CN106013573A - 一种具保温功能大跨竹桁架结构屋盖及其施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具保温功能大跨竹桁架结构屋盖及其施工工艺，包括多榀桁架，所述每榀桁架由弦杆和腹杆构成；所述弦杆包括均为弧形的上弦杆和下弦杆，并在两端相互连接成椭圆形；所述腹杆包括多根直杆状的竖向腹杆和斜向腹杆；所述竖向腹杆竖直的设于所述上弦杆和下弦杆之间；所述每两根竖向腹杆之间设有一根斜向腹杆，使每根竖向腹杆和每根斜向腹杆与所述上弦杆或下弦杆构成三角形；所述各榀桁架之间设有多根连接在上弦杆之间的檩条；所述檩条上方设有保温层；所述保温层上敷设彩钢板及陶瓷瓦片。本发明可以满足跨度的要求，而且可以提高屋盖的承载力，且屋盖的挠度较小，大大提高使用空间。同时，保温隔热性能好，耐久性强好，有利于节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑构件，尤其是一种竹制的大跨度桁架结构屋盖，且具有保温功能，具体的说是一种具保温功能大跨竹桁架结构屋盖。
本发明还同时涉及一种上述具保温功能大跨竹桁架结构屋盖的施工工艺。
背景技术
目前，随着大跨竹木结构的发展，建筑物的跨度逐渐增加，作用于屋盖上的荷载也越来越大。由于竹梁的抗拉承载力较低，竹梁体的截面需要增大，大跨度大截面的竹梁不仅导致梁体的自重较大，而且承载力满足不了设计使用的要求；梁体在较大的上部荷载作用下的挠度也相对较大，无法满足使用要求；大跨度大尺寸的竹梁体无法达到材料的充分利用，尤其靠近支座部位，会造成材料的大量浪费，不满足经济性的要求。
随着环境问题的日益严重，节能环保的理念在建筑中起着重要的作用，目前所采用的屋盖的导热系数皆比较大，对室内的节能非常不利，因此，需要设计一种采用竹材制造，并具良好保温性能的屋顶系统。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种具保温功能大跨竹桁架结构屋盖及其施工工艺，不仅结构布置灵活，而且应用范围非常广，可以运用到大跨竹结构房屋屋盖体系中；同时，此屋盖体系简介、外观优美，可以实现工厂化生产,也可以快速安装，符合绿色节能的要求。
本发明的技术方案是：
一种具保温功能大跨竹桁架结构屋盖，包括多榀桁架，所述每榀桁架由弦杆和腹杆构成；所述弦杆和腹杆均由竹材制成；所述弦杆包括均为弧形的上弦杆和下弦杆，并在两端相互连接成椭圆形；所述腹杆包括多根直杆状的竖向腹杆和斜向腹杆；所述竖向腹杆竖直的设于所述上弦杆和下弦杆之间；所述每两根竖向腹杆之间设有一根斜向腹杆；所述每根斜向腹杆的两端连接在不同的两根竖向腹杆的上端和下端，使每根竖向腹杆和每根斜向腹杆与所述上弦杆或下弦杆构成三角形；所述各榀桁架之间设有多根连接在上弦杆之间的檩条；所述檩条上方设有保温层；所述保温层上敷设彩钢板及陶瓷瓦片。
进一步的，所述上弦杆和下弦杆通过金属套筒及螺栓相连接。
进一步的，所述腹杆通过金属钉板或钢夹板及螺栓与弦杆相连接。
进一步的，所述保温层为箱型，由竹材制成，内部填充保温岩棉。
进一步的，所述上弦杆、下弦杆、竖向腹杆和斜向腹杆的截面均为矩形。
进一步的，所述金属套筒为V形，其角度与上弦杆和下弦杆的连接相适应，使上弦杆与下弦杆能够分别嵌入其中，并使其所构成的椭圆形符合设计要求。
进一步的，所述金属钉板由Q345或者更高级别的钢材制成，其表面镀锌，并在其一面上布置有锋利并垂直于表面的钉；所述金属钉板尺寸大小根据其受力及具体组合方式确定。
进一步的，所述钢夹板由Q235或者Q345的钢材制成，其尺寸大小根据其受力及具体组合方式确定。
进一步的，所述螺栓为普通或者高强螺栓，规格可为M6-M20，其尺寸规格及数量根据受力大小而确定。
