申请/专利权人：东南大学

申请日：2018-01-12

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN108312291B

主分类号：B28B1/00

分类号：B28B1/00;B33Y10/00;B33Y80/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2018.08.17#实质审查的生效;2018.07.24#公开

摘要：本发明公开了一种混凝土3D打印建筑结构及其建造方法，其建筑结构形式为墙板结构，建造方法包括以下步骤：S1：混凝土3D打印素混凝土垫层；S2：垫层上设置条形基础，采用混凝土3D打印方式逐层叠加，水平向铺设水平桁架钢筋网片；S3：在条形基础上打印墙体，间隔铺设水平桁架钢筋网片；S4：墙体高度打印到标准时，插竖向钢筋笼，对预留的钢筋笼芯柱进行混凝土浇筑；S5：在混凝土3D打印的墙体间设置楼板；S6：以上各层重复步骤S3‑S5即可。通过在混凝土3D打印层叠的过程中铺设水平桁架筋以及墙体内插装竖向钢筋笼形成芯柱，突破了以往建筑领域混凝土3D打印无法配置钢筋或者局限于轮廓工艺，为建筑领域的3D打印提供了一种全新的思路。

主权项：1.一种混凝土3D打印建筑结构的建造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：混凝土3D打印设计要求厚度的素混凝土垫层；S2：垫层上设置条形基础，采用混凝土3D打印方式逐层叠加，水平向铺设水平桁架钢筋网片；S3：条形基础上设置墙体，采用混凝土3D打印的方式逐层叠加打印，竖向相隔一定的尺寸铺设水平桁架钢筋网片；S4：墙体高度打印到一个标准层时，插竖向钢筋笼，并伸出标准层一定长度，用来与上层钢筋笼进行搭接，然后对预留的钢筋笼芯柱进行混凝土浇筑；S5：在混凝土3D打印的墙体上放置叠合板，叠合板上放置水平桁架钢筋网片，叠合板上采用混凝土3D打印的方式填充至设计板厚；S6：以上各层重复步骤S4-S5，其中首层墙体钢筋笼直通条形基础底。

