CN107268857B - 一种新型节能预制装配式圆锥单元组合体屋盖结构 - Google Patents

Abstract

一种新型节能预制装配式圆锥单元组合体屋盖结构，它涉及结构工程领域；它包含若干个空心圆锥体单元和连接杆；每个空心圆锥体单元内填充有惰性气体，并且空心圆锥体单元的底面圆上设有透明密封膜盖；空心圆锥体单元的底面圆面向上，顶点向下；相邻的空心圆锥体单元的底面圆相切并融合相接，空心圆锥体单元的顶点与连接杆融合相接并通过连接杆两两连接，形成大跨屋盖结构；它采用透明高分子材料制成空心圆锥体单元，解决了传统屋盖自重大的问题，能够进一步提高屋盖跨度，同时，空心圆锥体单元体内惰性气体的利用能够减小屋面的导热性，解决了保温、隔热、采光的问题，实现了绿色建筑的环保性。

Description

一种新型节能预制装配式圆锥单元组合体屋盖结构

技术领域

本发明涉及结构工程领域，具体涉及一种新型节能预制装配式圆锥单元组合体屋盖结构。

背景技术

空间屋盖结构按传统的空间结构形式和分类方法，可划分为薄壳结构、网架结构、网壳结构、悬索结构、薄膜结构五类；而另外一种采用组成空间结构的基本构件或基本单元来区分空间结构的方法则更为详尽——板壳单元、梁单元、杆单元、索单元和膜单元五类，形式种类繁多，选型灵活。

近年来，空间桁架结构因其受力合理、轻质省材、造型独特优美、施工周期短等优点已广泛应用于会展中心、体育场、飞机场等大跨民用标志性建筑。空间桁架结构一般使用木材、钢材为主要受力构件。木材强度较低、很难满足大跨度结构的受力要求，且防潮湿腐坏、防虫蛀性能较差，在大跨度建筑中利用率较低。钢结构材料轻质高强，在结构受力方面具有很大的优势，目前被广泛应用，但钢结构日常防锈养护是一项很大的工程，且在保温采光等节能环保方面较难有所突破。近年来，能源紧缺与现代化生产、生活的矛盾急剧激化，能源问题引起了世界各国的重视，在此种能源新形势下，我国颁布了多项有关节能减排，绿色建筑的指导思想及推动政策。而现代化生产为人类活动带来的便利也是不可忽视且应充分利用的，我国在结构工程领域也出台了推动预制装配式结构建造的各项政策。为响应国家号召并结合结构工程领域专业技术知识，本发明创造性的提出了一种以空心圆锥作为单元体的可充气透明屋盖结构，不但能满足大跨屋盖结构的力学性能要求，而且可实现模数化后进行预制装配的生产建造，同时，能够提高屋盖及屋面结构的功能性，达到节能减排的效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单、设计合理、使用方便的新型节能预制装配式圆锥单元组合体屋盖结构，不但能满足大跨屋盖结构的力学性能要求，而且可实现模数化后进行预制装配的生产建造，同时能够提高屋盖及屋面结构的功能性，达到节能减排的效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包含若干个空心圆锥体单元和连接杆；每个空心圆锥体单元内填充有惰性气体，并且空心圆锥体单元的底面圆上设有透明密封膜盖；空心圆锥体单元的底面圆面向上，顶点向下；相邻的空心圆锥体单元的底面圆相切并融合相接，空心圆锥体单元的顶点与连接杆融合相接并通过连接杆两两连接，形成大跨屋盖结构；

优选地，所述的空心圆锥体单元为采用透明高强度高分子复合材料制成的无顶空心圆锥体；

优选地，所述的透明密封膜盖为透明高分子薄膜盖或板盖，整体覆盖在每个空心圆锥体单元的底面圆上；

优选地，所述的惰性气体为氩气或氪气；

优选地，所述的融合相接可采用高强胶粘接方式或者采用整体3D打印方式。

采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种新型节能预制装配式圆锥单元组合体屋盖结构，采用透明高分子材料制成空心圆锥体单元，解决了传统屋盖自重大的问题，能够进一步提高屋盖跨度，同时，空心圆锥体单元体内惰性气体的利用能够减小屋面的导热性，解决了保温、隔热、采光的问题，实现了绿色建筑的环保性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是三个空心圆锥体单元和连接杆组成的受力单元示意图；

图3是单个空心圆锥体单元的结构示意图。

附图标记说明：

1、空心圆锥体单元；2、连接杆；3、透明密封膜盖；1-1、底面圆；1-2、顶点。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步的说明。

参看图1-3所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包含若干个空心圆锥体单元1和连接杆2；每个空心圆锥体单元1内填充有惰性气体，并且空心圆锥体单元的底面圆1-1上设有透明密封膜盖3；空心圆锥体单元的底面圆1-1面向上，顶点1-2向下；相邻的空心圆锥体单元的底面圆1-1相切并融合相接，空心圆锥体单元的顶点1-2与连接杆2融合相接并通过连接杆2两两连接，形成大跨屋盖结构；

