一种大跨度混凝土棱柱面拱网壳屋盖结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种大跨度混凝土棱柱面拱网壳屋盖结构及其制作方法，结构的棱柱面内接于圆曲面，由主折线拱和脊线梁构成柱面的巨型承重网格后，再在巨型网格内划分密肋平板，屋盖坡脚支承于边框架梁上，并设置天沟协同边框架梁承担屋盖推力后再将推力传至由斜杆和边框架柱组成的抗推结构上，屋盖端部支承在山墙框架上。结构制作可采用全现浇混凝土方式或预制装配式方法。本发明专利技术用于库房、会展、礼堂等建筑屋盖，具有耐久性好、刚度大、承载力高、造价低的等优点。

A large span concrete prism surface arch reticulated shell roof structure and its making method

The invention discloses a long span concrete arch shell roof prism structure and its manufacturing method, structure of the prism inscribed in the curved grid by the main line, giant bearing arch and ridge beam to form a cylinder, and multi ribbed plate in a giant grid division, the roof supporting frame on foot beam. And set the gutter collaborative side frame beam after the bear roof thrust thrust to composed of rod and frame column anti thrust structure, roof end support in gable frame. The full cast in situ concrete method or prefabricated assembly method can be used in the construction. The invention has the advantages of good durability, large rigidity, high bearing capacity, low cost and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种大跨度混凝土棱柱面拱网壳屋盖结构及其制作方法
本专利技术属于建筑混凝土结构
，具体涉及采用钢筋混凝土材料修建大跨度棱柱面拱形网壳的结构形式及其制作方法。
技术介绍
混凝土圆柱面薄壳结构是较早应用的薄壁空间结构形式之一，它由壳板、边梁和横隔三部分共同组成。两个横隔之间的壳体受力性能类似于圆弧截面梁，横隔需对壳体形成有效约束，因此在大跨度屋盖结构中，壳体所需的横隔和边梁截面尺寸均较大，将影响建筑空间的使用。当横隔的间距小于波宽时，圆柱面薄壳将出现拱效应，较大的推力不利于边梁平面外的承载力控制。在跨度或波宽较大时，圆柱面薄壳的承载力除受强度控制外，还需验算稳定承载力，当稳定不满足要求时，加肋是提高结构稳定承载力的有效措施，此时圆柱面薄壳变为带肋圆柱面壳体，即网壳。圆柱面薄壳采用现浇方式施工时，曲面形的结构形式增加了模板及支撑的施工困难；采用预制装配式施工方法时，为降低应力集中的影响，预制壳板也需制作成微弯曲板，且需采取措施加强壳板的连接，增加了壳体的构造难度。基于混凝土圆柱面薄壳的上述缺点，我国在上世纪60年代开展了混凝土圆柱面网壳结构的应用工作，1962年建成的同济大学大礼堂为联方形网格圆柱面网壳，肋在空间为螺旋曲线，每个网格的水平投影为菱形，每个网格的4个节点不在同一标高上，因此屋面板为2块三角形薄板，并依靠在肋上预埋的竖向插筋与肋连接，肋的工作截面位于屋面板下，网壳的边梁为X形截面梁(胡纫茉，俞载道，冯之椿.同济大学学生饭厅的设计与施工.建筑学报，1962年第9期，P15-P19)。上世纪80年代建成的乌鲁木齐机场飞机库也采用了相同的网壳结构，并不考虑屋面板的作用(李著民.钢筋混凝土柱面网壳的设计与施工.结构工程师，1987年第1期，P17-P20)。上述两个拱网壳均采用预制装配方式完成施工，由于同一螺旋曲线的肋存在夹角，因此肋纵筋在节点内连接时需要掰弯钢筋，致使纵筋在节点内的连接是不连续的，连接的可靠性需要节点刚度保证，因此施工较为困难。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种新型大跨度混凝土棱柱面拱网壳屋盖结构及其制作方法，用于库房、会展、礼堂等大跨度工业与公共建筑工程，具有刚度大、承载力高、耐久性和耐火性好、模板及支承难度低的优点，以克服现有混凝土圆柱面薄壳结构及网壳结构的不足。为解决上述大跨度混凝土棱柱面拱网壳屋盖的构型问题，本专利技术采取的技术方案是：采用棱柱面内接于圆曲面，棱线为屋盖脊线，棱柱面支承在边框架梁上，与边框架柱相连处设置主折线拱，由主折线拱与脊线构成屋盖棱柱面巨型结构，再在巨型结构的每个网格内采用正交正放、正交斜放、斜交斜放或三向网格划分出密肋平板，由此得到大跨度混凝土棱柱面拱网壳，网壳的两端支承在山墙框架梁上，主折线拱需向地面延伸，以便传递拱的推力至基础。为解决上述大跨度混凝土棱柱面拱网壳屋盖的制作问题，本专利技术采用的技术方案一是：采用现浇方式制作屋盖，具体实施步骤为：(1)搭设满堂脚手架。