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CN105421638A - 一种悬挂夹层结构及其施工方法 - Google Patents

一种悬挂夹层结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

一种悬挂夹层结构及其施工方法，该悬挂夹层结构包括上层结构构件、悬挂吊件和夹层楼板，所述悬挂吊件的上端部通过上连接装置连接上层结构构件，悬挂吊件的下端部通过下连接装置固定吊接夹层楼板，所述夹层楼板上预留有与框架柱的轮廓相适应、使框架柱穿过夹层楼板得以保持两者脱离的洞口，所述洞口与框架柱之间的缝隙内填塞有缓冲材料。该施工方法包括确定夹层方案和确定夹层荷载、制作上连接装置、制作悬挂吊件、在夹层楼板上预留洞口、悬挂吊件与夹层楼板连接、在夹层楼板与框架柱之间的缝隙内填塞缓冲材料等步骤。本发明简化了结构设计，降低了设计难度，避免了上下楼层刚度、承载力突变带来的不利抗震因素，降低了成本，提高工作效率。

Description

一种悬挂夹层结构及其施工方法
技术领域
本发明属于建筑结构领域，特别是一种建筑夹层的悬挂结构及其施工方法。
背景技术
目前，在民用高层建筑、办公楼和电子医药等工业厂房中，经常由于功能需要设置层高不超过2.2m的设备夹层和局部技术夹层。例如为避免上下楼层使用功能的冲突，下层厨房的上层是卫生间，下层变电所的上层是空调机房等，需要设置防水硬吊顶，这时夹层设计成刚性混凝土夹层。因此刚性混凝土夹层的设计已经成为一种不可避免的普遍现象。
这种刚性混凝土夹层实际上也是一层标准结构楼板，与框架柱也需要进行刚性连接，导致了上下楼层刚度、承载力突变，甚至形成短柱，给框架和框剪结构的抗震设计造成很大难度，也造成了经济成本的增大。
大部分设计者对这种刚性混凝土夹层利用软件设计时，都需要作为单独的一层来建模，建模复杂而且容易出错，计算结果也难以满足规范要求，经常通过增大截面和配筋来控制楼层刚度的突变、位移比的超限和承载力的不足，这种做法在增加设计难度的同时降低了结构的抗震性能，也增加了经济成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种悬挂夹层结构及其施工方法，要解决设置刚性混凝土夹层存在的上下楼层刚度、承载力突变，设计过程复杂难度大易出错，难以满足规范要求，降低了结构的抗震性能，增加了经济成本的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种悬挂夹层结构，夹设在框架柱的周围、上下两层结构之间，包括上层结构构件、悬挂吊件和夹层楼板，所述悬挂吊件的上端部通过上连接装置连接上层结构构件，悬挂吊件的下端部通过下连接装置固定吊接夹层楼板，所述夹层楼板上预留有与框架柱的轮廓相适应、使框架柱穿过夹层楼板得以保持两者脱离的洞口，所述洞口与框架柱之间的缝隙内填塞有缓冲材料。
所述上层结构构件为上层框架梁，所述上连接装置预埋于上层结构构件的底部或侧部。
所述上层结构构件为上层框架梁，该框架梁为钢梁或混凝土梁，所述上连接装置预埋于上层结构构件的底部或侧部。
所述悬挂吊件与夹层楼板之间还设有夹层梁，夹层楼板铺设于夹层梁上，所述夹层梁为钢梁或混凝土梁。
所述悬挂吊件为钢吊柱、钢吊杆、钢吊筋或钢丝绳。
所述夹层楼板为混凝土楼板或压型钢板混凝土组合楼板。
