新型立体钢筋桁架以及制作方法与流程

本发明属于建筑结构的一种立体钢筋桁架和方法，具体可将连续的钢筋组合成空间的钢筋桁架以及制作方法，形成具备良好的受力性能的板式构件的骨架。

背景技术：

1、近年来，随着我国钢铁产量的不断增长与国家对装配式建筑的推广，钢筋桁架的加工已经实现了机械自动化，通过自动化设备对桁架杆件进行自动裁切、弯折并自动焊接连接。其应用于楼板时，可以做到钢筋排列间距均匀、混凝土保护层厚度一致，提高了楼板的施工质量，并减少了现场钢筋绑扎工程量，进而可以加快施工进度，增加施工安全保证，实现文明施工。

2、钢筋桁架也被广泛的应用于其它建筑部品部件中。

3、目前的钢筋桁架多为一根上弦钢筋、两根下弦钢筋和两根腹杆钢筋组合而成，呈三角形桁架。三角桁架的优点是能形成空间稳定结构，缺点是下弦钢筋和腹杆钢筋用钢量大；所形成的构件为单向承担竖向荷载，承载能力有限，变形较大，与相邻板件的变形容易产生较大差异。

4、也有双向钢筋桁架在少量应用。其实现方法是先把由一根上弦钢筋、一根下弦钢筋和一根腹杆钢筋组成的平面桁架加工成高度不同的两组，然后把高度较低的平面桁架从高度较高的平面桁架的腹杆和弦杆之间穿入形成两个相互垂直形成网格状的双向桁架。这种方法对两个方向不同高度的桁架的精度要求过高，且由平面桁架组装成双向桁架时的加工效率低下，对于两个方向的桁架钢筋的焊接工况极为不利，不是一种容易实现的方式。

技术实现思路

1、为避免现有双向钢筋桁架难以实现的不足，本发明提出了一种新型立体钢筋桁架，用以更好地解决双向钢筋桁架的可靠实现，便于设备实现自动化高效率加工，可显著降低对桁架的加工精度的要求，提高空间式钢筋桁架的连接点的可靠度。

2、本发明的技术方案如下：

3、一、一种新型立体钢筋桁架：

4、包括分别位于上方、下方且平行布置、双向布置的的上、下弦钢筋层以及连接在上弦钢筋层和下弦钢筋层之间的腹杆钢筋层；上弦钢筋层和下弦钢筋层分别位于位于上方、下方，上弦钢筋层和下弦钢筋层之间通过腹杆钢筋层连接成一体。

5、上弦钢筋层和下弦钢筋层均具有上下两根钢筋的交叠处，上弦钢筋层中的每一交叠处经腹杆钢筋和相邻的下弦钢筋层中的一交叠处连接，即腹杆钢筋的两端分别连接到上弦钢筋层中的交叠处和下弦钢筋层中的交叠处连接，使得在上、下弦钢筋层之间形成由数个以腹杆钢筋作为侧边棱构成的四棱锥钢筋体结构。

6、具体地，所述的上弦钢筋层/下弦钢筋层内均主要由上下两层且相互垂直交叉的弦钢筋阵列紧密层叠构成，上下两层的弦钢筋阵列之间焊接；

7、所述的腹杆钢筋层主要有多根非竖直或者水平的、倾斜的腹杆钢筋构成，上下两层弦钢筋阵列在交叠处连接腹杆钢筋层的腹杆钢筋；

8、上弦钢筋层中上下两层弦钢筋阵列的每一交叠处经腹杆钢筋和相邻的下弦钢筋层中上下两层弦钢筋阵列的一交叠处连接固定，即腹杆钢筋的两端分别连接到上弦钢筋层中上下两层弦钢筋阵列的交叠处和下弦钢筋层中上下两层弦钢筋阵列的交叠处连接。

9、具体地，所述的上弦钢筋层/下弦钢筋层的上下两层弦钢筋阵列在每一交叠处均连接有四根腹杆钢筋，且四根不同的腹杆钢筋的一端均连接到该交叠处。

10、每层弦钢筋阵列均主要由多根弦钢筋在同一平面平行等间隔排布构成，且上下两层的弦钢筋阵列的弦钢筋相互垂直。

11、上弦钢筋层/下弦钢筋层各自内的上下弦钢筋阵列的弦钢筋相正交垂直布置且在正交垂直的交叉位置接触交叠形成交叠处，每个交叠处焊接。同一弦钢筋层中，上下弦钢筋阵列的弦钢筋在空间上形成交叠并连接。

