CN1975059A - 斜交斜放网格钢－砼空腹夹层网状筒壳与筒拱屋盖结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斜交斜放网格钢—砼空腹夹层网状筒壳与筒拱屋盖结构，它由钢—砼正交斜放组合空腹夹层板(1)沿跨度方向按圆曲线或抛物线形状单向弯曲而成。与现有技术相比，本发明的砼折算厚度可减小30％～50％，结构自重可减轻30％～50％，结构用钢量可下降25％～30％，制作成本低；具有节约模板、安装方便、施工速度快、结构受力合理等特点，适用于大型公共建筑和大型工业建筑的屋盖结构；尤其适用于矩形平面的长、宽比大于等于2的建筑屋盖，其技术经济指标，优于其他空间柱面网壳与网拱结构。

Description

斜交斜放网格钢—砼空腹夹层网状筒壳与筒拱屋盖结构

技术领域：

本发明涉及一种建筑物的屋盖结构，它是一种零高斯曲率(K＝0)的斜交斜放网格钢—砼空腹夹层网状筒壳与筒拱屋盖结构。

背景技术：

钢筋砼网状筒壳与网状筒拱屋盖结构是一种能覆盖较大跨度、受力性能良好的零高斯曲率空间网壳和网拱结构。这种结构在上世纪70～80年代已成功应用于大跨度公共与工业建筑，如上世纪70年代初期建成的同济大学“学生食堂”(42m×60m)屋盖及杭州市的“海洋实验厅”屋盖，均为钢筋砼实心截面三向交叉组成的网状筒壳或网状筒拱结构。这种采用实心钢筋砼的屋盖，砼折算厚度偏大是其不足之处，从而使整个屋盖的自重偏大，砼用量大，由于自重较重，在跨度较大的屋盖上难以应用，而且在施工时，由于所有构件需要现场浇制，施工工艺复杂，施工进度慢。21世纪初期，采用钢结构的零高斯曲率的钢网壳和网状钢筒拱结构，在公共与工业建筑中也时有应用，但钢网壳和网状钢筒拱结构的用钢量大，造价较高，而且耐久性、防锈、防火性能较差，维护费用较高。

发明内容：

本发明的目的在于：提供一种自重轻、用钢量小、施工方便、施工进度快、制造和维护成本低的斜交斜放网格钢—砼空腹夹层网状筒壳与筒拱屋盖结构，从而克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：它由钢—砼正交斜放组合空腹夹层板(1)沿跨度方向按圆曲线或抛物线形状单向弯曲而成。

所述的钢—砼正交斜放组合空腹夹层板(1)由上肋网格(2)和下肋网格(3)构成，上肋网格(2)由至少6块带肋预制板(4)斜交拼接成网格状；下肋网格(3)是钢—砼组合构件，它由U形薄钢板(5)十字交叉拼接成菱形网格，在U形薄钢板(5)内设有销钉(6)并浇注钢筋砼；上肋网格(2)与下肋网格(3)通过现场浇制的剪力键(7)相连接。

