CN114016651A - 一种3d打印混凝土拱形屋顶 - Google Patents

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谢志炜
桑成磊
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Abstract

本发明涉及一种3D打印混凝土拱形屋顶，该拱形屋顶采用3D打印混凝土，并采用3D打印混凝土技术进行建造。该拱形屋顶的跨度为3‑7m，高1‑2m，拱厚度为50‑150mm。可选地，拱采用直线型桁架，桁架每隔30度设置一根竖杆，并依次设置斜杆，形成桁架。屋顶放置于承重墙上，并设置水平支座用来抵抗水平推力。本发明的3D打印混凝土拱形屋顶，节约了模板材料和人力资源，受力合理，发挥了混凝土抗压强度高的特点，解决现有技术在曲线型构件施工中模板使用量大和模板制作困难的问题。

Description

一种3D打印混凝土拱形屋顶
技术领域
本发明涉及土木工程材料技术领域和土木工程施工技术领域，尤其是涉及一种3D打印混凝土拱形屋顶。
背景技术
近些年，3D打印混凝土技术凭借其自动化和数字化等优势，取得了快速的发展。3D打印混凝土技术节省了人力资源和模板材料，极大地丰富了建筑的设计空间，方便了各种曲线形和异形构件的建造。
目前建造的拱型屋顶，无论是现场施工，还是工厂预制，均需要大量的模板，且因为屋顶造型为弧线，模板作业较为复杂，会消耗大量的人力资源。而3D打印混凝土拱形屋顶可以充分发挥3D打印技术的数字化和无模板建造的优势，相比较于传统的施工方法，极大地节省了人力资源和和模板材料。此外，传统施工中，拱型屋顶一般采用实心截面，材料存在一定程度的浪费，且受力更加合理的桁架型截面的施工难度更大，模板作业更为复杂。但是3D打印技术可以很好地解决这一问题。相比较于现有的混凝土拱形屋顶，3D打印拱型屋顶，解决现有技术在曲线型构件施工中模板使用量大和模板制作困难的问题，而3D打印空心型拱型屋顶不仅节省了材料，同时受力更加合理，可以将弯矩转化为集中杆端力进行传递，发挥了混凝土抗压强度高的特点。
发明内容
鉴于现场施工和工厂预制等现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种3D打印混凝土拱形屋顶，解决现有技术在曲线型构件施工中模板使用量大和模板制作困难的问题。充分发挥3D打印技术的数字化优势，可以实现任意曲线形式的混凝土拱的建造。同时可以实现空心型屋顶的建造，节省了材料，受力更加合理，可以将弯矩转化为集中杆端力进行传递，发挥了混凝土抗压强度高的特点。为之后的3D打印混凝土拱型屋顶的设计和制作提供依据。
本发明的目的在于3D打印图1和图2所示的混凝土拱形屋顶。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供了一种3D打印混凝土拱形屋顶，如图1所示，该拱形屋顶的跨度为3-7m，高1-2m，拱厚度为50-150mm，屋顶放置于承重墙上，并设置水平支座用来抵抗水平推力。
所述的3D打印混凝土拱形屋顶，其中，拱形屋顶的造型包括实心型、或空心桁架型。
所述的3D打印混凝土拱形屋顶，其中，包括以下条件中任意一项或多项：
A1)所述的实心型屋顶包括圆弧形屋顶、椭圆弧形屋顶或其他函数形屋顶；
A2)所述的空心桁架型屋顶包括直线形桁架和曲线形桁架；
所述的3D打印混凝土拱形屋顶，其中，桁架每隔30度设置一根竖杆，并依次设置斜杆，形成桁架。
本发明所述的3D打印混凝土拱形屋顶不限于用本发明所述的3D打印混凝土打印，也可用其他配比、组分的3D打印混凝土打印，只要其性能适合3D打印的要求即可，本领域技术人员无需创造性劳动，即可从现有技术中得到。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明设计的3D打印拱形屋顶，相比较于传统施工技术，解决现有技术在曲线型构件施工中模板使用量大和模板制作困难的问题，可以有效地节约模板材料和人力资源，充分发挥3D打印的无模化优势；
(2)本发明充分发挥3D打印技术的数字化优势，可以实现任意曲线形式的混凝土拱的建造。相比较于传统的混凝土拱，本发明设计的实心型和空心桁架型屋顶极大地丰富了混凝土拱的造型；3D打印空心型拱型屋顶不仅节省了材料，同时受力更加合理，可以将弯矩转化为集中杆端力进行传递，发挥了混凝土抗压强度高的特点。
附图说明
图1为实施例3中的3D打印混凝土实心型拱形屋顶模型。
图2为实施例4中的3D打印混凝土空心桁架型拱形屋顶模型。
图中，1-打印条带，2-桁架，3-支座。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1
一种3D打印混凝土，以重量份计，包括以下组分：粗骨料550份；细骨料890份；水泥460份；活性掺合料180份；拌合水230份；纤维素5份；葡萄糖酸钠1.3份；纳米黏土1.2份；减水剂0.9份。
其中，粗骨料为天然粗骨料，粒径为5-10mm；细骨料采用天然河砂，粒径为0.15-5mm；水泥采用硅酸盐水泥；活性掺合料采用粉煤灰，拌合水为自来水，纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，减水剂为聚羧酸减水剂。
一种采用粗骨料的3D打印混凝土的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份，将粗骨料、细骨料、水泥、活性掺合料、纤维素、葡萄糖酸钠、纳米黏土进行第一次搅拌1-3min，获得预拌合物；其中粗骨料和细骨料处于饱和面干状态；
(2)按重量份，将水与聚羧酸减水剂加入到步骤(1)中的预拌合物中进行第二次搅拌，获得最终拌合物，其坍落度为100-180mm，即为本发明所述的3D打印混凝土。
实施例2
一种采用上述混凝土建造3D打印拱形屋顶的方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照设计方案，利用通用商业3D建模软件，建立拱形屋顶的三维模型；
(2)以STL文件格式输出拱形屋顶的三维模型，利用通用商业切片软件结合实际打印参数进行切片，得到打印代码GCODE文件；
(3)将打印代码GCODE文件导入到打印机中，再将搅拌好的粗骨料混凝土装入粗骨料混凝土3D打印机中，开始进行打印，直至打印代码运行结束。
(4)对打印好的3D打印混凝土拱形屋顶进行养护，即得到3D打印混凝土拱形屋顶。
实施例3
一种采用实施例2所述的方法制备的3D打印混凝土实心型拱形屋顶，如图1所示，该拱形屋顶的跨度为3-7m，高1-2m，拱厚度为50-150mm，拱采用圆弧形，屋顶放置于承重墙上，并设置水平支座用来抵抗水平推力。
实施例4
一种采用实施例2所述的方法制备的3D打印混凝土空心桁架型拱形屋顶，如图2所示，该拱形屋顶的跨度为3-7m，高1-2m，拱厚度为50-150mm，拱采用直线型桁架，桁架每隔30度设置一根竖杆，并依次设置斜杆，形成桁架。屋顶放置于承重墙上，并设置水平支座用来抵抗水平推力。

