U型鋼、混凝土組合正交斜放空間網格盒式結構及制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種U型鋼、混凝土組合正交斜放空間網格盒式結構及制作方法，具體地說，涉及一種單跨多層(2層-4層)大跨度(30m-40m)窄長形平面(Lx/Ly > 1.5)鋼與混凝土組合的空間網格盒式結構及其制作方法，屬于建筑結構技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著經濟建設的發展，跨度(Ly)大于30m左右的公共建筑越來越多，且樓蓋場地面積需要大，往往在2000m2以上，則場地平面長方向亦很大，形成長邊(Lx)比跨度(Ly)之比Lx/Ly > 1.5，場地面積為窄長形，如圖1、圖2所示，亦跨度Ly=36m，長度Lx=72m，樓蓋面積2592m2，每層設三個籃、排球場館共三層，每棟場地面積達7776m2，按現行預應力混凝土框架結構設計，周邊6m柱網兩端山墻處Ly=6 X 6m=36m,前后兩側長邊為Lx=12 X 6m=72m,則長短邊之比Lx/Ly=2 > 1.5，預應力混凝土框架大梁截面800X2400 (L/15)，為了控制裂縫開展，采用預應力單跨多層混凝土框架，裂縫出現兩端上部和跨中央下方，需要分區建立預應力或曲線預應力，不僅困難，而且費工費時。國內已建此類建筑，不僅造價高昂，同時也突破《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)規定要求。
[0003]目前國內按專利技術(ZL20061002188.X)建成的三棟公共建筑，其樓蓋平面尺寸分別為 39mX57m，36mX57m，25.2mX28.8m 及 30mX 38m，其長短邊之比 Lx/Ly < 1.5，這樣作它不僅控制混凝提裂縫開展，其樓蓋的空間作用也保證結構抗側剛度和抗震要求。當樓蓋為窄長形，且Lx/Ly > 1.5后，如圖1所示Lx/Ly=72m/36m=2，此時再采用此種正交正放組合空腹樓蓋，由于樓蓋空間作用大幅度下降，導致結構抗側剛度下降，而不滿足《建筑抗震設計規范》的要求。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是針對以上不足，提供一種U型鋼、混凝土組合正交斜放空間網格盒式結構，采用本發明的結構體系，實現以下目的:
1、可以應用于長邊尺寸Lx與跨度尺寸Ly之比Lx/Ly> 1.5或更大的窄長形樓蓋平面。
[0005]2、控制了樓蓋下弦混凝土裂縫開展，大跨度混凝土空腹樓蓋，當跨度大于30m以后，下弦網格使內力分布均勻，U型鋼包裹下弦與混凝土一起參加工作，下弦在拉力作用下由U型鋼板承擔拉力，可以控制下弦混凝土裂縫開展在規范規定的范圍內。
[0006]3、大幅度地提高結構的抗側剛度，是規范控制值2.23倍。
[0007]4、大幅度地提尚結構的滯廻性和延性，可以提尚30%ο
[0008]5、減小樓蓋的厚度，h=Ly/ (25-30)。
[0009]6、樓蓋空腹內可作空調管線、電氣管線等設備層使用，進一步降低樓層厚度，從而降低建筑層高。
[0010]7、提供一種U型鋼、混凝土組合正交斜放空間網格盒式結構的制作方法。
[0011]為解決以上問題，本發明采用以下技術方案:u型鋼、混凝土組合正交斜放空間網格盒式結構，其特征在于:建筑物樓蓋空腹梁兩端的上、下弦與其周邊鋼筋混凝土網格式框架柱剛性連接；
建筑物樓蓋周邊為等腰三角形網格，中間沿周邊45°夾角為正方形空腹網格；周邊等腰三角形直角邊尺寸a與等腰三角形斜邊長al為a=al X sin45°關系，即周邊網格al確定后，內部沿45°方向方形網格a尺寸確定；
所述建筑物樓蓋由下弦和上弦通過鋼筋混凝土剪力鍵連接而成，下弦由U型鋼構件和U型鋼構件槽內的鋼筋混凝土層構成。
