CN115717449B - 一种钢筋混凝土组合壳体系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑物构造技术领域，具体涉及一种钢筋混凝土组合壳体系统及其施工方法。钢筋混凝土组合壳体系统，包括：屋盖壳体，屋盖壳体包括：空间网格肋梁，以及铺设在空间网格肋梁上的钢筋混凝土预制异形的屋面板；屋面板和空间网格肋梁之间通过连接件相连，异形屋面板之间的缝隙填充用于保证屋盖钢结构、钢筋混凝土预制异形板二者共同工作的混凝土。通过上述网格肋梁与屋面板组合壳体系统可以有效地克服现有技术中钢筋混凝扁壳结构无法应用于跨度较大且存在开孔需求的建筑如体育场建筑中，同时该系统可以充分发挥钢结构和混凝土的自身优势，达到节省工程用钢量，提高屋盖系统的稳定性和耐久性以及抗风能力。

Description

一种钢筋混凝土组合壳体系统及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑物构造技术领域，具体涉及一种钢筋混凝土组合壳体系统及其施工方法。

背景技术

现有技术中，例如体育场等中央位置需要开孔的弧形壳体建筑物，由于中央开孔导致弧形壳体的整体壳体空间效应不明显。现有技术中的钢筋混凝土扁壳结构的承载力和稳定性无法满足上述开孔壳体建筑的功能和外观需要。

为此，本领域技术人员需要改变现有技术中的中央开孔弧形壳体的整体结构，从而避免采用现有的混凝土薄壳技术时，现有的混凝土壳体无法满足开孔壳体建筑稳定性技术要求，导致建筑整体结构承载力和稳定性不足的问题。并且，通过上述钢筋混凝土组合系统达到节省工程用钢量的目的。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中钢筋混凝扁壳结构无法应用于跨度较大且存在开孔需求的建筑如体育场建筑中，同时该系统可以充分发挥钢结构和混凝土的自身优势，达到节省工程用钢量，提高屋盖系统的稳定性和耐久性以及抗风能力的作用。为此，本发明提供一种钢筋混凝土组合壳体系统，包括：

屋盖壳体，所述屋盖壳体的中央位置具有开口，所述屋盖壳体包括：由钢结构的第一肋梁和钢结构的第二肋梁交错配合固定相连组成的空间网格肋梁，以及铺设在所述空间网格肋梁上的屋面板；所述屋面板和所述空间网格肋梁之间的缝隙填充有用于连接其二者的混凝土。

钢筋混凝土组合壳体系统，还包括：

翻檐，设置在所述空间网格肋梁外轮廓边缘，且所述翻檐位置设置有沿所述屋盖壳体外轮廓方向延伸的钢拱支撑结构和/或混凝土暗拱结构。

钢筋混凝土组合壳体系统，还包括：

承接基座，包括：承台支座、设置在所述承台支座底部且埋置在底下的桩基，以及连接相邻所述承台支座的拉梁；多根所述拉梁依次相连多个所述承台支座以围成一个闭环；所述钢拱支撑结构和/或所述混凝土暗拱结构的两端分别与相邻的所述承台支座固定相连。

可选的，所述第一肋梁朝向所述承台支座的方向倾斜设置，或所述第二肋梁朝向所述承台支座的方向倾斜设置；

每个所述承台支座均具有朝向该承台支座方向倾斜设置的所述第一肋梁或所述第二肋梁。

可选的，所述空间网格肋梁为由所述第一肋梁和所述第二肋梁组成的正方形网格状结构。

可选的，所述屋盖壳体的中央位置具有开口，所述开口的边缘位置设置有与所述空间网格肋梁固定相连的环形梁。

可选的，所述连接件为设置在第一肋梁和/或所述第二肋梁上的垫片，所述屋面板通过所述垫片与所述第一肋梁和/或所述第二肋梁配合相连，所述垫片用于填补所述空间网格肋梁与所述屋面板之间的安装间隙。

