[發(fā)明專利]一種3D打印混凝土異型無腹筋梁的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011364709.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN112343343B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡建國;杜彩霞;張騫;馮健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): E04G21/00
• 分類號(hào): E04G21/00;E04G21/12;B28B1/00;B28B23/02;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發(fā)明公開了一種3D打印混凝土異型無腹筋梁的方法，所述混凝土異型無腹筋梁構(gòu)件從上自下依次包括矩形翼緣層、曲面腹板層、彎曲鋼筋網(wǎng)層、外部混凝土保護(hù)層四部分；其特征在于，方法為：采用3D打印混凝土技術(shù)依次打印矩形翼緣層、曲面腹板層；然后人工布置彎曲鋼筋層；最后采用3D打印混凝土技術(shù)打印混凝土保護(hù)層。本發(fā)明方法通過造型優(yōu)化，按照梁的受力情況設(shè)置混凝土，節(jié)約了混凝土材料的用量，在打印過程中沿打印方向鋪設(shè)鋼筋，避免了水平筋后安裝時(shí)帶來的施工不便，同時(shí)解決了后安裝時(shí)的鋼筋與混凝土粘結(jié)問題，簡化施工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制作混凝土梁的方法，尤其涉及一種3D打印混凝土異型無腹筋梁的方法。

背景技術(shù)

隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)造型、包裝、制造、建筑、藝術(shù)、醫(yī)學(xué)、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。而3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用研究仍屬于探索階段，受其打印方式的約束，無法在垂直于打印路徑的方向配筋，因此3D打印混凝土的應(yīng)用受到了很大的限制。而3D打印混凝土在節(jié)約材料，降低環(huán)境污染，節(jié)省人力物力等方面有著顯著的優(yōu)勢(shì)，所以尋求其可以實(shí)際應(yīng)用的方式，才可以促進(jìn)其在建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

國內(nèi)外很多專家學(xué)者已經(jīng)就3D打印構(gòu)件做出了一些探索，研究相關(guān)專利發(fā)現(xiàn)，對(duì)于構(gòu)件的打印方式，主要可以分為兩類，一是先打印混凝土外殼，內(nèi)部插入鋼筋后澆筑混凝土，這種方式只適用于形狀規(guī)則的構(gòu)件；二是逐層直接打印，只配置沿打印層方向的鋼筋或不配置鋼筋，這種方式適用于不規(guī)則形狀的構(gòu)件，但對(duì)受力性能有一定限制。國內(nèi)外對(duì)3D打印混凝土構(gòu)件的研究主要為規(guī)則的混凝土剪力墻、框架柱與框架梁，采用的打印方式也集中于第一類打印方式。

異型梁造型自由美觀，在承擔(dān)荷載的同時(shí)起到更好的裝飾作用，且造型通過設(shè)計(jì)更滿足受力特性，能夠節(jié)省不必要的材料。但在傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)制作方法中，受到模板設(shè)置的限制，異型梁的制作困難重重，而3D打印混凝土技術(shù)不需要模板的特點(diǎn)，剛好解決了這個(gè)難題。

因此將3D打印混凝土技術(shù)與異型梁構(gòu)件結(jié)合起來，形成一種應(yīng)用于混凝土異型無腹筋梁構(gòu)件打印的方法，既能解決3D打印混凝土構(gòu)件的應(yīng)用問題，又能擺脫模板的限制，實(shí)現(xiàn)梁造型自由的設(shè)想，節(jié)省資源，減少材料浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，運(yùn)用3D打印混凝土技術(shù)實(shí)現(xiàn)異型梁的打印，在保證質(zhì)量和安全的前提下，節(jié)省材料、人力、時(shí)間成本等，符合綠色施工的要求。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種3D打印混凝土異型無腹筋梁構(gòu)件的方法，所述混凝土異型無腹筋梁構(gòu)件從上自下依次包括矩形翼緣層、曲面腹板層、彎曲鋼筋網(wǎng)層、外部混凝土保護(hù)層四部分。所述方法為采用3D打印混凝土技術(shù)依次打印矩形翼緣層、曲面腹板層，然后人工布置彎曲鋼筋層，最后打印混凝土保護(hù)層。

采用回字型路徑打印矩形翼緣層。

矩形翼緣層從邊緣往中心按照回字形逐層打印，打印層之間的間隙錯(cuò)開。

在矩形翼緣層的基礎(chǔ)上，沿腹板寬度方向逐層按Z字型路徑打印曲面腹板層，逐層堆積打印完成；其中，每層打印混凝土平面外輪廓為雙曲線形，每條混凝土的長度從左向右對(duì)稱的先減小后增大；混凝土打印層按設(shè)計(jì)尺寸逐漸縮小，曲面腹板層的橫截面為拋物線型。

在曲面腹板層外放置由預(yù)彎折的曲面鋼筋網(wǎng)組成的彎曲鋼筋網(wǎng)層；彎曲鋼筋網(wǎng)層包括縱向彎曲鋼筋與直的橫向鋼筋；縱向彎曲鋼筋為拋物線型，且兩端水平彎折，平行于翼緣板，使鋼筋網(wǎng)完全貼合于曲面腹板層；端部平行于翼緣板的鋼筋留有足夠的錨固長度；橫向鋼筋為了固定縱向彎曲鋼筋而設(shè)置，置于梁的內(nèi)側(cè)，縱向彎曲鋼筋置于梁的外側(cè)。

在鋼筋網(wǎng)外側(cè)沿梁寬度方向打印外部混凝土保護(hù)層，沿梁的寬度方向按照直線往復(fù)路徑打印，歷經(jīng)一個(gè)往復(fù)步驟后調(diào)節(jié)一次打印高度。

有益效果：