[0012]一種優化方案，建筑物樓蓋為長邊(Lx)與短邊(Ly即跨度)之比L X/Ly> 1.5的窄長形平面，跨度Ly > 30m。
[0013]進一步地，空腹梁其上弦截面為T形，其下弦截面為矩形，其剪力鍵凈高Iitl與其凈寬B之比hQ/B< 1
[0014]進一步地，所述U型鋼構件由U型截面鋼板連接而成，U型截面鋼板兩端底部具有延長部，該延長部為等腰三角形。
[0015]進一步地，所述在下弦的網格交叉點處U型鋼構件的上下兩邊設有上連接板和下連接板，并且上連接板和下連接板通過高強度螺栓與該網格交叉點處的四個U型截面鋼板連接為一體。
[0016]進一步地，所述在下弦網格交叉點處四個U型截面鋼板的槽內設置有十字形剪力鋼筋。
[0017]進一步地，所述在下弦網格交叉點處四個U型截面鋼板的槽內設置有下弦受力鋼筋及箍筋。
[0018]基于以上所述U型鋼、混凝土組合正交斜放空間網格盒式結構，該U型鋼、混凝土組合正交斜放空間網格盒式結構的制作方法包括以下步驟:
第一步，施工現場平整及基礎施工的同時，在工廠加工U型鋼板及拼接板并打孔； 第二步，支設鋼筋混凝土網格式墻架鋼筋及模板，然后施工混凝土；
第三步，現場澆制鋼筋混凝土網格式墻架的同時，架設第一層樓蓋的U型鋼板網格模板，將工廠加工的U型鋼放在網格下弦位置，采用高強螺栓等強連接，它代替空腹網格下弦的底模及側模，形成整體后，U型鋼又是承受拉力構件；
第四步，綁扎正交斜放空腹網格樓蓋的鋼筋；
第五步，在正交斜放空腹樓蓋剪力鍵頂部留洞處，現場澆筑空腹樓蓋及網格墻架柱的擴大頭標高位置混凝土，確保混凝土梁與柱在節點處剛性連接；
第六步，養護后拆支撐形成結構整體。
[0019]本發明采用以上技術方案，與現有技術相比，具有以下優點:
1、能滿足高規(GB50011-2010)要求，解決了窄長形平面多層跨度大(Ly > 30m)建造困難的問題，達到節約土地，節約工程造價的要求。
[0020]2、控制了樓蓋下弦混凝土裂縫開展，大跨度混凝土空腹樓蓋，當跨度大于30m以后，下弦網格使內力分布均勻，U型鋼包裹下弦與混凝土一起參加工作，下弦在拉力作用下由U型鋼板承擔拉力，可以控制下弦混凝土裂縫開展在規范規定的范圍內。
[0021]3、大幅度地提高結構的抗側剛度，單跨多層大跨度公共與工業建筑，若采用常規鋼框架，其抗測剛度差，其頂點側位不滿足規范規定的限值(1/550)，采用空間網格盒式結構后其抗測剛度大幅度提高，如湖南湘潭市九華工業園區單跨四層L=24m總高度H=23.8m，其屋頂側移1/1227，是規范控制值2.23倍。
[0022]4、大幅度地提尚結構的滯廻性和延性，可以提尚30%ο
[0023]5、減小樓蓋的厚度，h=Ly/ (25-30)。
[0024]6、樓蓋空腹內可作空調管線、電氣管線等設備層使用，進一步降低樓層厚度，從而降低建筑層高。
[0025]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
【附圖說明】
[0026]附圖1為三層大跨度體育訓練館的樓蓋球場布置平面圖；
附圖2為三層大跨度體育訓練館的屋頂網球場布置；
附圖3為本發明實施例中U型鋼、混凝土正交斜放組合空腹樓蓋的網格布置簡圖； 附圖4為本發明實施例中窄長形樓蓋周邊柱網的豎向網格式框架結構圖；
附圖5為本發明實施例中U型鋼、混凝土組合正交斜放空腹梁與網格式框架柱交匯節點構造簡圖；
附圖6為本發明實施例中橫向的正交斜放空腹樓蓋的空腹梁與豎向網格式框架柱形成的空間網格盒式結構圖；
附圖7為本發明實施例中U型鋼、混凝土組合正交斜放空腹梁沿Xl方向(或x2)網格盒式結構剖面圖。
【具體實施方式】
[0027]下面以圖1、2所示單跨三層體育訓練館為例進行說明，跨度Ly=36m，長度Lx=72m，每層面積2592m2，若仍按常規單層大跨度(2592m2X 4)，占地15.57畝，采用多層大跨