进一步的，所述保温层为箱型，由竹材制成，内部填充保温岩棉。
一种具保温功能大跨竹桁架结构屋盖的施工方法，包括以下步骤：
①首先选用优质的原竹材，经过一定的工艺加工成胶合竹，随后加工成所需尺寸的上弦杆﹑下弦杆﹑竖向腹杆及斜向腹杆；上弦杆和下弦杆可以采用指接连接形式加工到所需长度；
②根据预先设计的弧度，加工成所需尺寸的两个成V形的金属钢套筒；将上弦杆和下弦杆嵌入金属钢套筒内，并用螺栓将弦杆固定于套筒内，使上弦杆和下弦杆拼接成椭圆形；
③在弦杆及腹杆上精确定位出连接节点的交点，若采用的是金属钉板连接，则需要在节点处的各杆件上画出金属钉板的定位线，随后将金属钉板与定位线对准，一次性完成钉板固定；若采用的是螺栓与外钢夹板的连接形式，则需要在弦杆的外侧定位出螺栓孔及钢夹板的位置，随后预钻孔，最后安装钢夹板与螺栓，并拧紧固定；若采用的是螺栓与内插钢夹板的连接形式，则定位完毕后需要在杆件相应部位开槽及开螺栓孔，随后内插安装钢夹板，并拧紧螺栓固定对应杆件及节点，最后在螺栓的两个外表面加盖塑料盖；
④待桁架完成拼装后，用吊车将其吊装就位，当吊装完第一榀桁架并定位完毕后，在其屋脊处设置一根垂直立杆和一根斜撑，以便将其稳固定在正确的位置；随后将其他桁架吊装就位，并安装弦杆﹑腹杆支撑及支座端处的侧向支撑；
⑤待支撑全部安装完毕后，在上弦杆预先标定檩条的位置上安装预制成型的钢托架，随后将檩条吊装就位，并且用钢钉或者螺栓将檩条固定于钢托架上；
⑥在檩条上沿着其长度方向布置已加工成型内填岩棉的保温层；该保温层在檩条上搭接的长度应小于等于檩条断面宽度的一半，先采用钢钉将保温层固定于檩条上，再用钢钉斜向打入，从檩条的上部直至抵达保温层的下部；
⑦在已经布置完毕的保温层上覆盖一层彩钢板，用钢钉或者螺栓将彩钢板固定于保温层上，最后在彩钢板上铺设陶瓷瓦片，整个竹质桁架结构屋盖安装完毕。
本发明的有益效果：
本发明可以有效的运用到大跨竹结构建筑中，通过合理的理论计算，保证整个屋盖系统的承载力满足要求，确保了结构的可靠性；与纯竹质梁相比，本发明不仅可以满足跨度的要求，而且可以提高屋盖的承载力，且屋盖的挠度较小，大大提高使用空间；同时，通过使用螺栓或者金属钉板的连接结构，使得节点部位更加安全；本发明的保温隔热性能好，耐久性强好，有利于节能环保；进一步的，本发明加工简便，易于实现工厂化生产，且运输与现场拼装皆比较简便，材料绿色环保，为未来大跨高层建筑的推广起到了重要的作用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中A的放大示意图。
图3为金属套筒的结构示意图。
图4为钢夹板的夹持安装示意图。
图5为钢夹板的内插安装示意图。
其中：1-上弦杆，2-檩条，3-竖向腹杆，4-覆盖层； 5-金属套筒，6-连接结构，7-斜向腹杆，8-下弦杆，9-岩棉， 10-保温层； 11-彩钢板；12-陶瓷瓦片；13-螺栓；14-金属钉板，15-钢夹板；16-螺栓孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1和2所示，一种具保温功能大跨竹桁架结构屋盖，包括多榀桁架。所述每榀桁架由弦杆和腹杆构成；所述弦杆和腹杆均由竹材制成，例如，可以采用胶合竹。所述弦杆包括均为弧形的上弦杆1和下弦杆8，并在两端处相互连接，使该上弦杆1和下弦杆8之间形成椭圆形。所述腹杆包括多根直杆状的竖向腹杆3和斜向腹杆7。其中，所述竖向腹杆3竖直的设于所述上弦杆1和下弦杆8之间，并在每两根竖向腹杆3之间设有一根斜向腹杆7，且使所述每根斜向腹杆7的两端连接在不同的两根竖向腹杆3的上端和下端，从而，可由每根竖向腹杆3和每根斜向腹杆7与所述弦杆构成三角形。所述上弦杆1、下弦杆8、竖向腹杆3和斜向腹杆7的截面均为矩形，使其坚固耐压。