可选的，所述垫片焊接固定在所述第一肋梁和/或所述第二肋梁上；和/或，

所述第一肋梁和所述第二肋梁均为工字梁；和/或，

所述屋面板为混凝土板。

钢筋混凝土组合壳体系统的施工方法，包括以下步骤：

S1，构建承接基座；

S2，通过临时支撑架在所述承接基座上依次搭建所述钢拱支撑结构、由第一肋梁和第二肋梁交错配合固定相连组成的所述空间网格肋梁，以及所述屋盖壳体上所述开口边缘位置的环形梁；

S3，将屋面板铺设在所述空间网格肋梁上，并在所述空间网格肋梁底部搭设木质托板，之后在所述屋面板和所述空间网格肋梁之间的缝隙中浇筑混凝土，以将所述屋面板固定在所述空间网格肋梁上；

S4，对浇筑混凝土后的屋盖壳体进行保温施工；

S5，拆除所述临时支撑架。

可选的，在步骤S2中，还包括：在搭设好所述环形梁后，在所述空间网格肋梁外轮廓边缘搭设翻檐。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的钢筋混凝土组合壳体系统，包括：屋盖壳体，所述屋盖壳体的中央位置具有开口，所述屋盖壳体包括：由第一肋梁和第二肋梁交错配合固定相连组成的空间网格肋梁，以及铺设在所述空间网格肋梁上的屋面板；所述屋面板和所述空间网格肋梁固定相连。

在本发明中，通过采用空间网格肋梁与屋面板相组合的方式形成屋盖壳体，可以极大程度地增加中央位置具有开口的屋盖壳体结构强度。从而避免现有的混凝土壳体强度不足，无法满足屋盖壳体中央位置开口的问题。

2.本发明提供的钢筋混凝土组合壳体系统，所述屋面板和所述空间网格肋梁之间的缝隙填充有用于连接其二者的混凝土。

通过在所述屋面板和所述空间网格肋梁之间的缝隙填充混凝土，通过混凝土可以有效地将屋面板和空间网格肋梁牢固可靠地固定在一起，而且上述混凝土从屋面板顶部浇灌，混凝土会顺着所述屋面板和所述空间网格肋梁之间的缝隙向屋盖壳体下部流动，上述方式还具有操作简单方便的优点。

3.本发明提供的钢筋混凝土组合壳体系统，翻檐，设置在所述空间网格肋梁外轮廓边缘，且所述翻檐位置设置有沿所述屋盖壳体外轮廓方向延伸的钢拱支撑结构和/或混凝土暗拱结构。

在本发明中，通过在屋面板的外轮廓边缘设置翻檐。该翻檐可以形成隐形拱形加强结构，从而提高钢筋混凝土组合壳体系统的结构强度。

4.本发明提供的钢筋混凝土组合壳体系统，还包括：承接基座，包括：承台支座、设置在所述承台支座底部且埋置在底下的桩基，以及连接相邻所述承台支座的拉梁；多根所述拉梁依次相连多个所述承台支座以围成一个闭环；所述钢拱支撑结构和/或所述混凝土暗拱结构的两端分别与相邻的所述承台支座固定相连。

在本发明中，屋盖壳体采用边缘钢拱带肋组合壳体结构，利用向内侧倾斜的建筑壳体翻檐所形成的隐形大拱加强结构。并在承接基座附近灌注混凝土增强抗压承载力，承台支座通过设置预应力钢筋混凝土结构的拉梁平衡壳体支座水平推力，通过上述结构设计可以有效地平衡壳体支座水平推力并提高钢筋混凝土组合壳体系统的整体结构强度。

5.本发明提供的钢筋混凝土组合壳体系统，所述第一肋梁朝向所述承台支座的方向倾斜设置，或所述第二肋梁朝向所述承台支座的方向倾斜设置；每个所述承台支座均具有朝向该承台支座方向倾斜设置的所述第一肋梁或所述第二肋梁。

在本发明中，通过将所述第一肋梁和所述第二肋梁二者其一设置为朝向承台支座方向倾斜设置，可以使壳体系统的应力迹线朝向承台支座设置，从而有效地将屋盖壳体上的作用力传递到承台支座，保证钢筋混凝土组合壳体系统的结构稳定性。

