[发明专利]一种3D打印混凝土异型无腹筋梁的方法

说明书

本发明公开了一种3D打印混凝土异型无腹筋梁的方法，所述混凝土异型无腹筋梁构件从上自下依次包括矩形翼缘层、曲面腹板层、弯曲钢筋网层、外部混凝土保护层四部分；其特征在于，方法为：采用3D打印混凝土技术依次打印矩形翼缘层、曲面腹板层；然后人工布置弯曲钢筋层；最后采用3D打印混凝土技术打印混凝土保护层。本发明方法通过造型优化，按照梁的受力情况设置混凝土，节约了混凝土材料的用量，在打印过程中沿打印方向铺设钢筋，避免了水平筋后安装时带来的施工不便，同时解决了后安装时的钢筋与混凝土粘结问题，简化施工。

技术领域

本发明涉及一种制作混凝土梁的方法，尤其涉及一种3D打印混凝土异型无腹筋梁的方法。

背景技术

随着3D打印技术的不断发展，3D打印已经广泛应用于工业造型、包装、制造、建筑、艺术、医学、航空航天等多个领域。而3D打印技术在建筑领域的应用研究仍属于探索阶段，受其打印方式的约束，无法在垂直于打印路径的方向配筋，因此3D打印混凝土的应用受到了很大的限制。而3D打印混凝土在节约材料，降低环境污染，节省人力物力等方面有着显著的优势，所以寻求其可以实际应用的方式，才可以促进其在建筑行业的进一步发展。

国内外很多专家学者已经就3D打印构件做出了一些探索，研究相关专利发现，对于构件的打印方式，主要可以分为两类，一是先打印混凝土外壳，内部插入钢筋后浇筑混凝土，这种方式只适用于形状规则的构件；二是逐层直接打印，只配置沿打印层方向的钢筋或不配置钢筋，这种方式适用于不规则形状的构件，但对受力性能有一定限制。国内外对3D打印混凝土构件的研究主要为规则的混凝土剪力墙、框架柱与框架梁，采用的打印方式也集中于第一类打印方式。

异型梁造型自由美观，在承担荷载的同时起到更好的装饰作用，且造型通过设计更满足受力特性，能够节省不必要的材料。但在传统的混凝土结构制作方法中，受到模板设置的限制，异型梁的制作困难重重，而3D打印混凝土技术不需要模板的特点，刚好解决了这个难题。

因此将3D打印混凝土技术与异型梁构件结合起来，形成一种应用于混凝土异型无腹筋梁构件打印的方法，既能解决3D打印混凝土构件的应用问题，又能摆脱模板的限制，实现梁造型自由的设想，节省资源，减少材料浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，运用3D打印混凝土技术实现异型梁的打印，在保证质量和安全的前提下，节省材料、人力、时间成本等，符合绿色施工的要求。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种3D打印混凝土异型无腹筋梁构件的方法，所述混凝土异型无腹筋梁构件从上自下依次包括矩形翼缘层、曲面腹板层、弯曲钢筋网层、外部混凝土保护层四部分。所述方法为采用3D打印混凝土技术依次打印矩形翼缘层、曲面腹板层，然后人工布置弯曲钢筋层，最后打印混凝土保护层。

采用回字型路径打印矩形翼缘层。

矩形翼缘层从边缘往中心按照回字形逐层打印，打印层之间的间隙错开。

在矩形翼缘层的基础上，沿腹板宽度方向逐层按Z字型路径打印曲面腹板层，逐层堆积打印完成；其中，每层打印混凝土平面外轮廓为双曲线形，每条混凝土的长度从左向右对称的先减小后增大；混凝土打印层按设计尺寸逐渐缩小，曲面腹板层的横截面为抛物线型。

在曲面腹板层外放置由预弯折的曲面钢筋网组成的弯曲钢筋网层；弯曲钢筋网层包括纵向弯曲钢筋与直的横向钢筋；纵向弯曲钢筋为抛物线型，且两端水平弯折，平行于翼缘板，使钢筋网完全贴合于曲面腹板层；端部平行于翼缘板的钢筋留有足够的锚固长度；横向钢筋为了固定纵向弯曲钢筋而设置，置于梁的内侧，纵向弯曲钢筋置于梁的外侧。

在钢筋网外侧沿梁宽度方向打印外部混凝土保护层，沿梁的宽度方向按照直线往复路径打印，历经一个往复步骤后调节一次打印高度。

有益效果：