叠层生产折型拱壳板制造技术

本发明专利技术属于建筑工程的屋面构件。是一种“折型拱壳板”，其拱形翼板的水平推力由构件自身两端的端横梁承受，没有露明钢拉杆，兼容了拱和壳的力学特征，自重轻，刚度大，抗震害能力强，造型美观，适宜于在各种跨度的工业和民用建筑中使用。这种构件当跨度很大时，可以在工程现场就地叠层生产，直接吊装使用，建设速度快、造价低、经济效益显著，当构件跨度较小时，也可以在预制工厂叠层生产，然后运往工程现场使用，灵活方便，适应面广。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于建筑工程的屋面构件。拱的力学性能很明确，上弦受压、下弦受拉。在合理选用材料的情况下，拱结构的跨度可以作的很大，因此在大跨度建筑物中经常采用“板架合一”带拉杆的钢筋砼拱板作屋面构件，让钢筋砼的板面作为拱的上弦，承受拱的压应力；用钢拉杆作为拱的下弦，承受拱的拉应力，这样就充份发挥了砼和钢材各自的力学特性，能大量节省材料，减轻结构自重，带来显著的经济效益。但其缺点是因为有露明拉杆的存在，给结构的防火、防锈带来困难；同时，也因为有露明拉杆的存在，影响了建筑物的空间造型效果。因此，如何取消这种拱板屋面结构的拉杆，长期以来一直是一个公认的技术上的难题。各种折板，单、双曲壳板是一些“板架合一”的薄壁壳体屋面构件，它们没有推力，不需要露明拉杆，由于构件呈空间工作状态，也能大量节省材料。但从宏观上看，它们仍然是一些“在平面受弯”的梁式构件，其力学性能远没有拱结构好，所以其跨度也一直不可能作的太大，只能在一些中、小型跨度的建筑物中采用。因此，如何改善其力学性能，扩大这些壳体结构的跨度，长期以来也一直是一个技术上的难题。本专利技术的目的，就是要创造出一种新的“板架合一”的薄壁空间屋面结构构件，使其能综合吸收上述两种结构构件各自的优点，避免其各自的缺点，形成一种拱、壳性能兼容的“拱壳板”。也就是说本专利技术的“拱壳板”构件，既要具有壳体结构呈空间工作的力学性能，避免设置露明拉杆；又要具有拱结构的力学性能，使板面砼受压，但却不需设置平衡拱推力的露明拉杆，而是用端横梁来支撑拱壳板的板面，平衡其水平推力。这样就可以像拱板结构一样，在充份节省材料的情况下，把构件的跨度作的很大，而又不存在因露明拉杆影响结构防火、防锈能力和建筑造型效果的问题。另外，这种构件由于是“板架合一”的，跨度较大时体型很大，不宜于运输，因此还必须使这种“拱壳板”能在工程现场就地叠层生产，然后直接吊装使用，取消对体型庞大构件的运输工序，才更具有实用意义。或者是对于中、小跨度的“拱壳板”而言，即使是在构件工厂生产，然后运往工程现场使用，也可以因为能叠层生产而大量减少生产、堆放占地和提高运输效率，也是非常有意义的。为达到上述目的，本专利技术必须解决如下关键技术问题一、在构件结构形状的设计时，如何解决这种具有拱的的力学特征的壳体构件，在没有拉杆的前提条件下，又能平衡其拱的推力。另外，还必须满足作为屋面构件在跨度方向所应具有的双坡排水功能。二、在结构形状设计时，不仅要考虑结构的力学性能要求，还要同时满足叠层生产工艺的要求，和便于快速支模、拆模等施工技术问题的要求。三、在采取叠层生产工艺时，为能简化和灵活布置叠层生产构件的台座，构件必须采用后张预应力配筋，这些后张预应力钢筋又如何能在已叠层生产完了的构件中进行配置的问题。为此，本专利技术的“折型拱壳板”构件是由1、中肋；2、中肋两侧的两块拱壳形翼板；3、两块翼板外边缘的两个拱形边肋；4、构件两端的两个水平端横梁；5、设置在中肋里而锚固在两端水平端横梁上的预应力钢筋，共五部份所构成。详见附附图说明图1、2、3、4、5所示。其中1、中肋是为满足结构的刚度和屋面双坡排水的要求，以及叠层生产工艺和集中直线张拉预应力钢筋的要求而设置的。中肋在跨度的纵长方向是一根曲梁，其曲率半径和截面高度应达到使中肋两个端部的顶面标高接近于中肋跨中的底部标高，使中肋内配置的预应力钢筋能从中肋两端的顶面经中肋跨中的底部形成一条直线，使预应力钢筋成直线张拉，(无论先张和后张均可，视构件的生产条件而定)。这样就可以在构件叠层生产完了以后，进行预应力钢筋张拉时不影响其它构件，又能达到使中肋的拱形曲线具有使屋面双坡排水的功能。中肋在水平面上可以是一根或并排二根矩形等截面梁(图8)，也可以是一根跨中窄，向两端逐步加宽的变截面梁(图9)，当构件板面很宽时，也可以作成X形交叉梁(图10)。