U形薄钢板(5)之间采用高强螺栓(9)和上下两块连接板(10)十字交叉连接成菱形。

高强螺栓(9)是摩擦型高强螺栓。

U形薄钢板(5)与连接板(10)上的螺栓孔洞的直径大于高强螺栓(9)的直径，便于在安装时微调网格角度，形成斜交斜放网格。

带肋预制板(4)搁置在剪力键(7)顶部的柱帽上，并通过二次浇注的钢筋砼(8)固定在剪力键(7)上。

剪力键(7)的底部位于U形薄钢板(5)的十字交叉点上。

带肋预制板(4)为等腰三角形，每块带肋预制板(4)的尺寸保持一致。

带肋预制板(4)的宽度与下肋网格(3)的宽度相一致。

与现有技术相比，本发明的结构由钢栱趴崭骨  河敫謻砼空腹直线梁交叉组成，其结构厚度等效于实心截面曲梁与直梁交叉的网状筒壳和筒拱结构，但砼折算厚度比后者小30％～50％，结构自重也比后者轻30％～50％，结构用钢量比后者下降25％～30％，制作成本相应降低；而且本发明的钢栱抛楹舷吕咄  裰械腢形薄钢板在工厂制作，上肋网格的等腰三角形带肋预制板也在预制厂制作；U形薄钢板既可代替下肋砼的模板，又可在现场拼装时实现对十字交叉点的夹角大小进行微调，安装方便，施工速度快，节约大量模板；另外，本发明的下肋U形薄钢板之间采用摩擦型高强螺栓连接，消除了焊接连接所造成的焊接变形和焊接自应力，改善了结构受力性能。U形薄钢板还可根据受力大小分网格调整其厚度，使结构用材和结构受力大、小相一致，不仅受力合理，也比常规组合结构节约用钢量。本发明的结构由于只有下肋U形薄钢板暴露在大气中，其防锈、防火费用要少于同类性质的钢网壳和网状钢筒拱结构，耐久性也比钢网壳和网状钢筒拱结构高。

本发明适用于大型公共建筑和大型工业建筑的屋盖结构，尤其适用于矩形平面的长、宽比大于等于2的建筑屋盖，其技术经济指标，优于其他空间柱面网壳与网拱结构。

附图说明：

图1为本发明的钢—砼正交斜放组合空腹夹层板的平面结构示意图；

图2为本发明的钢—砼正交斜放组合空腹夹层板的A-A剖视图；

图3为本发明的斜交斜放网格钢—砼空腹夹层网状筒壳与筒拱屋盖的立体结构示意图；

图4为本发明的斜交斜放网格钢—砼空腹夹层网状筒壳与筒拱屋盖沿曲线方向的剖视图；

图5为本发明的U形薄钢板的立体结构示意图；

图6本发明的U形薄钢板的展开图；

图7为本发明的钢—砼组合构件下肋的截面图；

图8为本发明的U形薄钢板的十字交叉连接示意图；

图9为本发明的上肋网格的结构示意图。

具体实施方式：

本发明的实施例：如图3所示，将钢—砼正交斜放组合空腹夹层板1沿跨度方向按圆曲线或抛物线形状单向弯曲，即可得到本发明的零高斯曲率的斜交斜放网格钢—砼空腹夹层网状筒壳与筒拱屋盖结构。所述的钢—砼正交斜放组合空腹夹层板1由上肋网格2和下肋网格3构成(如图1、图2所示)，每个上肋网格2由6块带肋预制板4三向斜交拼接成网格状(如图9所示)；本发明的单曲面网格在其水平投影面内网格为正交，但弯成曲面网格后，其上肋网格2和下肋网格3的夹角发生改变，沿曲线方向对应的夹角大于90°，沿直线方向两对应夹角小于90°，边缘的三角网格与支承边夹角小于45°，为斜交斜放形式，其结构如图3所示；为了解决菱形的上肋网格2的不规则造成的施工麻烦和困难，并为了方便制作，带肋预制板4采用等腰三角形形状，且每块带肋预制板4的尺寸保持一致，这样用两块等腰三角形的带肋预制板4即可拼成一个棱形网格；带肋预制板4的大小和数量需经计算后确定，在计算时，可将整个屋盖在曲线方向按弧长划分若干网格，在纵向方向沿直线划分若干网格，将得到的网格总数乘以2，即得到所需的带肋预制板4的数量。下肋网格3是钢—砼组合构件，它由若干U形薄钢板5十字交叉拼接成菱形网格，U形薄钢板5的厚度可为2.5mm、3mm、4mm、5mm或6mm；在U形薄钢板5内设置销钉6，这样在配筋、浇注砼后，使钢精砼与U形薄钢板5共同工作，形成组合构件。U形薄钢板5之间采用高强螺栓9和上下两块连接板10十字交叉连接成菱形，如图8所示，高强螺栓9每边7个(每节点4×7＝28个)，按U形薄钢板5等强计算后确定高强螺栓9的直径；在制作U形薄钢板5与连接板10上的螺栓孔洞时，需使螺栓孔洞的直径稍大于高强螺栓9的直径，这样安装的高强螺栓9在没有拧紧之前可微调十字交叉节点的夹角，使形成的下肋棱形网格符合要求，减小施工难度和误差；为消除由于焊接连接产生的焊接变形及自应力，保证结构的安全可靠，高强螺栓9采用摩擦型高强螺栓。在下肋U形薄钢板5连接成棱形网格后，在U形薄钢板5中设置销钉和钢筋，并浇注砼，即得到钢—砼组合构件的下肋网格3；U形薄钢板5不仅是强度计算需要的受力构件，也是下肋棱形网格浇注砼所需模板，一举两得。上肋网格2与下肋网格3通过现场浇制的剪力键7相连接。剪力键7的底部位于U形薄钢板5的十字交叉点上，带肋预制板4搁置在剪力键7顶部的柱帽上(如图9所示)，并通过二次浇注的钢筋砼8固定在剪力键7上，其宽度与下肋网格3的宽度相一致。带肋预制板4的肋即是上肋网格2的侧模板，在剪力键7顶部四角搁置等腰三角形的带肋预制板4后，绑扎钢筋，通过二次浇注钢筋砼8，即可将带肋预制板4固定在剪力键7上。

