CN109098338A - 一种装配式异形屋盖结构体系及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种装配式异形屋盖结构体系及其施工方法，包括多个独立结构的预制拼装单元，多个预制拼装单元按照预定的顺序排列，且相邻的两个预制拼装单元装配式连接；预制拼装单元包括多边形结构的框体，框体的一对开口面上分别设置有第一连接板和第二连接板，第一连接板和第二连接板分别与框体固定连接，第一连接板、第二连接板和框体之间设置有填充体；框体包括多个首尾依次连接的拼装肋板，拼装肋板上设置有连接用安装孔。本发明结构受力合理，结构刚度大，可简化节点，内力分布均匀，空间效应明显，可缩短施工周期、减轻结构自重、节材节能、降低整体的工程造价，实用性好，值得推广。

Description

一种装配式异形屋盖结构体系及其施工方法

技术领域

本发明属于建筑技术领域，具体涉及一种装配式异形屋盖结构体系及其施工方法。

背景技术

随着人们对建筑物跨度和建筑物造型的要求越来越高，大跨度空间结构、异形空间结构的应用也越来越多，结构灵活多样，造型优美，形状各异的大跨度屋盖、异形屋盖结构层出不穷，其空间效应明显满足了对空间造型要求较高的大型体育馆、机场等造型独特的公共建筑的要求，与此同时，对楼层的净空、以及施工工艺、周期也提出了更高的要求。

目前，大跨度空间结构、异形空间结构主要采用网架网壳、管桁架结构体系，但是存在以下问题：

1、网架网壳结构，螺栓球网架螺栓连接“假拧”问题较多，连接弱，螺栓球自重占比大所导致结构自重大，焊接球导致结构整体变形难于控制；

2、管桁架结构，加工困难、焊接量大，焊接变形难于控制。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种“栓焊结合”的装配式连接方式的装配式异形屋盖结构体系及其施工方法，适用于建筑结构中的大跨度、大柱网、大开间且形状不规则结构中的屋盖，结构受力合理，结构刚度大，可简化节点，内力分布均匀，空间效应明显，可缩短施工周期、减轻结构自重、节材节能、降低整体的工程造价。

本发明的技术方案是：

一种装配式异形屋盖结构体系，包括多个独立结构的预制拼装单元，多个预制拼装单元按照预定的顺序排列，且相邻的两个预制拼装单元装配式连接；所述预制拼装单元包括多边形结构的框体，所述框体的一对开口面上分别设置有第一连接板和第二连接板，所述第一连接板和第二连接板分别与所述框体固定连接，所述第一连接板、第二连接板和框体之间设置有填充体；所述框体包括多个首尾依次连接的拼装肋板，所述拼装肋板上设置有连接用安装孔。

优选的，所述第一连接板、第二连接板和框体是钢板或者高强度透光玻璃的其中一种。

优选的，所述填充体是空气、现浇混凝土或者保温隔热材料的其中一种。

优选的，所述保温隔热材料是EPS板、玻璃丝绵或者岩棉的其中一种。

一种装配式异形屋盖结构体系的施工方法，包括以下步骤：

S1、根据异形屋盖结构的设计图纸，进行拼装单元的板块划分；

S2、裁好形状的第一连接板平铺在施工工作台面上，将拼装肋板首尾依次连接构成框体，框体与第一连接板连接后构成开口的盒体，在盒体内部填入填充体；

S3、在框体顶面覆盖第二连接板，并用连接件紧固框体和第二连接板后构成预制拼装单元；

S4、采用地面拼装或者高空散拼的方法将预制拼装单元依次连接紧固后构成异形屋盖的整体结构。

优选的，所述S4中地面拼装的方法包括以下步骤：

S41、在地面搭设胎架；

S42、将预制拼装单元依次放置到胎架上，相邻的两个预制拼装单元之间用连接件进行初次紧固；

S43、用焊接的方式对预制拼装单元之间的连接缝进行二次紧固后完成地面拼装，用吊装装置将异形屋盖整体吊装至高空后与支架结构固定。

优选的，所述S4中高空散拼的方法包括以下步骤：

步骤S4a、建造主体支撑用支架结构，在支架结构周边搭设满堂或局部脚手架；

步骤S4b、用起吊装置将预制拼装单元逐一吊装到高空后，采用单向拼装、两边向中间靠拢拼装或者四周向中间靠拢拼装的施工顺序将预制拼装单元依次与支架结构支架固定，相邻的两个预制拼装单元之间用连接件进行初次紧固；