所述缓冲材料为软木或泡沫。所述悬挂吊件为钢吊柱，悬挂吊件的上端部通过上连接装置连接上层结构构件，所述夹层楼板为压型钢板混凝土组合楼板，包括楼板钢梁、压型钢板和楼面混凝土，所述夹层梁即楼板钢梁。
所述上连装置包括由上至下依次连接的一组吊头、一组吊杆、预埋板和第一竖吊板，所述吊头和吊杆数量相等，所述吊头为矩形板，吊头的下侧中心分别与吊杆的上端连接，吊杆的下端均布于预埋板上并分别与预埋板的上侧连接，所述预埋板的下侧表面与第一竖吊板的上端侧面居中连接，所述吊头、吊杆和预埋板预埋于上层结构构件的底部，并且预埋板的下侧表面与上层结构构件的下侧表面平齐，所述第一竖吊板与钢吊柱的上端部的腹板贴合并通过第一螺栓连接。
所述下连接装置为第二竖吊板并且连接于楼板钢梁的上表面，第二竖吊板与钢吊柱的下端部的腹板贴合并通过第二螺栓和焊缝连接。
所述压型钢板混凝土组合楼板的洞口位于相邻两道楼板钢梁之间，组合压型钢板的下侧、洞口的四周围合固定有洞口的加强主梁和加强次梁，所述加强主梁的两端分别固定连接于相邻两道楼板钢梁上，所述加强次梁的两端分别固定连接于加强主梁上。
所述楼板钢梁的上侧焊有两排抗剪栓钉，相邻两块压型钢板的端面均接缝搭接于楼板钢梁的上侧。
所述压型钢板内设有下受力筋，下受力筋的端部位于楼板钢梁上方的长度大于压型钢板在楼板钢梁上的搭接长度和抗剪栓钉的直径三者之和，相邻两块压型钢板的接缝上方设有长度大于接缝宽度的上受力筋，所述压型钢板的上侧浇筑有包裹下受力筋和上受力筋的面层混凝土。
一种悬挂夹层结构的施工方法，施工步骤如下：
步骤一，确定夹层方案和确定夹层荷载，进行悬挂夹层结构的设计；
步骤二，制作上连接装置并预埋于上层结构构件内；
步骤三，制作悬挂吊件，并通过上连接装置将悬挂吊件吊接于上层结构构件上；
步骤四，在悬挂吊件的底部连接下连接装置；
步骤五，在夹层楼板上预留洞口；
步骤六，使用下连接装置将悬挂吊件与夹层楼板连接，框架柱通过洞口穿过夹层楼板；
步骤七，在夹层楼板与框架柱之间的缝隙内填塞缓冲材料。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明适用于钢筋混凝土结构中由于功能需要设置的层高较常规层高低很多的设备夹层和局部技术夹层结构的处理，设计了一种与上部结构构件的连接的悬挂吊杆，悬挂吊杆吊挂夹层楼板，使得夹层与主体结构脱开形成洞口，洞口与主体结构之间填塞缓冲材料，减少了夹层对主体结构的影响。
本发明的悬挂吊杆布置在整个柱网内，吊点较多，可以有效减小梁高，增加有效高度。
本发明简化了结构设计，降低了设计难度，避免了上下楼层刚度、承载力突变带来的不利抗震因素，降低了成本，提高工作效率。
本发明适用于设备管道夹层和局部防水硬吊顶。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的结构示意简图。
图2是图1中B-B剖面的平面布置图。
图3是实施例中上连接装置连接上层结构构件和悬挂吊件的示意图。
图4是图3中连接装置的结构示意图。
图5是图4的俯视结构示意图。
图6是夹层楼板的拼缝结构示意图。
图7是实施例中下连接装置连接楼板钢梁的结构示意图。
图8是图7的俯视结构示意图。
图9是洞口加强结构示意图。
图10是压型钢板与框架柱间缓冲材料的结构示意图。