6.本发明提供的钢筋混凝土组合壳体系统，所述屋盖壳体的中央位置具有开口，所述开口的边缘位置设置有与所述空间网格肋梁固定相连的环形梁。

在本发明中，通过在开口的边缘位置设置有与所述空间网格肋梁固定相连的环形梁，上述环形梁可以有效地提高屋盖壳体其开口位置的结构强度。

7.本发明提供的钢筋混凝土组合壳体系统，所述第一肋梁和/或所述第二肋梁上设置有垫片，所述屋面板通过所述垫片与所述第一肋梁和/或所述第二肋梁配合相连，所述垫片用于填补所述空间网格肋梁与所述屋面板之间的安装间隙。

在本发明中，通过在第一肋梁和/或第二肋梁上设置有垫片，该垫片可以有效地填补第一肋梁和第二肋梁与屋面板之间的安装间隙。从而使空间网格肋梁可以通过无需弯曲的多根上述第一肋梁和第二肋梁拼接组成，进而实现拼装组成弧形梁体。在本发明中，只需要通过垫片用于填补空间网格肋梁与屋面板之间的安装间隙即可实现屋面板的准确安装。

8.本发明提供的钢筋混凝土组合壳体系统的施工方法，包括以下步骤：

S1，构建承接基座；

S2，通过临时支撑架在所述承接基座上依次搭建所述钢拱支撑结构、由第一肋梁和第二肋梁交错配合固定相连组成的所述空间网格肋梁，以及所述屋盖壳体上所述开口边缘位置的环形梁；

S3，将屋面板铺设在所述空间网格肋梁上，并在所述空间网格肋梁底部搭设木质托板，之后在所述屋面板和所述空间网格肋梁之间的缝隙中浇筑混凝土，以将所述屋面板固定在所述空间网格肋梁上；

S4，对浇筑混凝土后的屋盖壳体进行保温施工；

S5，拆除所述临时支撑架。

在本发明中，通过上述钢筋混凝土组合壳体系统的施工方法可以有效地实现空间网格肋梁与屋面板相组合的方式形成屋盖壳体，进而极大程度地增加中央位置具有开口的屋盖壳体结构强度。从而避免现有的混凝土壳体强度不足，无法满足屋盖壳体中央位置开口的问题。另外，在本发明中，在屋面板和空间网格肋梁之间的缝隙中浇筑混凝土后，立即对屋盖壳体进行保温施工操作，可以有效地避免混凝土不会因为温差变化发生开裂的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的钢筋混凝土组合壳体系统的局部结构放大示意图；

图2为本发明提供的钢筋混凝土组合壳体系统的立体结构示意图。

图3为本发明提供的承接基座的俯视结构图；

图4为本发明提供的由第一肋梁和第二肋梁组成的用于容置屋面板框架立体结构示意图；

图5为本发明提供的安装在空间网格肋梁上的屋面板的拼装示意图。

附图标记说明：

1－开口；2－第一肋梁；3－第二肋梁；4－空间网格肋梁；5－屋面板；6－翻檐；7－钢拱支撑结构；8－承接基座；9－承台支座；10－拉梁；11－环形梁。

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具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

本实施例中提供一种钢筋混凝土组合壳体系统，如图1和图2所示，其包括：

屋盖壳体，所述屋盖壳体的中央位置具有开口1，如图4和图5所示的屋盖壳体包括：由第一肋梁2和第二肋梁3交错配合固定相连组成的空间网格肋梁4，以及铺设在所述空间网格肋梁4上的屋面板5；所述屋面板5和所述空间网格肋梁4配合固定相连；为了将屋面板5和空间网格肋梁4牢固可靠地固定在一起所述屋面板5和所述空间网格肋梁4之间的缝隙填充有用于连接其二者的混凝土；上述空间网格肋梁4为由所述第一肋梁2和所述第二肋梁3组成的正方形网格状结构。