步骤S4c、用焊接的方式对预制拼装单元之间的连接缝进行二次紧固后完成高空散拼。

优选的，所述连接件是铆钉或者螺栓的其中一种。

与现有技术相比，本发明提供的一种装配式异形屋盖结构体系及其施工方法，适合应用于大跨度、大柱网、大开间结构中的屋盖，其有益效果是：

1、本发明采用拼装式结构，将屋盖划分成若干个用于拼接的独立结构，独立结构在工厂预制加工，运输至施工现场后进行拼装，有效地提高施工效率，保证工程质量；

2、本发明抗剪刚度大，构件稳定性能优越，解决了常规屋盖体系因跨度增加和结构形式的复杂化带来的不利影响；

3、本发明内力分布均匀，改善了整个结构力学性能；

4、本发明刚度大、自重轻、厚度小、节点构造简单、空间效应明显；

5、本发明便于施工，在加快施工进度的同时，能够更好地保证工程质量，降低造价，具有极大的工程应用价值和社会经济效益，实用性好，值得推广。

附图说明

图1为本发明的异形屋盖的立面图；

图2为本发明的总体结构示意图；

图3为本发明的中部装配单元结构平面示意图；

图4为本发明的边部装配单元结构平面示意图；

图5为本发明的角部装配单元结构平面示意图；

图6为本发明的现浇屋面填充体的装配单元剖面图；

图7为本发明的预制屋面填充体的装配单元剖面图；

图8为本发明的现浇屋面填充体变角度肋板的装配单元剖面图；

图9为本发明的预制屋面填充体变角度肋板的装配单元剖面图；

图10为本发明的装配单元的拼装剖面图；

图11为本发明的变角度的装配单元的拼装剖面图；

图12为本发明的装配单元与节点支撑连接示意图；

图13为本发明的设有螺栓孔肋板示意图；

图14为本发明的不设螺栓孔肋板示意图；

图15为本发明的装配单元第一或第二连接板示意图；

图16为本发明的中部拼装单元轴测图；

图17为本发明的边部拼装单元轴测图；

图18为本发明的角部拼装单元轴测图；

图19为本发明的填充体示意图。

附图标记说明：

1、连接件；2、螺栓；3、填充体；4、第一连接板；5、第一拼装肋板；6、设在拼装肋板上的安装孔；7、第二连接板；8、连接缝；9、第二拼装肋板；10、中部拼装单元；11、边部拼装单元；12、角部拼装单元。

具体实施方式

本发明提供了一种装配式异形屋盖结构体系及其施工方法，下面结合图1到图19的结构示意图，对本发明进行说明。

如图1和图2所示，本发明提供的一种装配式异形屋盖结构体系，包括多个独立结构的预制拼装单元，多个预制拼装单元按照预定的顺序排列，且相邻的两个预制拼装单元装配式连接；所述预制拼装单元包括多边形结构的框体，所述框体的一对开口面上分别设置有第一连接板和第二连接板，所述第一连接板和第二连接板分别与所述框体固定连接，所述第一连接板、第二连接板和框体之间设置有填充体；所述框体包括多个首尾依次连接的拼装肋板，所述拼装肋板上设置有连接用安装孔。

