝土；
第三步，现场浇制钢筋混凝土网格式墙架的同时，架设第一层楼盖的U型钢板网格模板，将工厂加工的U型钢放在网格下弦位置，采用高强螺栓等强连接，它代替空腹网格下弦的底模及侧模，形成整体后，U型钢又是承受拉力构件；
第四步，绑扎正交斜放空腹网格楼盖的钢筋；
第五步，在正交斜放空腹楼盖剪力键顶部留洞处，现场浇筑空腹楼盖及网格墙架柱的扩大头标高位置混凝土，确保混凝土梁与柱在节点处刚性连接；
第六步，养护后拆支撑形成结构整体。
[0019]本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点:
1、能满足高规(GB50011-2010)要求，解决了窄长形平面多层跨度大(Ly > 30m)建造困难的问题，达到节约土地，节约工程造价的要求。
[0020]2、控制了楼盖下弦混凝土裂缝开展，大跨度混凝土空腹楼盖，当跨度大于30m以后，下弦网格使内力分布均匀，U型钢包裹下弦与混凝土一起参加工作，下弦在拉力作用下由U型钢板承担拉力，可以控制下弦混凝土裂缝开展在规范规定的范围内。
[0021]3、大幅度地提高结构的抗侧刚度，单跨多层大跨度公共与工业建筑，若采用常规钢框架，其抗测刚度差，其顶点侧位不满足规范规定的限值(1/550)，采用空间网格盒式结构后其抗测刚度大幅度提高，如湖南湘潭市九华工业园区单跨四层L=24m总高度H=23.8m，其屋顶侧移1/1227，是规范控制值2.23倍。
[0022]4、大幅度地提尚结构的滞廻性和延性，可以提尚30%ο
[0023]5、减小楼盖的厚度，h=Ly/ (25-30)。
[0024]6、楼盖空腹内可作空调管线、电气管线等设备层使用，进一步降低楼层厚度，从而降低建筑层高。
[0025]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
【附图说明】
[0026]附图1为三层大跨度体育训练馆的楼盖球场布置平面图；
附图2为三层大跨度体育训练馆的屋顶网球场布置；
附图3为本发明实施例中U型钢、混凝土正交斜放组合空腹楼盖的网格布置简图； 附图4为本发明实施例中窄长形楼盖周边柱网的竖向网格式框架结构图；
附图5为本发明实施例中U型钢、混凝土组合正交斜放空腹梁与网格式框架柱交汇节点构造简图；
附图6为本发明实施例中横向的正交斜放空腹楼盖的空腹梁与竖向网格式框架柱形成的空间网格盒式结构图；
附图7为本发明实施例中U型钢、混凝土组合正交斜放空腹梁沿Xl方向(或x2)网格盒式结构剖面图。
【具体实施方式】
[0027]下面以图1、2所示单跨三层体育训练馆为例进行说明，跨度Ly=36m，长度Lx=72m，每层面积2592m2，若仍按常规单层大跨度(2592m2X 4)，占地15.57亩，采用多层大跨