一種基于負(fù)壓補強技術(shù)的索拱組合屋蓋的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于負(fù)壓補強技術(shù)的索拱組合屋蓋結(jié)構(gòu)，包括鋼拱，耳板，鋼拱連接件，鋼絲束，索錨，節(jié)點，預(yù)埋件。各組鋼拱在端部通過連接節(jié)點進行連接，然后將鋼絲束通過索錨與節(jié)點、耳板相連接，隨后對連接拱與節(jié)點間的鋼絲束進行張拉，最終形成整體負(fù)壓補強索拱組合屋蓋結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的有益結(jié)果是充分利用了材料的抗拉性能和適當(dāng)施加負(fù)壓改善鋼拱穩(wěn)定性的特性，從而使得此屋蓋結(jié)構(gòu)可跨越范圍大，施工過程簡單便利，經(jīng)濟合理，尤其適用于跨度較大的體育館、會展中心、生產(chǎn)車間等建筑的屋面結(jié)構(gòu)體系。
【專利說明】 —種基于負(fù)壓補強技術(shù)的索拱組合屋蓋
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種屋蓋，尤其是一種安裝施工方便、快捷、適用于跨度較大的屋蓋。【背景技術(shù)】
[0002]屋蓋的跨度決定了它覆蓋下的空間的使用價值，屋蓋的設(shè)計、施工、造價以及安裝難易程度決定了它的適用范圍。傳統(tǒng)的屋蓋形式已經(jīng)無法滿足當(dāng)下一些現(xiàn)代化建筑的使用要求，譬如當(dāng)建筑的功能要求其具有較大的跨度時，如體育場館、會展中心等建筑，則必須采用其它的屋蓋形式，例如桁架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)以及組合結(jié)構(gòu)等。在這些大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)中，由于拱的諸多優(yōu)點，對其應(yīng)用的實際工程不乏其例，但事實也證明拱的面外穩(wěn)定性相對較差，在此背景下，一種新型穩(wěn)定性較好的索拱組合屋蓋被提出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于負(fù)壓補強技術(shù)的索拱組合屋蓋，該屋蓋應(yīng)用了負(fù)壓補強理論，充分利用了鋼拱的高承載能力，改善了鋼拱面外穩(wěn)定性相對較差的缺點，大幅度提聞了拱結(jié)構(gòu)的承載能力。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種基于負(fù)壓補強技術(shù)的索拱組合屋蓋，其特征在于所述的組合屋蓋有多組屋蓋單元組合而成的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，所述屋蓋單元包括4根鋼拱、8根鋼絲束以及I個節(jié)點；鋼拱的形狀、大小及拱向一致，4根鋼拱首尾端依次連接，形成封閉的環(huán)形屋蓋單元面，所述屋蓋單元面的4個交點處于同一平面內(nèi)，且該平面為正方形，所述的鋼拱面與該正方形垂直，所述的正方形對角線交點處設(shè)有節(jié)點，所述的鋼拱兩端及中部位置均通過鋼絲束與節(jié)點連接，并且鋼絲束施加預(yù)應(yīng)力；所述的屋蓋單元面與其相鄰的4個屋蓋單元面均共用一個鋼拱。
[0005]優(yōu)選的，所述的鋼拱之間通過鋼拱連接件連接，所述的鋼拱連接件包括三種類型，分別為鋼拱連接件1、鋼拱連接件II和鋼拱連接件III ;所述鋼拱連接件I具有兩個外伸法蘭式連接部件，所述鋼拱連接件II具有三個外伸法蘭式連接部件，所述鋼拱連接件III具有四個外伸法蘭式連接部件。
[0006]優(yōu)選的，所述的節(jié)點為短鋼管與半圓形鋼板焊接而成的連接件，所述半圓形鋼板均勻分布于短鋼管的外側(cè)，并且在半圓形鋼板上留有孔洞。
[0007]優(yōu)選的，所述的鋼拱采用圓鋼管或方形鋼管或具有對稱軸的型鋼，所述的鋼拱兩端焊接有加勁肋板，所述的鋼拱在拱對稱位置處焊接耳板，耳板與鋼絲束連接。
[0008]優(yōu)選的，所述的鋼拱連接件為帶加勁肋板的焊接或整體澆鑄的構(gòu)件，并且在鋼拱連接件上焊接有豎向的耳板，耳板與鋼絲束連接。
[0009]優(yōu)選的，所述的鋼絲束是平行或半平行鋼絲束，鋼絲束的兩端采用澆鑄或液壓的方法通過索錨分別與鋼拱連接件和節(jié)點連接。