Claims (9)

1.一种斜交斜放网格钢—砼空腹夹层网状筒壳与筒拱屋盖结构，其特征在于：它由钢—砼正交斜放组合空腹夹层板(1)沿跨度方向按圆曲线或抛物线形状单向弯曲而成。

2.根据权利要求1所述的斜交斜放网格钢—砼空腹夹层网状筒壳与筒拱屋盖结构，其特征在于：钢—砼正交斜放组合空腹夹层板(1)由上肋网格(2)和下肋网格(3)构成，上肋网格(2)由至少6块带肋预制板(4)斜交拼接成网格状；下肋网格(3)是钢—砼组合构件，它由U形薄钢板(5)十字交叉拼接成菱形网格，在U形薄钢板(5)内设有销钉(6)并浇注钢筋砼；上肋网格(2)与下肋网格(3)通过现场浇制的剪力键(7)相连接。

3.根据权利要求2所述的斜交斜放网格钢—砼空腹夹层网状筒壳与筒拱屋盖结构，其特征在于：U形薄钢板(5)之间采用高强螺栓(9)和上下两块连接板(10)十字交叉连接成菱形。

4.根据权利要求3所述的斜交斜放网格钢—砼空腹夹层网状筒壳与筒拱屋盖结构，其特征在于：高强螺栓(9)是摩擦型高强螺栓。

5.根据权利要求3所述的斜交斜放网格钢—砼空腹夹层网状筒壳与筒拱屋盖结构，其特征在于：U形薄钢板(5)与连接板(10)上的螺栓孔洞的直径大于高强螺栓(9)的直径，。

6.根据权利要求2所述的斜交斜放网格钢—砼空腹夹层网状筒壳与筒拱屋盖结构，其特征在于：带肋预制板(4)搁置在剪力键(7)顶部的柱帽上，并通过二次浇注的钢筋砼(8)固定在剪力键(7)上。

7.根据权利要求2所述的斜交斜放网格钢—砼空腹夹层网状筒壳与筒拱屋盖结构，其特征在于：剪力键(7)的底部位于U形薄钢板(5)的十字交叉点上。

8.根据权利要求2所述的斜交斜放网格钢—砼空腹夹层网状筒壳与筒拱屋盖结构，其特征在于：带肋预制板(4)为等腰三角形，每块带肋预制板(4)的尺寸保持一致。

9.根据权利要求8所述的斜交斜放网格钢—砼空腹夹层网状筒壳与筒拱屋盖结构，其特征在于：带肋预制板(4)的宽度与下肋网格(3)的宽度相一致。

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