所述上弦杆1和下弦杆8通过金属套筒5及螺栓相连接。该金属套筒5为V形，如图3所示，其角度与上弦杆1和下弦杆8的连接要求相适应，使上弦杆1与下弦杆8能够分别嵌入其中，并使其所构成的椭圆形符合设计要求。同时，在金属套筒5的表面开设螺栓孔16，再用螺栓进行固定，使上、下弦杆连接牢固。
所述腹杆通过连接结构与弦杆相连接。该连接结构包括金属钉板14或钢夹板15，以及螺栓13等。所述金属钉板14或钢夹板15的形状依连接处的结构而不同，可以是直板形、两叉形或三叉形等，使其可以满足单根腹杆与弦杆连接，或是两根腹杆同时与弦杆连接的需要。所述金属钉板14由Q345或者更高级别的钢材制成，其表面镀锌，并在其一面上间隔并垂直的布置有锋利的钉，使其能够直接钉入弦杆或腹杆内。所述金属钉板14的尺寸大小根据其受力及具体组合方式确定。所述钢夹板15为直板状，由Q235或者Q345的钢材制成，其上设有多个螺栓孔，便于使用螺栓与所述弦杆或腹杆相连接。所述钢夹板可以通过夹持法或内插法进行连接。当使用夹持法时，如图4所示，将两块钢夹板分别放置于所要连接的弦杆或腹杆的两侧，并用螺栓穿过其中进行固定，使连接牢固。当使用内插法时，如图5所示，先在所要连接的弦杆或腹杆的连接处开槽，然后将钢夹板插入槽中，并用螺栓穿过其中进行固定，使连接牢固。。使其能够插入。
所述螺栓13为普通或者高强螺栓，规格可为M6-M20，其尺寸规格及数量根据受力大小而确定。
所述各榀桁架之间设有多根连接在上弦杆之间的檩条2，并在所述檩条2上方设有覆盖层4。该覆盖层4由下往上依次包括保温层10、彩钢板11及陶瓷瓦片12。其中，所述保温层10为箱型，由竹材制成，内部填充岩棉9，具有保温功能。所述保温层10的宽度及高度可根据檩条的间距及保温要求确定，满足保温的需求。
一种适用于所述具保温功能大跨竹桁架结构屋盖的施工方法，包括以下步骤：
①首先选用优质的原竹材，经过一定的工艺加工成胶合竹，随后加工成所需尺寸的上弦杆﹑下弦杆﹑竖向腹杆及斜向腹杆；上弦杆和下弦杆可以采用指接连接形式加工到所需长度；
②根据预先设计的弧度，加工成所需尺寸的两个成V形的金属钢套筒；将上弦杆和下弦杆嵌入金属钢套筒内，并用螺栓将弦杆固定于套筒内，使上弦杆和下弦杆拼接成椭圆形；
③在弦杆及腹杆上精确定位出连接节点的交点，若采用的是金属金属钉板连接，则需要在节点处的各杆件上画出金属钉板的定位线，随后将金属钉板与定位线对准，一次性完成钉板固定；若采用的是螺栓与外钢夹板的连接形式，则需要在弦杆的外侧定位出螺栓孔及钢夹板的位置，随后预钻孔，最后安装夹板与螺栓，并拧紧固定；若采用的是螺栓与内插钢夹板的连接形式，则定位完毕后需要在杆件相应部位开槽及开螺栓孔，随后内插安装钢夹板，并拧紧螺栓固定对应杆件及节点，最后在螺栓的两个外表面加盖塑料盖；
④待桁架完成拼装后，用吊车将其吊装就位，当吊装完第一榀桁架并定位完毕后，在其屋脊处设置一根垂直立杆和一根斜撑，以便将其稳固定在正确的位置；随后将其他桁架吊装就位，并安装弦杆﹑腹杆支撑及支座端处的侧向支撑；
⑤待支撑全部安装完毕后，在上弦杆预先标定檩条的位置上安装预制成型的钢托架，随后将檩条吊装就位，并且用钢钉或者螺栓将檩条固定于钢托架上；
⑥在檩条上沿着其长度方向布置已加工成型内填岩棉的保温层；该保温层在檩条上搭接的长度应小于等于檩条断面宽度的一半，先采用钢钉将保温层固定于檩条上，再用钢钉斜向打入，从檩条的上部直至抵达保温层的下部；
⑦在已经布置完毕的保温层上覆盖一层彩钢板，用钢钉或者螺栓将彩钢板固定于保温层上，最后在彩钢板上铺设陶瓷瓦片，整个竹质桁架结构屋盖安装完毕。
具体的操作步骤中，需要注意以下方面：
翻样；根据之前设计的承载力的数值，得出各部位杆件的尺寸规格，运用相关软件输入电脑程序，翻样时，桁架节点之间的位置需要定位控制准确。