[0010]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明充分發(fā)揮了鋼材的抗拉、壓性能以及鋼絲束的抗拉性能，應(yīng)用了負(fù)壓補強理論，通過在鋼絲束上施加預(yù)應(yīng)力，利用預(yù)應(yīng)力索對拱產(chǎn)生的負(fù)壓，充分利用了鋼拱的高承載能力，并大幅度提高了拱的穩(wěn)定承載力，使本屋蓋體系可跨越較大的范圍，結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單合理、傳力機制明確、施工安裝方便、施工工期較短、工業(yè)化程度高，結(jié)構(gòu)造型美觀且造價成本較其它同等跨度的屋蓋形式較低。尤其適合于跨度較大的體育館、會展中心、生產(chǎn)車間等建筑的屋面體系結(jié)構(gòu)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。
[0012]圖1為本發(fā)明的屋蓋結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明屋蓋單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為鋼拱連接件I的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為鋼拱連接件II的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為鋼拱連接件III的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為鋼絲束與鋼拱中間位置處耳板的連接構(gòu)造圖；
圖7為鋼絲束與鋼拱連接件節(jié)點處耳板連接構(gòu)造圖；
圖8為鋼絲束與節(jié)點連接構(gòu)造圖；
圖中:1.鋼拱，2.耳板，3.索錨，4.鋼絲束，5.節(jié)點，6.鋼拱連接件I，7.鋼拱連接件II，8.鋼拱連接件III，9.高強螺栓，10.加勁肋板。
【具體實施方式】
[0013]根據(jù)附圖1可知，本發(fā)明具體涉及一種基于負(fù)壓補強技術(shù)的索拱組合屋蓋，該組合屋蓋有多組屋蓋單元組合而成的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，每個網(wǎng)格為一組屋蓋單元，且各個單元之間依次組合，相鄰單元之間共用鋼拱1，現(xiàn)場拼裝時與下部鋼拱連接構(gòu)件通過法蘭式連接完成后，整體與預(yù)埋件采用相同法蘭式連接方法組成受力整體；預(yù)埋件為帶有外伸法蘭式連接部件的鋼構(gòu)件，預(yù)先澆鑄在鋼筋混凝土梁或柱中。
[0014]所述的負(fù)壓加強體系是將鋼絲束與構(gòu)件斜向相連接，然后對鋼絲束進行張拉施加預(yù)應(yīng)力，張拉斜向鋼絲束而形成的負(fù)壓加強體系可防止結(jié)構(gòu)發(fā)生屈曲，提高了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力。
[0015]在附圖2中，屋蓋單元包括鋼拱1、鋼拱連接件、耳板2、鋼絲束4、索錨3以及節(jié)點5 ;鋼拱I兩端均設(shè)有法蘭式連接部件，其首尾端依次通過鋼拱連接件連接，且鋼拱I的形狀、大小及拱向一致，4根鋼拱首尾端依次連接，形成封閉的環(huán)形屋蓋單元面，在環(huán)形屋蓋單元面中心位置設(shè)有節(jié)點5，節(jié)點5通過鋼絲束4與每個鋼拱I中間部位及兩端斜向連接，并且鋼絲束4進行張拉施加預(yù)應(yīng)力。
[0016]所述的鋼拱連接件位于鋼拱I的連接處，通過法蘭與鋼拱連接件連接，鋼拱連接件包括三種類型，分別為鋼拱連接件1、鋼拱連接件II和鋼拱連接件III;鋼拱連接件I具有兩個外伸法蘭式連接部件，所述鋼拱連接件II具有三個外伸法蘭式連接部件，所述鋼拱連接件III具有四個外伸法蘭式連接部件，分別見附圖3、4和5所示。
[0017]如圖2所示，負(fù)壓加強拱形集成屋蓋結(jié)構(gòu)體系包括鋼拱構(gòu)件1，預(yù)埋件，鋼絲束4，節(jié)點5，鋼拱連接件6、7、8。所述的鋼拱構(gòu)件采用工廠標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制鋼拱，在鋼拱兩端位置處焊接加勁肋板進行補強，預(yù)埋件為預(yù)制短鋼管；所述的鋼絲束4根據(jù)國家規(guī)范進行采用，并根據(jù)采用的鋼絲束4的直徑尺寸通過熱澆鑄或者液壓形式與索錨3連接；所述的節(jié)點5為現(xiàn)場焊接制作的鋼板節(jié)點，將短鋼管與留有孔洞的半圓形鋼板相焊接；如圖3所示鋼拱連接件為工廠預(yù)制的構(gòu)件，為了保證強度，在構(gòu)件的四周焊接加勁肋板10進行補強，并在豎向鋼管上焊接耳板2 ;施工時，將鋼拱部件I與耳板2焊接，鋼絲束4與索錨3連接，鋼拱部件與鋼拱連接件通過高強螺栓連接，最終將鋼絲束匯交于節(jié)點位置處進行連接。完成各部件的組裝后，對與拱連接的鋼絲束進行張拉提供預(yù)應(yīng)力。最終完成負(fù)壓加強拱形集成屋蓋結(jié)構(gòu)體系。