Claims (4)

1.一种3D打印混凝土拱形屋顶，其特征在于，所述拱形屋顶的跨度为3-7m，高1-2m，屋顶放置于承重墙上，并设置水平支座用来抵抗水平推力。
2.根据权利要求1所述的3D打印混凝土拱形屋顶，其中，拱形屋顶的造型包括实心型、或空心桁架型。
3.根据权利要求2所述的3D打印混凝土拱形屋顶，其中：
A1)所述的实心型屋顶包括圆弧形屋顶、椭圆弧形屋顶或其他函数形屋顶；
A2)所述的空心桁架型屋顶包括直线形桁架和曲线形桁架。
4.根据权利要求3所述的3D打印混凝土拱形屋顶，其中，所述桁架每隔30度设置一根竖杆，并依次设置斜杆，形成桁架。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115450368A (zh) * 2021-06-09 2022-12-09 中铝国际(天津)建设有限公司 一种球面双曲屋面板的预制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB713659A (en) * 1951-07-26 1954-08-18 Wolf Sefton Improvements in or relating to concrete roof structures
CN2141442Y (zh) * 1992-10-30 1993-09-01 韩柱勋 钢筋混凝土两铰拱大型屋面板
JPH11229661A (ja) * 1998-02-18 1999-08-24 Tomoe Corp コンクリート被覆型アーチ状構造物
CN101509277A (zh) * 2009-03-20 2009-08-19 清华大学 波纹拱板、钢筋桁架与混凝土组合拱壳结构
US20170268242A1 (en) * 2016-05-23 2017-09-21 Michael Molinelli Concrete floor and ceiling system without steel reinforcing
CN111558979A (zh) * 2020-05-14 2020-08-21 河北工业大学 一种大跨度异型拱结构的3d打印自锁装配建造方法
CN212248686U (zh) * 2020-02-26 2020-12-29 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 大跨度预应力拱形屋盖结构

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB713659A (en) * 1951-07-26 1954-08-18 Wolf Sefton Improvements in or relating to concrete roof structures
CN2141442Y (zh) * 1992-10-30 1993-09-01 韩柱勋 钢筋混凝土两铰拱大型屋面板
JPH11229661A (ja) * 1998-02-18 1999-08-24 Tomoe Corp コンクリート被覆型アーチ状構造物
CN101509277A (zh) * 2009-03-20 2009-08-19 清华大学 波纹拱板、钢筋桁架与混凝土组合拱壳结构
US20170268242A1 (en) * 2016-05-23 2017-09-21 Michael Molinelli Concrete floor and ceiling system without steel reinforcing
CN212248686U (zh) * 2020-02-26 2020-12-29 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 大跨度预应力拱形屋盖结构
CN111558979A (zh) * 2020-05-14 2020-08-21 河北工业大学 一种大跨度异型拱结构的3d打印自锁装配建造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
武新杰等: "《土木工程概论》", 31 January 2018 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115450368A (zh) * 2021-06-09 2022-12-09 中铝国际(天津)建设有限公司 一种球面双曲屋面板的预制方法
CN115450368B (zh) * 2021-06-09 2024-03-22 中铝国际(天津)建设有限公司 一种球面双曲屋面板的预制方法

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