断料：选用优质的原竹，加工成胶合竹。禁用强度较低的髓心材。带有少许死节缺陷的材料不能放在接头或者端部位置，以免影响整个桁架的强度；
杆件制作：将断料后的构件，制作加工成实际所需尺寸，再切割加工成设计时的角度尺寸；
杆件拼装：根据设计时标定的节点编号，将杆件放置于对应部位。由于弦杆与多根腹杆相连接，应先在各连接的杆件上定位出其中心线，再将各轴线的相交点作为腹杆接触面上的中心点；
金属钉板定位（钢夹板及螺栓定位）：根据设计时需要的金属钉板尺寸，在各个杆件的连接节点处对应划线定位；若采用外附钢夹板及螺栓连接，则在各个杆件的连接节点处对应划线，画出夹板的定位，并在腹杆上对应螺栓孔的位置开孔；若采用内插钢夹板及螺栓连接，则在各个杆件的连接节点处对应划线，开槽尺寸略大于钢板，以插入内填钢板，随后在节点表面精确定位出螺栓孔的位置，并对应开贯穿孔，接着再插入螺栓；
金属钉板固定（螺栓紧固）：根据原先的定位线准确定位，最后一次性将金属钉板安装打入到竹材中，如图3所示；若采用的是钢夹板与螺栓的连接形式，则待螺栓孔全部定位完毕后，将螺栓放置于螺栓孔内，最后拧紧固定，并在螺栓孔的外侧加盖防水塑料盖，如图4所示；
检查复核：节点全部安装完成后，需要对整个桁架进行检查复核，检查各部位的安装定位及瑕疵，以确保安装后的桁架完全与设计时的相同；标出每榀桁架的轴线，并按一定的规则进行编号。
运输：桁架的运输需要专门的大型运输车，并在车上安装有专门固定桁架的设备，使得桁架牢牢固定于车上，以防运输中对桁架的安全造成影响。
吊装桁架：将运输到位的桁架按照对应的编号核实无误后吊装并就位，准确的就位需要借助于全站仪或者经纬仪等紧密仪器；
安装临时支撑：待准确就位后，随即用钉子在桁架支座处临时固定，也包括临时支撑的撑角固定，以防桁架移位；接着在桁架的屋脊部位设置一根垂直立杆和一根斜撑，斜撑与地面的最优角度为45度，撑角需要牢固可靠。
钉连接（临时固定）：在临时支撑或者支座等薄弱部位，需加设钉子进行临时固定，以防移位造成不安全。
系杆支撑：为了保证整个桁架系统的温度，需要加载相邻桁架的腹杆及弦杆上加设支撑；腹杆及弦杆支撑的使用数量及位置，也是根据设计计算得出，支撑的安装定位也需要准确。
支座端侧向支撑安装固定：屋架支座处侧向支撑的安装也是采用钉连接的形式，用钉数量及间隔需要根据具体连接情况确定。
檩条及覆盖层安装：在上弦杆预先标定檩条的位置上安装预制成型的钢托架，随后将檩条吊装就位，并且用钢钉或者螺栓将檩条固定于钢托架上；随后在檩条上沿着其长度方向布置已加工成型内填岩棉的保温层，并用钢钉将保温层固定于檩条上。
钉连接固定：待全部构件临时固定完毕后，最后用钉子完成所有正确永久固定，用钉数量及钉间隔需要满足相关规范的要求，且施工中尽可能选择机械进钉方式，减少人工钉入。
屋面保温防水：在已经布置完毕的保温层的上部覆盖一层彩钢板，用钢钉或者螺栓将彩钢板固定于保温层上，最后在彩钢板上铺设陶瓷瓦片，整个系统安装完毕。屋盖覆盖层的安装通常在完成屋面板铺设后立即进行, 也应在其他任何内部或外部装修之前进行，这也是为了保护屋架、屋面板以及内部板材免受过多水分的侵蚀。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应当视为本发明的保护范围。本实施例中的未明确的各组成部分均可用现有就似乎加以实现