[0018]鋼拱I可采用圓形鋼管拱、矩形鋼管拱或具有對稱軸的型鋼鋼拱，鋼拱I的兩端均采用法蘭式連接方式與鋼拱連接件進行連接。
[0019]鋼絲束4尺寸根據(jù)單跨拱跨度以及荷載的大小進行設(shè)計，根據(jù)鋼絲束4的尺寸選擇鋼絲束與索錨的連接方式；所述的索錨3的規(guī)格通過鋼絲束的尺寸以及國家的規(guī)范進行選擇，采用澆鑄端頭或液壓端頭與索錨構(gòu)件相連接，通過澆鑄或者液壓方式與鋼絲束進行連接；所述的節(jié)點5采用現(xiàn)場焊接的方式制作，通過帶有索錨的鋼絲束與鋼拱連接。
[0020]本發(fā)明的施工方法:
方案一:施工時，先將鋼拱連接件與預(yù)埋件進行組裝，然后通過吊裝方式對每個鋼拱進行組裝，整體組裝完成后隨后安裝鋼絲束，將鋼絲束與各對應(yīng)位置處焊接耳板以及節(jié)點安裝并對鋼絲束進行張拉提供預(yù)應(yīng)力，最終完成整個負(fù)壓加強拱形集成屋蓋結(jié)構(gòu)體系的施工過程。
[0021]方案二:施工時，在地面按照施工圖紙進行屋蓋的整體組裝，然后將鋼絲束與各對應(yīng)位置處焊接耳板以及鋼拱連接件安裝，隨后采取將屋蓋整體吊裝并與預(yù)埋件安裝，最后逐榀進行張拉，最終完成整個負(fù)壓加強拱形集成屋蓋結(jié)構(gòu)體系的施工過程。
【權(quán)利要求】
1.一種基于負(fù)壓補強技術(shù)的索拱組合屋蓋，其特征在于所述的組合屋蓋有多組屋蓋單元組合而成的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，所述屋蓋單元包括4根鋼拱、8根鋼絲束以及I個節(jié)點；鋼拱的形狀、大小及拱向一致，4根鋼拱首尾端依次連接，形成封閉的環(huán)形屋蓋單元面，所述屋蓋單元面的4個交點處于同一平面內(nèi)，且該平面為正方形，所述的鋼拱面與該正方形垂直，所述的正方形對角線交點處設(shè)有節(jié)點，所述的鋼拱兩端及中部位置均通過鋼絲束與節(jié)點連接，并且鋼絲束施加預(yù)應(yīng)力；所述的屋蓋單元面與其相鄰的4個屋蓋單元面均共用一個鋼拱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于負(fù)壓補強技術(shù)的索拱組合屋蓋，其特征在于所述的鋼拱之間通過鋼拱連接件連接，所述的鋼拱連接件包括三種類型，分別為鋼拱連接件1、鋼拱連接件II和鋼拱連接件III ;所述鋼拱連接件I具有兩個外伸法蘭式連接部件，所述鋼拱連接件II具有三個外伸法蘭式連接部件，所述鋼拱連接件III具有四個外伸法蘭式連接部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于負(fù)壓補強技術(shù)的索拱組合屋蓋，其特征在于所述的節(jié)點為短鋼管與半圓形鋼板焊接而成的連接件，所述半圓形鋼板均勻分布于短鋼管的外偵牝并且在半圓形鋼板上留有孔洞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于負(fù)壓補強技術(shù)的索拱組合屋蓋，其特征在于所述的鋼拱采用圓鋼管或方形鋼管或具有對稱軸的型鋼，所述的鋼拱兩端焊接有加勁肋板，所述的鋼拱在拱對稱位置處焊接耳板，耳板與鋼絲束連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于負(fù)壓補強技術(shù)的索拱組合屋蓋，其特征在于所述的鋼拱連接件為帶加勁肋板的焊接或整體澆鑄的構(gòu)件，并且在鋼拱連接件上焊接有豎向的耳板，耳板與鋼絲束連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于負(fù)壓補強技術(shù)的索拱組合屋蓋，其特征在于所述的鋼絲束是平行或半平行鋼絲束，鋼絲束的兩端采用澆鑄或液壓的方法通過索錨分別與鋼拱連接件和節(jié)點連接。
【文檔編號】E04B1/38GK103790276SQ201410063731
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】喬文濤, 信改義, 吳立朋, 趙靜, 申兆武, 李玉學(xué) 申請人:石家莊鐵道大學(xué)