12、具体地，所述的四棱锥钢筋体是由腹杆钢筋作为侧边棱、以上弦钢筋层/下弦钢筋层中的弦钢筋为底边棱的四棱锥钢筋体。

13、所述的四棱锥钢筋体分为正置四棱锥钢筋体和倒置四棱锥钢筋体，正置四棱锥钢筋体是由腹杆钢筋作为侧边棱、以下弦钢筋层中的弦钢筋为底边棱的四棱锥，倒置四棱锥钢筋体是由腹杆钢筋作为侧边棱、以上弦钢筋层中的弦钢筋为底边棱的四棱锥。

14、具体地，沿上下方向将上弦钢筋层和下弦钢筋层之间投影到和弦钢筋阵列平行的同一平面，上弦钢筋层相邻位于方形四角的四个交叠处的中心均布置一个下弦钢筋层的一个交叠处，也可以说下弦钢筋层的每个交叠处均位于上弦钢筋层相邻围成一个方形四角的四个交叠处的中心，同时下弦钢筋层相邻位于方形四角的四个交叠处的中心均布置一个上弦钢筋层的一个交叠处，也可以说上弦钢筋层的每个交叠处均位于下弦钢筋层相邻围成一个方形四角的四个交叠处的中心。

15、具体地，上弦钢筋层中的每个交叠处均经四根腹杆钢筋分别与沿上下方向投影到同一平面的、在下弦钢筋层中紧相邻的四个交叠处进行连接，连接具体是焊接，形成一个正置四棱锥钢筋体；

16、同时下弦钢筋层中的每个交叠处均经四根腹杆钢筋分别与沿上下方向投影到同一平面的、在上弦钢筋层中紧相邻的四个交叠处进行连接，连接具体是焊接，形成一个倒置四棱锥钢筋体。

17、实际情况下可以说，上、下弦钢筋层之间的空间是由正置四棱锥钢筋体和倒置四棱锥钢筋体同时沿两个相互垂直正交方向连续紧密交替排布填充构成，这样最终形成的立体钢筋桁架是沿两个相互垂直正交方向都是完整的立体钢筋桁架形式。

18、上述结构下，相邻弦钢筋相互之间有可靠连接，四种不同高度的弦钢筋1-4相互之间有可靠连接。

19、具体地，连接到同一交叠处的四根腹杆钢筋以及四根腹杆钢筋另一端所连接的四根弦钢筋共同形成四棱锥钢筋体。

20、具体地，连接到上弦钢筋层的同一交叠处的四根腹杆钢筋以及四根腹杆钢筋另一端所连接的下弦钢筋层的四根弦钢筋所在段共同形成正置四棱锥钢筋体，连接到下弦钢筋层的同一交叠处的四根腹杆钢筋以及四根腹杆钢筋另一端所连接的上弦钢筋层的四根弦钢筋所在段共同形成倒置四棱锥钢筋体。

21、具体地，所述上弦钢筋层/下弦钢筋层的弦钢筋阵列中的弦钢筋均为沿自身长度方向上完整的钢筋。

22、具体地，所述上弦钢筋层/下弦钢筋层的弦钢筋阵列中的弦钢筋均由单根钢筋构成或多根钢筋合并沿同一直线连接而成。

23、每根腹杆钢筋都是单独独立的一根直线钢筋。沿同一方向的多根腹杆钢筋是以首尾相连焊接构成，从而形成连续杆件，这样使得每根腹杆钢筋的两端均与弦杆钢筋之间产生焊接，即腹杆钢筋与弦杆钢筋之间的连接点更多，连接结构更可靠。

24、具体地，所述上弦钢筋层/下弦钢筋层各自的上下弦钢筋阵列均处于不同的高度，使得在垂直投影面上形成一定间隔的交错布置。

25、具体地，所述上弦钢筋层/下弦钢筋层中，上下两层的弦钢筋阵列可以互换，可以相互交换位置的。

26、具体地，所述的腹杆钢筋可以连接到上弦钢筋层/下弦钢筋层中上层的弦钢筋阵列的弦钢筋或者下层的弦钢筋阵列的弦钢筋，或者在上下层的弦钢筋阵列的弦钢筋在交叠处焊接的情况下也可以连接到交叠处的焊接点处。