中肋在跨度的纵长方向可以是一个园滑的曲线(图2)；但为了便于施工操作，也可以是一个折线形的曲线(图11)。2、中肋两侧的两块拱壳形翼板这两块翼板在构件跨中处，其横截面是一个与中肋共同构成的 形断面，翼板与水平面的夹角为α，但随着翼板向两端支座距离的靠近，α角逐渐减小，当到达支座处时α＝0°，此时构件的断面为 形。这样一来，这两块翼板在纵向就形成了一个由弯曲的中肋联结在一起的两片蚌壳状的拱形板面，在拱脚处展开成平板后就蹬在构件两端的水平端横梁上。拱壳形翼板在跨度的纵长方向可以是一个园滑的拱形曲线(图2)；同样，为了便于施工操作，也可以是一个折线形的拱形曲线(图11)。3、两块翼板外边缘的两个拱形边肋这种结构由于板面很宽，若仅从满足受压的力学性能计算，拱壳形翼板的板面砼可以作的很薄，但从板面的整体和局部稳定性来看，这么薄的边缘是不行的，为此，翼板外缘应加设上翻或下翻的边肋，以增加板面在平面的刚度，防止板面失稳破坏，并便于以此边肋与相邻大板联结。4、构件两端的两个水平端横梁该水平端横梁可以根据构件跨度和翼板宽度的大小，在水平面上设计成矩形的、三角形的或鱼腹形的。水平端横梁与中肋交会处是该水平端横梁的中间水平支座，两侧的水平悬出部份，是两个水平悬臂梁，正好承受构件两侧的两个拱形翼板的水平推力。整个构件受力工作时，只要该两端的水平悬臂梁不产生变形，则两侧的两个拱壳形翼板就能充份发挥拱结构的力学性能。事实上水平悬臂梁的抗弯变形刚度要比露明的拉杆的线变形刚度大的多。因此本专利技术的折型拱壳板，就支座抵抗翼板水平变形的刚度而言，要比带有露明的拉杆的拱板好的多。5、设置在中肋内而锚固在两端水平端梁上的预应力钢筋此种结构由于其翼板具有拱的力学特征，因此对中肋内的预应力钢筋张拉值的控制，除要按常规计算构件的抗裂性外，还应计算由于预应力的反拱作用使支座水平变位(缩短)对翼板带来的巨大的影响，预应力值过大可使翼板边肋折断；预应力值过小，又会在构件受力工作时，在边肋中产生很大的附加弯曲应力而造成结构破坏。因此预应力值的选择应科学合理。而预应力钢筋在端梁处的锚固则更为重要，尤其在采用先张法生产的构件中，若因预应力钢筋在端梁内的锚固长度不够，端梁在翼板水平推力的作用下，将与中肋拉脱，造成结构破坏，因此其锚固长度需计算确定。以下结合附图和实施例对本专利技术的“折型拱壳板”作进一步的描述。图1、是本专利技术的“折型拱壳板”的俯视平面图。图2、是本专利技术的“折型拱壳板”的侧视图。图中的虚线是在中肋内的预应力钢筋。图3、是本专利技术的“折型拱壳板”的端视图。图中的虚线为断面形状的透视线。图4、是图1中的A-A剖面。图中预应力钢筋在中肋的底部。图5、是图1中的B-B剖面。图中预应力钢筋在中肋的上部。图6、是在翼板下用模板进行构件叠层生产的剖面示意图。图7、是用保温、隔热材料填充翼板间的空挡进行紧贴叠层生产的剖面示意图。图8、是具有两根中肋的“折型拱壳板”的俯视平面图。图9、是具有变截面中肋的“折型拱壳板”的俯视平面图。图10、是具有交叉X型中肋的“折型拱壳板”的俯视平面图。图11、是在跨度的纵长方向具有折线形曲线的中肋和折线形翼板的“折型拱壳板”的俯视图。各图中的1是中肋；2是拱壳形翼板；3是边肋；4是端横梁；5是预应力钢筋；6是定型模板；7是保温填充材料。其中，翼板2的断面形状可以是直线形的 ；也可以是下凹曲线形的 ；或上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能叠层生产的“折型拱壳板”屋面构件，由中肋、两个拱壳形翼板和边肋、两端的端横梁、和在中肋内的预应力钢筋所组成，其特征在于：中肋是一根曲梁，其两端的顶面标高与跨中的底部标高相等；其中的预应力钢筋经中肋两端的顶面与跨中的底部直线配置，锚固在两端的端横梁上；两块拱壳形翼板与中肋相联，在跨中处两块翼板从与中肋相联处向上翘起呈折型断面，翼板向两端支座靠近时，断面由折型逐步过渡成平板与两端的端横梁相固接；两块拱型翼板的两侧设有向上翻或向下翻的边肋。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘健群，钟莉，刘滨晨，周立东，刘滨妮，林国军，
申请(专利权)人：刘健群，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]