全文数据：一种混凝土3D打印建筑结构及其建造方法技术领域[0001]本专利属于建筑工程3D打印技术领域范畴，具体涉及一种混凝土3D打印建筑结构及其建造方法，可广泛应用于24m以下的多层建筑结构。背景技术[0002]传统的建筑结构采用现浇混凝土施工，首先进行钢筋绑扎，然后采用模板进行模板支护，最后进行现场浇筑成型，需要施工工人多，建筑成本高，施工工期长，不符合建筑工业化的要求。[0003]另一方面，目前3D打印建筑技术仅限于采用混凝土3D打印外壳模板，然后添加单向的钢筋，未能更大限度的利用混凝土3D打印的优势，且对结构的安全未形成有效的保证。发明内容[0004]为解决上述问题，本发明公开了一种混凝土3D打印建筑结构及其建方法，该方法可以实现建筑工程领域中24m以下多层建筑结构的混凝土3D打印，并在结构内布置横向和纵向的钢筋，提高结构的整体力学性能，从而实现建筑工程领域中多层建筑结构得建造工业化。[0005]为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种混凝土3D打印建筑结构及其建造方法，其特征在于，包括以下步骤：51:混凝土3D打印设计要求厚度的素混凝土垫层；52:垫层上设置条形基础，采用混凝土3D打印方式逐层叠加，水平向铺设水平桁架钢筋网片；53:条形基础上设置墙体，采用混凝土3D打印的方式逐层叠加打印，竖向相隔一定的尺寸铺设水平桁架钢筋网片；54:墙体高度打印到一个标准层时，插竖向钢筋笼，钢筋笼直通条形基础底，并伸出标准层一定长度，用来与上层钢筋笼进行搭接，然后对预留的钢筋笼芯柱进行混凝土浇筑；55:在混凝土3D打印的墙体上放置叠合板，叠合板上放置水平桁架钢筋网片，叠合板上采用混凝土邪打印的方式填充至设计板厚；56:以上各层重复步骤S3-S5即可。[0006]本发明所述混凝土为商品混凝土，垫层厚度按设计要求来烧筑。[0007]本发明所述条形基础结构样式按设计要求进行逐层打印，在打印完成两层时，铺设最底层水平桁架钢筋网片，以上水平桁架钢筋网片的放置按条形基础设计要求进行放置。[0008]本发明所述水平桁架钢筋网片如图三所示，中间预留方孔，方孔的尺寸按设计要求确定，方孔用来竖向钢筋笼的插入，形成芯柱。[0009]本发明所述竖向钢筋笼如图4所示，其尺寸收到水平桁架钢筋网片预留方孔的约束，且长度大于标准层高度，用以上下层墙体钢筋笼的搭接。[0010]本发明所述墙体内形成的芯柱用采用现浇混凝土填充。[0011]本发明所述叠合板为常见规格的预制叠合板。[0012]本发明所述的混凝土3D打印建筑结构，适用于多层建筑，g卩24m以下的建筑结构。[0013]本发明的有益效果是：本发明采用混凝土3D打印新技术、新工艺、新方法，彻底颠覆传统的建筑施工工艺，克服了传统工程领域中多层以下建筑结构建造过程中需要耗费大量建筑材料、人力、工时的弊端，可以节约数以亿万计的建筑成本，并且极大的加快了建筑工程中施工速度，节约大量支护资材，整体工艺更加环保，而且针对以往混凝土3D打印无法双向配筋问题得以解决，有利于该工艺技术的推广和普及，提高了社会效益。附图说明[0014]图1是本发明所述的混凝土3D打印建筑结构的示意图。[0015]图2是墙体与叠合板搭接剖面图。[0016]图3是水平桁架钢筋网片与钢筋笼穿插位置示意图。[0017]图4是本发明所述的钢筋笼示意图。[0018]附图标记列表：1-素混凝土垫层;2、6_条形基础;3、4、5、7-水平桁架钢筋网片;8、10-竖向钢筋笼；11-楼板；12-叠合板；13-墙体;14-下层钢筋笼；15-3D打印混凝土;16-上层钢筋笼;18-预留方孔;20-竖向钢筋;21-箍筋。具体实施方式[0019]下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左，，、“右”、“上，，和“下”指的是附图中的方向，词语“内，，和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。[0020]如图1所示，本发明所述的一种混凝土3D打印建筑结构主要有素混凝土垫层1、条形基础2、墙体13，水平桁架钢筋网片7、竖向钢筋笼8、楼板11、以及现浇于芯柱内的混凝土构成。参照附图2所示，墙体13与楼板11的连接采用楼板^搭接于墙体13上，搭接长度受限于竖向钢筋笼芯柱的尺寸限制，楼板11由预制叠合板12、水平桁架钢筋网片和3D打印混凝土层构成，芯柱内上层钢筋笼16下层钢筋笼14搭接一定的长度，用现浇混凝土连接。参照附图3所示，水平桁架钢筋网片7按照设计要求预留方孔18,以便竖向钢筋笼8插入形成芯柱，后期混凝土浇筑。参照附图4所示，竖向钢筋笼8由竖向钢筋20和箍筋21绑扎而成，钢筋型号规格按设计要求选定。（上层钢筋笼16下层钢筋笼14都属于竖向钢筋笼，竖向钢筋笼是一种竖直设置的钢筋笼的统称）结合图1-4所示，本发明所述的一种混凝土3D打印的建筑结构及其建造方法的具体施工方法如下：51:先用混凝土3D打印的方式打印设计要求的素混凝土垫层1;52:待垫层1达到设计要求强度时，垫层1上继续采用混凝土3D打印条形基础2,采用混凝土3D打印方式逐层叠加，达到设计要求厚度时铺设水平桁架钢筋网片3，钢筋网片上在形成芯柱的位置预留方孔18,然后继续打印混凝土，打印混凝土需避开芯柱成型方孔，达到设计要求高度时，继续铺设水平桁架钢筋网片4、5，直至条形基础打印完成；（条形基础打印一层，然后铺一层水平桁架钢筋网片，陆续几次，直至条形基础打印完成）53:待条形基础达到设计要求的强度时，开始打印墙体13,采用混凝土3D打印的方式逐层叠加打印，打印混凝土需避开芯柱预留方孔18,达到设计要求高度时铺设一层水平桁架钢筋网片7,然后继续往上3D打印混凝土，当高度达到设计要求的尺寸时再铺设一层水平桁架钢筋网片7,重复此步骤，直至首层墙体13打印完成“水平桁架钢筋网片3、4、5与水平桁架钢筋网片7结构大致相同，只是所处位置不同）54:首层墙体13打印完成，插下层钢筋笼14于预留方孔18内形成芯柱，下层钢筋笼14直通条形基础2底，并伸出标准层一定长度，用来与上层钢筋笼16进行搭接，然后对预留的钢筋笼芯柱进行混凝土浇筑，当浇筑高度达到上下层钢筋笼搭接处时停止浇筑，待第二层钢筋笼16插入后进行浇筑，形成上下层钢筋笼的搭接；55:待墙体达到设计要求的强度时，在混凝土3D打印的墙体上放置叠合板12，叠合板上放置水平桁架钢筋网片，然后采用混凝土3D打印的方式打印混凝土层15，直至设计板厚形成楼板11;56:以上各层重复步骤S3-S5达到设计要求高度即可。[0021]综上所述，本专利提供了一种混凝土3D打印建筑结构及其建造方法，该方法可以实现建筑工程领域中24m多层建筑结构的邪打印，并克服以往3D打印建筑结构配筋难得问题，为建筑领域的3D打印提供了一种全新的思路。[0022]本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