进一步的，所述第一连接板、第二连接板和框体是钢板或者高强度透光玻璃的其中一种。

进一步的，所述填充体是空气、现浇混凝土或者保温隔热材料的其中一种。

进一步的，所述保温隔热材料是EPS板、玻璃丝绵或者岩棉的其中一种。

一种装配式异形屋盖结构体系的施工方法，包括以下步骤：

S1、根据异形屋盖结构的设计图纸，进行拼装单元的板块划分；

S2、裁好形状的第一连接板平铺在施工工作台面上，将拼装肋板首尾依次连接构成框体，框体与第一连接板连接后构成开口的盒体，在盒体内部填入填充体；

S3、在框体顶面覆盖第二连接板，并用连接件紧固框体和第二连接板后构成预制拼装单元；

S4、采用地面拼装或者高空散拼的方法将预制拼装单元依次连接紧固后构成异形屋盖的整体结构。

进一步的，所述S4中地面拼装的方法包括以下步骤：

S41、在地面搭设胎架；

S42、将预制拼装单元依次放置到胎架上，相邻的两个预制拼装单元之间用连接件进行初次紧固；

S43、用焊接的方式对预制拼装单元之间的连接缝进行二次紧固后完成地面拼装，用吊装装置将异形屋盖整体吊装至高空后与支架结构固定。

进一步的，所述S4中高空散拼的方法包括以下步骤：

步骤S4a、建造主体支撑用支架结构，在支架结构周边搭设满堂或局部脚手架；

步骤S4b、用起吊装置将预制拼装单元逐一吊装到高空后，采用单向拼装、两边向中间靠拢拼装或者四周向中间靠拢拼装的施工顺序将预制拼装单元依次与支架结构支架固定，相邻的两个预制拼装单元之间用连接件进行初次紧固；

步骤S4c、用焊接的方式对预制拼装单元之间的连接缝进行二次紧固后完成高空散拼。

进一步的，所述连接件是铆钉或者螺栓的其中一种。

本发明是由多个独立结构装配而成，独立结构是装配式盒状拼接单元。施工中，需要对整个异形屋盖结构进行单元划分，将其划分为若干独立的预制拼装单元，预制拼装单元的形状是多边形，可为四边形、六边形或者八边形。

如图13到图18所示，拼装单元包括多个拼装肋板构成的框体，拼装肋板包括第一拼装肋板5和第二拼装肋板9，框体上下分别和第一连接板4、第二连接板7固定，组装过程中，第一拼装肋板5、第二拼装肋板9、第一连接板4、第二连接板7均是先用连接件固定，再次用焊接固定的方式形成盒状结构。

如图16到图18，拼装单元盒上表面先不放置第二连接板7，留口用于填入预制或现浇的屋面材料3构成内部的填充体3，填充完毕后安装第二连接板形成预制拼装单元。

如图2到5所示，预制拼装单元按结构要求分为中部拼装单元10、边部拼装单元11和角部拼装单元12，拼装单元在屋盖非边界处拼装肋板设有安装孔6，在屋盖边界处拼装肋板不设安装孔。

如图6到11所示，预制拼装单元的第一连接板4分别与第一拼装肋板5、第二拼装肋板9固定形成的开口盒体内，用于放置填充体3，预制拼装单元内的填充体3是空气、现浇混凝土或者保温隔热材料的其中一种，填充体3上部是第二连接板7。

作为本发明的另一种实施方式，还可将拼装单元第一连接板4和第二连接板7选用高强度玻璃，用于建筑物采光。

装配式异形屋盖结构体系的预制拼装单元之间两两连接，拼装单元之间的第一拼装肋板5或第二拼装肋板9用连接件1拼接完成后，再将连接缝8二次焊接固定成整体结构，如图10到图12。

如图11和12所示，变角度的预制拼装单元中两个相邻的预制单元之间的角度根据屋盖形状确定。

预制拼装单元可提前在工厂预制成构件或零件加工好后运至现场再拼装成形，如图19所示，预制的填充体3可在工厂或施工现场放置于拼装单元内，而现浇填充体必须在施工现场进行施工。

其中，装配单元相互连接可用的连接件1包括螺栓2和螺帽。

装配式异形屋盖结构在施工过程中，采用高空散拼或者地面拼装整体吊装两种施工方法：

1、高空散拼的施工方法，采用单向拼装或两边或四周向中间靠拢拼装的施工顺序进行施工，是在现有建成的节点支撑上先固定角部拼装单元12或边部拼装单元11，再依次将角部拼装单元12或边部拼装单元11与中部拼装单元10连接固定在一起，两边或四周向中间靠拢拼装与单向拼装区别在于拼装可由多方向向中间靠拢拼装，在屋盖形成整体结构前，高空散拼施工方法应搭设满堂或局部脚手架进行拼装安装施工；