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种具保温功能大跨竹桁架结构屋盖，包括多榀桁架，其特征是所述每榀桁架由弦杆和腹杆构成；所述弦杆和腹杆均由竹材制成；所述弦杆包括均为弧形的上弦杆和下弦杆，并在两端相互连接成椭圆形；所述腹杆包括多根直杆状的竖向腹杆和斜向腹杆；所述竖向腹杆竖直的设于所述上弦杆和下弦杆之间；所述每两根竖向腹杆之间设有一根斜向腹杆；所述每根斜向腹杆的两端连接在不同的两根竖向腹杆的上端和下端，使每根竖向腹杆和每根斜向腹杆与所述上弦杆或下弦杆构成三角形；所述各榀桁架之间设有多根连接在上弦杆之间的檩条；所述檩条上方设有保温层；所述保温层上敷设彩钢板及陶瓷瓦片。
2.根据权利要求1所述的具保温功能大跨竹桁架结构屋盖，其特征是所述上弦杆和下弦杆通过金属套筒及螺栓相连接。
3.根据权利要求1所述的具保温功能大跨竹桁架结构屋盖，其特征是所述腹杆通过金属钉板或钢夹板及螺栓与弦杆相连接。
4.根据权利要求1所述的具保温功能大跨竹桁架结构屋盖，其特征是所述保温层为箱型，由竹材制成，内部填充保温岩棉。
5.根据权利要求1所述的具保温功能大跨竹桁架结构屋盖，其特征是所述上弦杆、下弦杆、竖向腹杆和斜向腹杆的截面均为矩形。
6.根据权利要求2所述的具保温功能大跨竹桁架结构屋盖，其特征是所述金属套筒为V形，其角度与上弦杆和下弦杆的连接相适应，使上弦杆与下弦杆能够分别嵌入其中，并使其所构成的椭圆形符合设计要求。
7.根据权利要求3所述的具保温功能大跨竹桁架结构屋盖，其特征是所述金属钉板由Q345或者更高级别的钢材制成，其表面镀锌，并在其一面上布置有锋利并垂直于表面的钉；所述金属钉板尺寸大小根据其受力及具体组合方式确定。
8.根据权利要求3所述的具保温功能大跨竹桁架结构屋盖，其特征是所述钢夹板由Q235或者Q345的钢材制成，其尺寸大小根据其受力及具体组合方式确定。
9.根据权利要求2或3任一所述的具保温功能大跨竹桁架结构屋盖，其特征是所述螺栓为普通或者高强螺栓，规格可为M6-M20，其尺寸规格及数量根据受力大小而确定。
10.一种根据权利要求1所述的具保温功能大跨竹桁架结构屋盖的施工方法，其特征是包括以下步骤：
1）首先选用优质的原竹材，经过一定的工艺加工成胶合竹，随后加工成所需尺寸的上弦杆﹑下弦杆﹑竖向腹杆及斜向腹杆；上弦杆和下弦杆可以采用指接连接形式加工到所需长度；
2）根据预先设计的弧度，加工成所需尺寸的两个成V形的金属钢套筒；将上弦杆和下弦杆嵌入金属钢套筒内，并用螺栓将弦杆固定于套筒内，使上弦杆和下弦杆拼接成椭圆形；
3）在弦杆及腹杆上精确定位出连接节点的交点，若采用的是金属钉板连接，则需要在节点处的各杆件上画出金属钉板的定位线，随后将金属钉板与定位线对准，一次性完成钉板固定；若采用的是螺栓与外钢夹板的连接形式，则需要在弦杆的外侧定位出螺栓孔及钢夹板的位置，随后预钻孔，最后安装钢夹板与螺栓，并拧紧固定；若采用的是螺栓与内插钢夹板的连接形式，则定位完毕后需要在杆件相应部位开槽及开螺栓孔，随后内插安装钢夹板，并拧紧螺栓固定对应杆件及节点，最后在螺栓的两个外表面加盖塑料盖；
4）待桁架完成拼装后，用吊车将其吊装就位，当吊装完第一榀桁架并定位完毕后，在其屋脊处设置一根垂直立杆和一根斜撑，以便将其稳固定在正确的位置；随后将其他桁架吊装就位，并安装弦杆﹑腹杆支撑及支座端处的侧向支撑；
5）待支撑全部安装完毕后，在上弦杆预先标定檩条的位置上安装预制成型的钢托架，随后将檩条吊装就位，并且用钢钉或者螺栓将檩条固定于钢托架上；
6）在檩条上沿着其长度方向布置已加工成型内填岩棉的保温层；该保温层在檩条上搭接的长度应小于等于檩条断面宽度的一半，先采用钢钉将保温层固定于檩条上，再用钢钉斜向打入，从檩条的上部直至抵达保温层的下部；
7）在已经布置完毕的保温层上覆盖一层彩钢板，用钢钉或者螺栓将彩钢板固定于保温层上，最后在彩钢板上铺设陶瓷瓦片，整个竹质桁架结构屋盖安装完毕。
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