翻檐6，如图2所示，所述翻檐6设置在所述空间网格肋梁4外轮廓边缘，且所述翻檐6位置设置有沿所述屋盖壳体外轮廓方向延伸的钢拱支撑结构7和混凝土暗拱结构；

承接基座8，如图3所示，承接基座8包括：承台支座9、设置在所述承台支座9底部且埋置在底下的桩基，以及连接相邻所述承台支座9的拉梁10；多根所述拉梁10依次相连多个所述承台支座9以围成一个闭环；所述钢拱支撑结构7和所述混凝土暗拱结构的两端分别与相邻的所述承台支座9固定相连；

环形梁11，所述屋盖壳体的中央位置具有开口1，所述开口1的边缘位置设置有与所述空间网格肋梁4固定相连的所述环形梁11。上述环形梁11可以有效地提高屋盖壳体其开口1位置的结构强度。

另外，为了有效地将屋盖壳体上的作用力传递到承台支座9，保证钢筋混凝土组合壳体系统的结构稳定性。所述第一肋梁2朝向其中一组对角设置的所述承台支座9方向倾斜设置，所述第二肋梁3朝向另一组对角设置的所述承台支座9方向倾斜设置；每个所述承台支座9均具有朝向该承台支座9方向倾斜设置的所述第一肋梁2和所述第二肋梁3二者其一。

为了填补所述空间网格肋梁4与所述屋面板5之间的安装间隙，将其二者牢固可靠地固定在一起。所述第一肋梁2和所述第二肋梁3上设置有垫片，所述屋面板5通过所述垫片与所述第一肋梁2和所述第二肋梁3配合相连，所述垫片用于填补所述空间网格肋梁4与所述屋面板5之间的安装间隙。在本实施例中，上述垫片焊接固定在所述第一肋梁2和所述第二肋梁3上；且，所述第一肋梁2和所述第二肋梁3均为工字梁；所述屋面板5为混凝土板。

钢筋混凝土组合壳体系统的施工方法，包括以下步骤：

S1，构建承接基座8；

S2，通过临时支撑架在所述承接基座8上依次搭建所述钢拱支撑结构7、由第一肋梁2和第二肋梁3交错配合固定相连组成的所述空间网格肋梁4，以及所述屋盖壳体上所述开口1边缘位置的环形梁11；

S3，将屋面板5铺设在所述空间网格肋梁4上，并在所述空间网格肋梁4底部搭设木质托板，之后在所述屋面板5和所述空间网格肋梁4之间的缝隙中浇筑混凝土，以将所述屋面板5固定在所述空间网格肋梁4上；

S4，对浇筑混凝土后的屋盖壳体进行保温施工；

S5，拆除所述临时支撑架。

在本实施例中，在步骤S2中，还包括：在搭设好所述环形梁11后，在所述空间网格肋梁4外轮廓边缘搭设翻檐6。

当然，本实施例对钢筋混凝土组合壳体系统是否设置翻檐6不做具体限定，在其它实施例中，钢筋混凝土组合壳体系统的屋盖壳体外轮廓边缘不设置有上述翻檐6。

当然，本实施例对屋面板5和空间网格肋梁4二者之间的固定方式不做具体限定，在其它实施例中，为了将屋面板5和空间网格肋梁4牢固可靠地固定在一起所述屋面板5和所述空间网格肋梁4之间的缝隙填充有用于连接其二者的粘接剂。或者，所述屋面板5和所述空间网格肋梁4还可以卡接固定在一起。

当然，本实施例对翻檐6位置是否均设置有钢拱支撑结构7和混凝土暗拱结构不做具体限定，在其它实施例中，翻檐6位置设置有沿所述屋盖壳体外轮HA202207383

廓方向延伸的钢拱支撑结构7。

当然，本实施例对由所述第一肋梁2和所述第二肋梁3组成的网格形状不做具体限定，在其它实施例中，上述空间网格肋梁4为由所述第一肋梁2和所述第二肋梁3组成的长方形网格状结构或者菱形网格状结构。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种钢筋混凝土组合壳体系统，其特征在于，包括：

屋盖壳体，所述屋盖壳体的中央位置具有开口（1），所述屋盖壳体包括：由钢结构的第一肋梁（2）和钢结构的第二肋梁（3）交错配合固定相连组成的空间网格肋梁（4），以及铺设在所述空间网格肋梁（4）上的屋面板（5）；所述屋面板（5）和所述空间网格肋梁（4）配合固定相连；