附图标记：1－上层结构构件、2－上连接装置、2.1－吊头、2.2－吊杆、2.3－预埋板、2.4－第一竖吊板、3－悬挂吊件、4－下连接装置、5－夹层楼板、5.1－楼板钢梁、5.2－压型钢板、5.3－楼面混凝土、5.4－下受力筋、5.5－上受力筋、6－框架柱、7－洞口、8－第一螺栓、9－第二螺栓、10－加强主梁、11－加强次梁、12－抗剪栓钉、13－缓冲材料、14－腹板、15－连接栓钉、16－焊缝。
具体实施方式
实施例参见图1-2所示，一种悬挂夹层结构，夹设在框架柱6的周围、上下两层结构之间，包括上层结构构件1、悬挂吊件3和夹层楼板5，所述悬挂吊件3的上端部通过上连接装置2连接上层结构构件1，悬挂吊件3的下端部通过下连接装置4固定吊接夹层楼板5，所述夹层楼板5上预留有与框架柱6的轮廓相适应、使框架柱穿过夹层楼板得以保持两者脱离的洞口7，参见图10所示，所述洞口7与框架柱之间的缝隙内填塞有缓冲材料13。
参见图2所示，本实施例中，所述悬挂柱柱网的柱距与框架柱柱网的柱距相等均为a，悬挂柱柱网的跨度D是2倍于悬挂柱与临近的框架柱之间的距离d，即D=2d。
所述上层结构构件1为上层框架梁，该框架梁为钢梁或混凝土梁，所述上连接装置2预埋于上层结构构件1的底部或侧部。
所述悬挂吊件与夹层楼板之间还设有夹层梁，夹层楼板铺设于夹层梁上，所述夹层梁为钢梁或混凝土梁。
所述悬挂吊件为钢吊柱、钢吊杆、钢吊筋或钢丝绳。
所述夹层楼板为混凝土楼板或压型钢板混凝土组合楼板。
所述缓冲材料13为软木或泡沫。
本实施例中上层结构构件1为上层框架梁，上连接装置2预埋于上层结构构件1的底部或侧部。
所述悬挂吊件与夹层楼板之间还设有夹层梁，所述夹层梁通过下连接装置与悬挂吊件连接，夹层楼板铺设于夹层梁上。
本发明可以有以下多种不同的具体做法，考虑到对于悬挂夹层结构一般是二次施工，为方便施工，本实施例采用了钢吊柱和压型钢板混凝土组合楼板。
参见图3-5所示，所述悬挂吊件3为钢吊柱，悬挂吊件3的上端部通过上连接装置2连接上层结构构件1。
参见图6所示，所述夹层楼板5为压型钢板混凝土组合楼板，包括楼板钢梁5.1、压型钢板5.2和楼面混凝土5.3，所述夹层梁即楼板钢梁5.1。
参见图3-5所示，所述上连接装置2包括由上至下依次连接的一组吊头2.1、一组吊杆2.2、预埋板2.3和第一竖吊板2.4，所述吊头2.1和吊杆2.2数量相等，所述吊头2.1为矩形板，吊头2.1的下侧中心分别与吊杆2.2的上端连接，吊杆2.2的下端均布于预埋板2.3上并分别与预埋板2.3的上侧连接，所述预埋板2.3的下侧表面与第一竖吊板2.4的上端侧面居中连接，所述吊头2.1、吊杆2.2和预埋板2.3预埋于上层结构构件1的底部，并且预埋板2.3的下侧表面与上层结构构件1的下侧表面平齐，所述第一竖吊板2.4与钢吊柱的上端部的腹板14贴合并通过第一螺栓8连接。
参见图7-8所示，所述下连接装置4为第二竖吊板并且连接于楼板钢梁5.1的上表面，第二竖吊板与钢吊柱的下端部的腹板14贴合并通过第二螺栓9和焊缝16连接，使得钢吊柱的下端与楼板钢梁5.1之间连接。
参见图9所示，所述压型钢板混凝土组合楼板的洞口7位于相邻两道楼板钢梁5.1之间，组合压型钢板的下侧、洞口的四周围合固定有洞口的加强主梁10和加强次梁11，所述加强主梁10的两端分别固定连接于相邻两道楼板钢梁5.1上，所述加强次梁11的两端分别固定连接于加强主梁10上，所述压型钢板5.2与加强主梁10和加强次梁11之间还分别通过连接栓钉15连接。