优选地，所述的空心圆锥体单元1为采用透明高强度高分子复合材料制成的无顶空心圆锥体；透明高强度高分子复合材料可采用聚碳酸酯或聚酰亚胺材料；

优选地，所述的透明密封膜盖3为透明高分子薄膜盖或板盖，整体覆盖在每个空心圆锥体单元的底面圆1-1上；透明高分子薄膜盖可采用ETFE膜材质；

优选地，所述的惰性气体为氩气或氪气；

优选地，所述的融合相接可采用高强胶粘接方式或者采用整体3D打印方式。

本具体实施方式以空心圆锥体单元1和连接杆2为主要结构组成部分，空心圆锥体单元的底面圆1-1融合相接，形成了上部整体的屋面，下部顶点1-2部分通过连接杆2两两相连，组成了整体的屋盖结构；屋盖结构搭配透明密封膜盖3，将惰性气体密封在空心圆锥体单元1中，形成完整的屋面。

在实际工程中，确定了屋盖结构的设计尺寸及图纸后，即可到工厂对屋盖结构进行加工生产；以运输能力为单位，每块预制屋盖结构的大小可根据运输能力进行调整，或根据工程实际情况选择整体板块制作或圆锥部分与杆件部分分开制作，形式灵活多变；在施工现场，预制结构块与块之间采用现场融合的方式进行拼接；屋盖结构和建筑边缘构件的连接可采用高强胶进行粘结或者采用整体3D打印实现。

本具体实施方式与传统屋盖结构相比，具有以下优点：

1、本具体实施方式采用具有优良机械强度和耐热性能的高分子复合材料（如聚碳酸酯、聚酰亚胺等）作为主要形成受力构件的材料，具有轻质高强的特点，大大减轻了屋盖结构自重，能够实现屋盖结构跨度的进一步增大；

2、本具体实施方式采用透明高分子复合材料作为主要屋面结构，在满足结构受力性能的同时大大增强了建筑的采光性能，创造良好的室内光环境是建筑采光的主要任务，空心圆锥体单元组合屋盖能有效的达到节能环保的效果；

3、参看图2所示，三个空心圆锥体单元1和连接杆2组成一个受力单元，空心圆锥体单元的圆锥体的底面圆1-1面向上，圆锥体的顶点1-2向下并由连接杆2连接，屋盖受力时圆锥体的底面圆环受压，圆锥体的顶点相连，连接杆受拉，使得圆锥体在作为结构时也能具有较好的受力性能，圆的利用避免了应力集中的问题，同时空心圆锥体单元1由于内部填充有惰性气体，可提高圆锥体锥面的自身强度；

4、本具体实施方式采用空心圆锥体单元组合成屋盖结构，根据屋盖高度的需要确定空心圆锥体单元的高度和大小，制作成等高度屋盖和变高度屋盖，可同时满足结构和建筑外观的要求，进行模数化建造，采用预制装配方式，以单元的形式在工厂进行加工制作，方便运输，达到建造场地进行现场连接即可，此类屋盖的预制装配式建造可以加快施工速度，降低施工投入；

5、本具体实施方式中的小单元为空心圆锥体，在圆锥体底面采用透明密封膜盖3密封，在空心圆锥体中充入惰性气体（如氩气、氪气等），能够减小屋面的导热性，起到保温隔热的作用，节能环保。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种新型节能预制装配式圆锥单元组合体屋盖结构，其特征在于它包含若干个空心圆锥体单元和连接杆；每个空心圆锥体单元内填充有惰性气体，并且空心圆锥体单元的底面圆上设有透明密封膜盖；空心圆锥体单元的底面圆面向上，顶点向下；相邻的空心圆锥体单元的底面圆相切并融合相接，空心圆锥体单元的顶点与连接杆融合相接并通过连接杆两两连接，形成大跨屋盖结构。

2.根据权利要求1所述的一种新型节能预制装配式圆锥单元组合体屋盖结构，其特征在于所述的空心圆锥体单元为采用透明高强度高分子复合材料制成的无顶空心圆锥体。

3.根据权利要求2所述的一种新型节能预制装配式圆锥单元组合体屋盖结构，其特征在于所述的透明高强度高分子复合材料采用聚碳酸酯或聚酰亚胺材料。

4.根据权利要求1所述的一种新型节能预制装配式圆锥单元组合体屋盖结构，其特征在于所述的透明密封膜盖为透明高分子薄膜盖或板盖，整体覆盖在每个空心圆锥体单元的底面圆上。

5.根据权利要求4所述的一种新型节能预制装配式圆锥单元组合体屋盖结构，其特征在于所述的透明高分子薄膜盖采用ETFE膜材质。

6.根据权利要求1所述的一种新型节能预制装配式圆锥单元组合体屋盖结构，其特征在于所述的惰性气体为氩气或氪气。

7.根据权利要求1或3所述的一种新型节能预制装配式圆锥单元组合体屋盖结构，其特征在于所述的融合相接采用高强胶粘接方式或者采用整体3D打印方式。

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