27、具体地，所述的上弦钢筋层/下弦钢筋层的上下两层弦钢筋阵列中的弦钢筋是由两根或者更多根直线钢筋平行并列排布组成，多根直线钢筋之间不焊接。

28、本发明可以仅在于建筑楼板、楼梯、凸窗等板式构件中与现场浇筑混凝土、工厂预制混凝土、预装模板等组合的应用，在轻型屋面、楼面、墙面等不浇筑混凝土中的板式构件中作为承载骨架应用。

29、二、新型立体钢筋桁架的制作方法：

30、将一根上弦钢筋和两根下弦钢筋平行布置，两根下弦钢筋位于上弦钢筋的下方两侧，将一根上弦钢筋分别和两根下弦钢筋之间通过主体沿钢筋方向以折线依次首尾连接的多根腹杆钢筋焊接连接成单个呈水平三角柱体的钢筋桁架单元，再将多个这样呈水平三角柱体的钢筋桁架单元在同一个方向上挨紧排布；即使得每相邻两个钢筋桁架各自一根下弦钢筋以平行紧贴排布布置。

31、然后在钢筋桁架单元的上弦钢筋的顶面按一定等间距设置垂直于上弦钢筋的多根弦钢筋，并将每根弦钢筋与上弦钢筋焊接连接且焊接处也是腹杆钢筋上端部和上弦钢筋之间的焊接处，同时腹杆钢筋上端部和上弦钢筋之间的每个焊接处均有一根位于上弦钢筋顶面的弦钢筋和上弦钢筋进行焊接连接；

32、接着在钢筋桁架单元的下弦钢筋的底面按一定等间距设置垂直于下弦钢筋的多根弦钢筋，并将每根弦钢筋与下弦钢筋焊接连接且焊接处也是腹杆钢筋下端部和下弦钢筋之间的焊接处，同时腹杆钢筋下端部和下弦钢筋之间的每个焊接处均有一根位于下弦钢筋底面的弦钢筋和下弦钢筋进行焊接连接；最终形成完整的立体钢筋桁架。

33、所述上弦钢筋层中位于下层的弦钢筋阵列的弦钢筋、下弦钢筋层中位于上层的弦钢筋阵列的弦钢筋可以是由两根平行紧挨固定布置的钢筋组成。

34、本发明上述制造方法中是将腹杆钢筋先行与上下弦钢筋层中更靠近中间的一层弦钢筋阵列进行焊接，这样加工制造下，能够将上下弦钢筋及连续的腹杆钢筋形成三角形断面的桁架形式，更加保证弦杆钢筋的直线度、弦杆钢筋之间的距离控制、腹杆钢筋能采用连续钢筋，带来加工难度的降低、容易实现自动化加工、加工效率的保证等，解决腹杆钢筋不易固定形状不易固定的问题。

35、并且还是先制造成水平三角柱体的钢筋桁架单元，然后再附加焊接上上下弦钢筋层中更远离中间的一层弦钢筋阵列，这样能充分利用三角形柱体的钢筋桁架单位的截面稳定性、直线度以及其刚度，使得附加更远离中间的一层弦钢筋阵列时，能将已完成排布的三角形柱体的钢筋桁架单作为可靠基准面，附加的一层弦钢筋阵列的布置、固定及连接都更容易实现，且整个立体桁架更稳固，受力性能更好，能提高形状和结构的稳定性。

36、而且本发明上述结构是将下弦钢筋层中的位于下层的弦钢筋阵列的原本每根弦钢筋拆分为了两根，这样便于加工成所需的水平三角柱体的钢筋桁架单元，结构也能更稳固，更能保证形状。

37、本发明的有益效果为：

38、1、本发明做法简单，保证了钢筋组装成立体钢筋桁架的技术原理；

39、2、本发明降低了钢筋桁架的加工精度要求，减小了钢筋组装成立体钢筋桁架的难度。

40、3、本发明方便采用机械设备加工，提高生产效率，提高了产品连接节点的可靠度。

41、4，本发明是通过构造创新设置解决了钢筋等线材类工业产品组装成立体桁架的构建方法，解决了连续线材在不需要截成若干段的基础上组合形成板式构件的承载骨架的技术问题，并且采用先加工小尺寸的部品再组装成更大尺寸的构建形式，为自动化加工提出了解决方案。

42、5，本发明的构建方式及制作方法，能够在最大程度上保证板式构件的受力性能，同时兼顾自动化加工的质量和效率。