参见图6所示，所述楼板钢梁5.1的上侧焊有两排抗剪栓钉12，相邻两块压型钢板5.2的接缝端面均搭接于楼板钢梁5.1的上侧。
所述压型钢板5.2内设有下受力筋5.4，下受力筋5.4的端部位于楼板钢梁5.1上方的长度M大于压型钢板5.2在楼板钢梁5.1上的搭接长度和抗剪栓钉12的直径三者之和N，相邻两块压型钢板5.2的接缝上方设有长度大于接缝宽度的上受力筋5.5，所述压型钢板5.2的上侧浇筑有包裹下受力筋5.4和上受力筋5.5的面层混凝土。
与本实施例相似，具体实践中悬挂吊件可以为钢吊杆，夹层楼板可以为混凝土板，夹层梁为混凝土梁，连接装置为预埋件，钢吊杆的下端部与预埋于混凝土梁板内的预埋件固定连接。
悬挂吊件也可以为混凝土柱，夹层楼板可以为混凝土板，夹层梁为混凝土梁，三者为一体浇筑成型。
依次类推，作为优选，吊挂柱可以灵活布置，尽量采用钢柱或者预制混凝土柱，也可以是钢丝绳。夹层梁可以为钢梁、混凝土梁或者不设置夹层梁，直接采用夹层板。各个构件之间的固定连接均可以为焊接、栓接或者其它机械连接。
一种悬挂夹层结构的施工方法，施工步骤如下：
步骤一，确定夹层方案和确定夹层荷载，进行悬挂夹层结构的设计；
步骤二，制作上连接装置2并预埋于上层结构构件1内；
步骤三，制作悬挂吊件3，并通过上连接装置2将悬挂吊件3吊接于上层结构构件1上；
步骤四，在悬挂吊件3的底部连接下连接装置4；
步骤五，在夹层楼板5上预留洞口7；
步骤六，使用下连接装置4将悬挂吊件3与夹层楼板5连接，框架柱6通过洞口7穿过夹层楼板5；
步骤七，在夹层楼板5与框架柱6之间的缝隙内填塞缓冲材料13。
本发明的夹层顶板恒荷载：除板自重外，还考虑了0.4KN/m2抹灰面层和0.5KN/m2的吊挂荷载，板活荷载为2KN/m2。
本发明的悬挂夹层结构适用于层高不大于2.2m，柱网不大于9m×9m，活荷载不大于2KN/m2的夹层设计中，当超出该范围时，需要设计者自行复核。可将夹层当做荷载施加在夹层顶的梁上，将会大大简化结构设计。
使用时可根据实际工程的框架柱柱网尺寸来直接选用悬挂夹层结构的平面布置以及节点做法。
本发明特别适用于医药厂房。医药厂房的特点是层数大多为2～4层，层高通常为6～8m，空调机房和电气用房面积较大，吊挂管道多，基本上每个厂房都会设计有局部夹层。随着医药工程的设计市场将会越来越广阔，而医药厂房层高大、水电用房面积大的特点决定了厂房中的夹层设置成为不可避免的现象。因此本发明在医药厂房的设备管道夹层和局部防水硬吊顶设计中将得到广泛应用。

Claims (9)

1.一种悬挂夹层结构，夹设在框架柱（6）的周围、上下两层结构之间，其特征在于：包括上层结构构件（1）、悬挂吊件（3）和夹层楼板（5），所述悬挂吊件（3）的上端部通过上连接装置（2）与上层结构构件（1）连接，悬挂吊件（3）的下端部通过下连接装置（4）固定吊接夹层楼板（5），所述夹层楼板（5）上预留有与框架柱（6）的轮廓相适应、使框架柱穿过夹层楼板得以保持两者脱离的洞口（7），所述洞口（7）与框架柱（6）之间的缝隙内填塞有缓冲材料（13）。
2.根据权利要求1所述悬挂夹层结构，其特征在于：所述上层结构构件（1）为上层框架梁，该框架梁为钢梁或混凝土梁，所述上连接装置（2）预埋于上层结构构件（1）的底部或侧部。
3.根据权利要求1所述悬挂夹层结构，其特征在于：所述悬挂吊件与夹层楼板之间还设有夹层梁，夹层楼板铺设于夹层梁上，所述夹层梁为钢梁或混凝土梁。