(2)安放全部构件的模板。(3)绑扎全部构件的钢筋。(4)浇筑结构全部构件的混凝土。(5)现浇混凝土达到设计强度后，拆除脚手架及模板。此技术方案需要采取措施控制混凝土现浇时的流淌问题。为解决上述大跨度混凝土棱柱面拱网壳屋盖的制作问题，本专利技术采用的技术方案二是：采用预制装配式方式制作屋盖，具体实施步骤为：(1)预制屋面平板及十字形肋，并在预制肋上留出构件安放后屋面板厚度范围内的混凝土浇筑厚度。(2)搭设满堂脚手架后，安放主折线拱及脊线的模板并绑扎钢筋。(3)安放预制肋，连接肋端的纵筋，并绑扎连接区域的箍筋。(4)绑扎肋的顶面纵筋，安放肋连接区域的侧模。(5)安放预制屋面平板。(6)浇筑主折线拱、脊线、肋连接区域和肋顶的混凝土。(7)现浇混凝土达到设计强度后拆除脚手架。本专利技术的有益效果是：(1)传力路径明确，荷载主要由主折线拱传递。由主折线拱和屋盖脊线构成巨型结构，它是屋盖的主承力结构。巨型结构每个网格的密肋板将屋面荷载部分传递到脊线后，再传至主折线拱上，避免了现有网壳将荷载传至边梁而导致边梁设计困难的问题。(2)屋盖标高控制容易，模板支撑简单。屋盖标高主要由主折线拱的折点标高控制，每个巨型网格均为平面，平面内其余网格节点的标高均按两点连成直线的原理来确定，因而大大降低了结构模板及支撑的施工难度。(3)与圆柱面薄壳和网壳结构相比，减少了建筑空间的占用率，有利于降低空调的运行费用，结构成型后不会造成声音的集中现象，降低了声学处理成本。(4)采用本专利技术技术方案二，模板可周转使用，降低了模板的消耗，可大大减少施工工期，并消除大面积浇筑时混凝土的流淌问题，确保屋面的施工质量。本专利技术将圆曲面切割成棱柱面来构造网壳，棱线为水平脊线，与边框架柱相连的拱为折线拱，折线拱与水平脊线共同构成网壳的主承力结构，每个柱面的网格可以正交正放、正交斜放、斜交斜放或三向网格。在控制好折线拱的折点标高后，将圆柱面网壳的曲面施工变为折平面施工，大大降低了施工难度且传力路径明确。本专利技术可用于库房、礼堂、会展等工业与公共建筑。附图说明图1为本专利技术一种大跨度混凝土棱柱面网壳屋盖结构的空间示意图；图2为本专利技术一种大跨度混凝土棱柱面网壳屋盖结构的平面示意图；其中L为屋盖跨度；图3为本专利技术一种大跨度混凝土棱柱面网壳屋盖结构的成型原理示意图；图4为图2的A-A剖面示意图；图5为图2的B-B剖面示意图；图6为山墙框架立面示意图；图7为本专利技术一种大跨度混凝土棱柱面网壳屋盖结构的正交网格构造示意图，其中a、b为网格长度；图8为肋与脊线梁的交汇示意图；图9为天沟构造示意图；图10为屋盖混凝土浇筑示意图，图中的箭头示意混凝土的浇筑方向；图11为预制屋面板示意图；图12为预制十字形肋示意图；图13为预制山墙框架柱示意图；图14为预制山墙框架梁示意图；图15为山墙框架梁、柱连接示意图；图16为预制屋面板与十字形肋的空间关系示意图；图17为预制肋的连接构造示意图附图标记说明：1-主折线拱；2-脊线梁；3-横向肋梁；4-纵向肋梁；5-屋面板；6-边框架梁；7-抗推杆；8-边框架柱；9-天沟封口梁；10-天沟肋梁；11-天沟板；12-山墙框架柱；13-山墙框架层间梁；14-山墙框架顶梁；15-山墙挑檐封口梁；16-山墙框架梁纵筋连接点；17-山墙框架柱纵筋连接点；18-肋纵筋连接点。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为对本专利技术的任何限制。参阅图1～图5，本专利技术的一种大跨度混凝土棱柱面网壳屋盖结构，采用棱柱面内接于圆曲面成型，棱线为屋盖脊线梁2，主折线拱1与边框架柱8及抗推杆7相连。在棱柱面上，由主折线拱1和脊线梁2构成四边形巨型承重网格，每个巨型网格内再划分正交正放、正交斜放、斜交斜放或三向网格的密肋，由密肋梁即横向肋梁3和纵向肋梁4及屋面板5组成的密肋平板支承在巨型网格上，屋盖的坡脚支承在边框架梁6上。每个巨型网格内，密肋平板向周边传递荷载后，脊线梁2所承担的荷载再传递至主折线拱1上，因此主折线拱1是网壳的主要传力结构。屋盖的抗推结构由抗推杆7和边框架柱8组成，承受主折线拱1的推力后再传递至基础上。参阅图6，山墙框架主要由山墙框架柱12和山墙框架梁13组成，作用主要在于封闭建筑空间，并将端部的主折线拱1变为折线框架梁。参阅图7和图8，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大跨度混凝土棱柱面拱网壳屋盖结构，其特征在于：该结构由密肋平板连续相折构成，屋盖坡脚支承在边框架梁上并设水平天沟，边框架外侧设抗推结构，屋面端部支承在山墙框架上。

【技术特征摘要】
1.一种大跨度混凝土棱柱面拱网壳屋盖结构，其特征在于：该结构由密肋平板连续相折构成，屋盖坡脚支承在边框架梁上并设水平天沟，边框架外侧设抗推结构，屋面端部支承在山墙框架上。2.根据权利要求1所述的大跨度混凝土棱柱面拱网壳屋盖结构，其特征在于：所述密肋平板的折线为脊线梁，与所述抗推结构相连的折线拱为主折线拱，脊线梁和主折线拱构成屋盖的巨型承重柱面网格。3.根据权利要求1或2所述的大跨度混凝土棱柱面拱网壳屋盖结构，其特征在于：所述密肋平板的网格在巨型柱面承重网格内再划分，密肋平板的网格型式有正交正放、正交斜放、斜交斜放和三向网格等四种，再划分网格时每边的网格数不...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华刚，张钰，吴琴，陈红鸟，卢亚琴，柳勇斌，朱锐，张鑫，唐攒辉，刘艳君，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52