权利要求：1.一种混凝土3D打印建筑结构及其建造方法，其特征在于，包括以下步骤：51:混凝土3D打印设计要求厚度的素混凝土垫层；52:垫层上设置条形基础，采用混凝土3D打印方式逐层叠加，水平向铺设水平桁架钢筋网片；53:条形基础上设置墙体，采用混凝土3D打印的方式逐层叠加打印，坚向相隔一定的尺寸铺设水平桁架钢筋网片；54:墙体高度打印到一个标准层时，插竖向钢筋笼，钢筋笼直通条形基础底，并伸出标准层一定长度，用来与上层钢筋笼进行搭接，然后对预留的钢筋笼芯柱进行混凝土浇筑；55:在混凝土3D打印的墙体上放置叠合板，叠合板上放置水平桁架钢筋网片，叠合板上采用混凝土3D打印的方式填充至设计板厚；56:以上各层重复步骤S3-S5即可。2.根据权利要求书1所述的一种混凝土3D打印建筑结构及其建造方法，其特征在于，所述混凝土为商品混凝土，垫层厚度按设计要求，采用混凝土3D打印的方式建造。3.根据权利要求书1所述的一种混凝土3D打印建筑结构及其建造方法，其特征在于，条形基础结构样式按设计要求进行逐层打印，在打印完成两层时，铺设最底层水平桁架钢筋网片，以上水平桁架钢筋网片的放置按条形基础设计要求进行放置。4.根据权利要求书1所述的一种混凝土3D打印建筑结构及其建造方法，其特征在于，水平桁架钢筋网片中间预留方孔，方孔的尺寸按设计要求确定，竖向钢筋笼插入方孔内，形成芯柱。5.根据权利要求书1所述的一种混凝土3D打印建筑结构及其建造方法，其特征在于，竖向钢筋笼尺寸收到水平桁架钢筋网片预留方孔的约束，且长度大于标准层高度，用以上下层墙体钢筋笼的搭接。6.根据权利要求书1所述的一种混凝土3D打印建筑结构及其建造方法，其特征在于，墙体内形成的芯柱采用现浇混凝土填充。7.根据权利要求书1所述的一种混凝土3D打印建筑结构及其建造方法，其特征在于，叠合板为常见规格的预制叠合板。8.根据权利要求书1所述的一种混凝土3D打印建筑结构及其建造方法，其特征在于，此种建筑结构适用24m以下多层建筑。

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