空腹夹层板楼盖网格选型探讨

朱鹏昊��

摘要：空腹夹层板楼盖作为一种由交叉网格组成的空间结构，从诞生至今已有二十多年的历史，在实际工程中得到了广泛的推广应用。基于空腹夹层板的构成，从不同类型网格的适用范围，构造特点，应用情况等来介绍空腹夹层板的网格划分形式，进而为空腹夹层板楼盖的网格选型提供参考。

关键词：空腹夹层板楼盖；网格形式；构造特点

中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.29.094

1空腹夹层板楼盖的发展和基本构成

空腹夹层板的雏形最初来源于空腹网架结构，马克俭院士等人经过多次的实验研究，在上世纪90年代首先将钢筋混凝土空腹夹层板楼盖结构应用于原“贵州工业大学工业设计综合楼”四层砖混结构。随后在2005年编制了地区性技术规程《钢筋混凝土空腹夹层板楼盖结构技术规程》，其后又相继开发出U型钢-混凝土空腹型组合楼盖和钢空腹夹层板楼盖，并应用到了多种大跨度楼盖中。无论哪种材料类型的空腹夹层板，其结构的基本构成主要都是由两层密肋楼盖通过剪力键连接而共同工作，构件主要包括，下肋层薄板、下肋、剪力键、上肋和上肋层薄板。如图1所示。

2空腹夹层板楼盖的网格形式

2.1正交正放网格

2.1.1适用范围

当结构平面为矩形或方形，且其边长比（长边/短边）小于或等于1.5 时，可采用正交正放网格形式的楼盖。

2.1.2构造特点和工程应用

其内部网格和周边网格均为规则的矩形或正方形网格，网格长边与短边之比小于1.2，每个柱网内网格数≥5，确保结构具有网格板的力学特性。早期的空腹夹层板绝大多数都是正交正放的方网格造型。如图2所示，某工程采用正交正放预应力混凝土空腹夹层板楼盖，工程平面为46000mm×32000mm，网格尺寸为2000mm×2000mm。

2.2正交斜放网格

2.2.1适用范围

当结构平面为矩形，且其边长比（长边/短边）大于或等于1.5 时，可采用正交斜放网格形式的楼盖。

2.2.2构造特点和工程应用

其内部网格主要为正方形网格，周边为等腰三角形网格，其受力特性较好，而且节省材料。如图3所示某工程采用正交斜放的网格形式，工程平面为42000×24000，周围三角形直角边网格尺寸为3000mm，内部正方形网格尺寸为2121mm×2121mm。

2.3三向网格

2.3.1适用范围

当建筑楼盖平面为三角形、正六边形或接近正六边形、圆形时，可采用三向网格。

2.3.2构造特点和工程应用

所有网格均为等边三角形网格，且其对角线跨度等于2倍周边边长，剪力键截面可采用六边形。如图4所示，某工程建筑平面为正六边形，采用三向网格的楼盖，网格尺寸为3000mm，周边边长为18000mm。

2.4双重网格

2.4.1适用范围

对于跨度在18m～30m 的樓盖，且要求有多重网格类型时，可采用双重网格，一般用于矩形平面，双重网格主要有蜂窝型和正交斜放下肋抽空型两种形式。

2.4.2构造特点和工程应用

双重网格实质是把正交斜放或三向相交网格的下肋抽空，从而构成新的网格形式，它克服了常规的方网格造型，有多种网格选型，且不受长短边之比的限制。空腹梁的网格边长宜大于或等于3m，上肋层的密肋梁网格边长比宜小于或等于1.5。此双重网格形式主要用于钢筋混凝土双重网格结构。

（1）蜂窝型双重网格

下肋内部网格（大网格）单元主要由正六边形和等边三角形组成，周边由五边形，梯形，等腰三角形网格组成，下肋网格均为两向交叉。上肋网格单元均为三角形，大部分为等边三角形，部分为等腰及直角三角形网格，且为三向交叉。剪力键为正六边形，边长等于下肋的宽度。如图5所示，某工程采用蜂窝型双重网格，黑点为剪力键位置。

图5蜂窝型空腹夹层板上下肋平面布置图

（2）正交斜放下肋抽空型双重网格

上、下肋网格空腹梁均正交斜放，下部网格面积是上部网格面积的4倍，除了下肋交叉点设置剪力键外，交叉点之间也要设置剪力键。剪力键为正方形，边长等于下肋宽度。如图6所示，某工程采用正交斜放下肋抽空型网格，黑点为剪力键位置。

图6正交斜放下肋抽空型空腹夹层板上下肋平面布置图

2.5混合型网格

2.5.1适用范围

当大跨度窄长形平面（Lx/Ly>1.5）楼盖，此时仍是“单向受力板”的力学模型时，且柱网一定，由于长短边无相同的公约数，无法采用“正交斜放”空腹网格或“斜交斜放”空腹网格来划分楼盖，这时就可以通过混合型网格解决这个问题，其实质是正交斜放网格和斜交斜放网格组成混合网格来划分楼盖，并已申请相关专利。

2.5.2构造特点和工程应用

其内部网格单元由四边形，平行四边形，正方形三种组成，周边的等腰三角形网格，其夹角除了450外，尚有部分大于450夹角和小与450夹角的等腰三角形网格出现。如图7所示，某工程的柱网已定，楼盖部分长边Lx=15×3=45m，短边（跨度边）Ly=4×3+4=16m（由此可看出长短边无公约数），无法采用常规的空腹夹层板楼盖网格形式，可用此混合型楼盖解决这个问题。

图7混合型网格空腹夹层板平面布置图

3结语

本文结合工程实践通过对空腹夹层板常用网格形式的一些探讨，为空腹夹层板的网格选型提供了更为清晰的方案。当然，在实际工程中空腹夹层板的网格选型应综合考虑楼盖形状，柱网的布置和尺寸，荷载大小，建筑要求等多种因素，不拘泥于上文所述，如在实际工程中不规则的平面建筑也有使用正交正放、正交斜放的网格形式。随着不断的发展，定有新的更加合理的网格结构形式出现。

参考文献

[1]马克俭，张华刚，郑涛. 新型建筑空间网格结构理论与实践[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2006.

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[3]马克俭，张华刚，肖建春，卢亚琴，柏川. 钢筋混凝土空间网格结构[J]. 建筑结构学报，2008，（S1）：239245.

[4]马克俭. 大跨度装配式混合型钢空腹夹层板楼盖及制作方法：中国，201710005411.3[P].2017-05-17.endprint