所述第一肋梁（2）朝向承台支座（9）的方向倾斜设置，所述第二肋梁（3）朝向承台支座（9）的方向倾斜设置；每个承台支座（9）均具有朝向该承台支座（9）方向倾斜设置的所述第一肋梁（2）或所述第二肋梁（3）；所述第一肋梁（2）和所述第二肋梁（3）朝向承台支座（9）方向倾斜设置，以将屋盖壳体上的作用力传递到承台支座（9）；

翻檐（6），设置在所述空间网格肋梁（4）外轮廓边缘，且所述翻檐（6）位置设置有沿所述屋盖壳体外轮廓方向延伸的钢拱支撑结构（7）和/或混凝土暗拱结构；所述翻檐（6）为朝向承台支座（9）方向弯曲的弧形结构，所述翻檐形成隐形拱形加强结构；

承接基座（8），包括：承台支座（9）；所述钢拱支撑结构（7）和/或所述混凝土暗拱结构的两端分别与相邻的所述承台支座（9）固定相连；所述承台支座（9）承载屋盖壳体的水平推力。

2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土组合壳体系统，其特征在于，

所述屋面板（5）和所述空间网格肋梁（4）之间通过连接件相连，异形屋面板之间的缝隙填充保证屋盖钢结构、钢筋混凝土预制异形板二者共同工作的混凝土。

3.根据权利要求1所述的钢筋混凝土组合壳体系统，其特征在于，

承接基座（8）还包括：设置在所述承台支座（9）底部且埋置在底下的桩基，以及连接相邻所述承台支座（9）的拉梁（10）；多根所述拉梁（10）依次相连多个所述承台支座（9）以围成一个闭环。

4.根据权利要求1所述的钢筋混凝土组合壳体系统，其特征在于，所述空间网格肋梁（4）为由所述第一肋梁（2）和所述第二肋梁（3）组成的正方形网格状结构。

5.根据权利要求1所述的钢筋混凝土组合壳体系统，其特征在于，所述屋盖壳体的中央位置具有开口（1），所述开口（1）的边缘位置设置有与所述空间网格肋梁（4）固定相连的环形梁（11）。

6.根据权利要求2所述的钢筋混凝土组合壳体系统，其特征在于，所述连接件为设置在第一肋梁（2）和/或所述第二肋梁（3）上的垫片，所述屋面板（5）通过所述垫片与所述第一肋梁（2）和/或所述第二肋梁（3）配合相连，所述垫片用于填补所述空间网格肋梁（4）与所述屋面板（5）之间的安装间隙。

7.根据权利要求6所述的钢筋混凝土组合壳体系统，其特征在于，所述垫片焊接固定在所述第一肋梁（2）和/或所述第二肋梁（3）上；和/或，

所述第一肋梁（2）和所述第二肋梁（3）均为工字梁；和/或，

所述屋面板（5）为混凝土板。

8.一种权利要求3所述的钢筋混凝土组合壳体系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，构建承接基座（8）；

S2，通过临时支撑架在所述承接基座（8）上依次搭建所述钢拱支撑结构（7）、由第一肋梁（2）和第二肋梁（3）交错配合固定相连组成的所述空间网格肋梁（4），以及所述屋盖壳体上所述开口（1）边缘位置的环形梁（11）；

S3，将屋面板（5）铺设在所述空间网格肋梁（4）上，并在所述空间网格肋梁（4）底部搭设木质托板，之后在所述屋面板（5）和所述空间网格肋梁（4）之间的缝隙中浇筑混凝土，以将所述屋面板（5）固定在所述空间网格肋梁（4）上；

S4，对浇筑混凝土后的屋盖壳体进行保温施工；

S5，拆除所述临时支撑架。

9.根据权利要求8所述的钢筋混凝土组合壳体系统的施工方法，其特征在于，在步骤S2中，还包括：在搭设好所述环形梁（11）后，在所述空间网格肋梁（4）外轮廓边缘搭设翻檐（6）。