4.根据权利要求1所述悬挂夹层结构，其特征在于：所述悬挂吊件为钢吊柱、钢吊杆、钢吊筋或钢丝绳。
5.根据权利要求1所述悬挂夹层结构，其特征在于：所述夹层楼板为混凝土楼板或压型钢板混凝土组合楼板。
6.根据权利要求1所述悬挂夹层结构，其特征在于：所述缓冲材料（13）为软木或泡沫。
7.根据权利要求1-6任意一项所述悬挂夹层结构，其特征在于：所述悬挂吊件（3）为钢吊柱，悬挂吊件（3）的上端部通过上连接装置（2）连接上层结构构件（1），所述夹层楼板（5）为压型钢板混凝土组合楼板，包括楼板钢梁（5.1）、压型钢板（5.2）和楼面混凝土（5.3），所述夹层梁即楼板钢梁（5.1）；
所述上连接装置（2）包括由上至下依次连接的一组吊头（2.1）、一组吊杆（2.2）、预埋板（2.3）和第一竖吊板（2.4），所述吊头（2.1）和吊杆（2.2）数量相等，所述吊头（2.1）为矩形板，吊头（2.1）的下侧中心分别与吊杆（2.2）的上端连接，吊杆（2.2）的下端均布于预埋板（2.3）上并分别与预埋板（2.3）的上侧表面连接，所述预埋板（2.3）的下侧表面与第一竖吊板（2.4）的上侧端面居中连接，所述吊头（2.1）、吊杆（2.2）和预埋板（2.3）预埋于上层结构构件（1）的底部，并且预埋板（2.3）的下侧表面与上层结构构件（1）的下侧表面平齐，所述第一竖吊板（2.4）与钢吊柱的上端部的腹板（14）贴合并通过第一螺栓（8）连接；
所述下连接装置（4）为第二竖吊板并且连接于楼板钢梁（5.1）的上表面，第二竖吊板与钢吊柱的下端部的腹板（14）贴合并通过第二螺栓（9）和焊缝（16）连接。
8.根据权利要求7所述悬挂夹层结构，其特征在于：所述压型钢板混凝土组合楼板的洞口（7）位于相邻两道楼板钢梁（5.1）之间，组合压型钢板的下侧、洞口的四周围合固定有洞口的加强主梁（10）和加强次梁（11），所述加强主梁（10）的两端分别固定连接于相邻两道楼板钢梁（5.1）上，所述加强次梁（11）的两端分别固定连接于加强主梁（10）上；
所述楼板钢梁（5.1）的上侧焊有两排抗剪栓钉（12），相邻两块压型钢板（5.2）的接缝端面均搭接于楼板钢梁（5.1）的上侧,
所述压型钢板（5.2）内设有下受力筋（5.4），下受力筋（5.4）的端部位于楼板钢梁（5.1）上方的长度大于压型钢板（5.2）在楼板钢梁（5.1）上的搭接长度和抗剪栓钉（12）的直径三者之和，相邻两块压型钢板（5.2）的接缝上方设有长度大于接缝宽度的上受力筋（5.5），所述压型钢板（5.2）的上侧浇筑有包裹下受力筋（5.4）和上受力筋（5.5）的面层混凝土。
9.一种根据权利要求1-8所述悬挂夹层结构的施工方法，其特征在于，施工步骤如下：
步骤一，确定夹层方案和确定夹层荷载，进行悬挂夹层结构的设计；
步骤二，制作上连接装置（2）并预埋于上层结构构件（1）内；
步骤三，制作悬挂吊件（3），并通过上连接装置（2）将悬挂吊件（3）吊接于上层结构构件（1）上；
步骤四，在悬挂吊件（3）的底部连接下连接装置（4）；
步骤五，在夹层楼板（5）上预留洞口（7）；
步骤六，使用下连接装置（4）将悬挂吊件（3）与夹层楼板（5）连接，框架柱（6）通过洞口（7）穿过夹层楼板（5）；
步骤七，在夹层楼板（5）与框架柱（6）之间的缝隙内填塞缓冲材料（13）。
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