2、地面拼装整体吊装的施工方法，是在地面搭设胎架拼装再整体吊装至高空后安装施工。

本发明提供的一种装配式异形屋盖结构体系及其施工方法，采用拼装式结构，屋盖根据设计划分成若干个拼接单元，独立结构在工厂加工，运输至施工现场进行拼装，有效地提高了施工效率，保证了工程质量；本发明抗剪刚度大，构件稳定性能优越，解决了常规屋盖体系跨度的增加和结构形式的复杂化带来的一些不利影响；本发明结构内力分布均匀，改善了整个结构的力学性能；本发明刚度大、自重轻、厚度小、节点构造简单、空间效应明显；本发明便于施工，在加快施工进度的同时，能够更好地保证工程质量，降低造价，具有极大的工程应用价值和社会经济效益，实用性好，值得推广。

以上公开的仅为本发明的较佳的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种装配式异形屋盖结构体系，其特征在于，包括多个独立结构的预制拼装单元，多个预制拼装单元按照预定的顺序排列，且相邻的两个预制拼装单元装配式连接；所述预制拼装单元包括多边形结构的框体，所述框体的一对开口面上分别设置有第一连接板和第二连接板，所述第一连接板和第二连接板分别与所述框体固定连接，所述第一连接板、第二连接板和框体之间设置有填充体；所述框体包括多个首尾依次连接的拼装肋板，所述拼装肋板上设置有连接用安装孔。

2.根据权利要求1所述的一种装配式异形屋盖结构体系，其特征在于，所述第一连接板、第二连接板和框体是钢板或者高强度透光玻璃的其中一种。

3.根据权利要求1所述的一种装配式异形屋盖结构体系，其特征在于，所述填充体是空气、现浇混凝土或者保温隔热材料的其中一种。

4.根据权利要求3所述的一种装配式异形屋盖结构体系，其特征在于，所述保温隔热材料是EPS板、玻璃丝绵或者岩棉的其中一种。

5.一种装配式异形屋盖结构体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据异形屋盖结构的设计图纸，进行拼装单元的板块划分；

S2、裁好形状的第一连接板平铺在施工工作台面上，将拼装肋板首尾依次连接构成框体，框体与第一连接板连接后构成开口的盒体，在盒体内部填入填充体；

S3、在框体顶面覆盖第二连接板，并用连接件紧固框体和第二连接板后构成预制拼装单元；

S4、采用地面拼装或者高空散拼的方法将预制拼装单元依次连接紧固后构成异形屋盖的整体结构。

6.根据权利要求5所述的一种装配式异形屋盖结构体系的施工方法，其特征在于，所述S4中地面拼装的方法包括以下步骤：

S41、在地面搭设胎架；

S42、将预制拼装单元依次放置到胎架上，相邻的两个预制拼装单元之间用连接件进行初次紧固；

S43、用焊接的方式对预制拼装单元之间的连接缝进行二次紧固后完成地面拼装，用吊装装置将异形屋盖整体吊装至高空后与支架结构固定。

7.根据权利要求5所述的一种装配式异形屋盖结构体系的施工方法，其特征在于，所述S4中高空散拼的方法包括以下步骤：

步骤S4a、建造主体支撑用支架结构，在支架结构周边搭设满堂或局部脚手架；

步骤S4b、用起吊装置将预制拼装单元逐一吊装到高空后，采用单向拼装、两边向中间靠拢拼装或者四周向中间靠拢拼装的施工顺序将预制拼装单元依次与支架结构支架固定，相邻的两个预制拼装单元之间用连接件进行初次紧固；

步骤S4c、用焊接的方式对预制拼装单元之间的连接缝进行二次紧固后完成高空散拼。

8.根据权利要求6或7所述的一种装配式异形屋盖结构体系的施工方法，其特征在于，所述连接件是铆钉或者螺栓的其中一种。