CN205368947U - 室内临时冰场冰面支承的复合木箱结构 - Google Patents

Abstract

一种室内临时冰场冰面支承复合木箱结构，包括在平面内拼组的木箱单元，木箱单元包括上层面板、下层面板、主肋板、次肋板、柔性隔热材料和铰支座。木箱单元的平面形状为正方形，主肋板设置于木箱单元的四边，次肋板在木箱单元内部平行间隔设置，主肋板和次肋板形成的区格内填充有柔性隔热材料。上层面板与主肋板和次肋板的顶面固定连接，下层面板与主肋板和次肋板的底面固定连接。铰支座连接于木箱单元的底面四角处。木箱单元可组成大面积的冰下支承面，集承载和保温为一体，能为室内临时冬季运动冰场的冰面提供有效支承。本实用新型具有单元承载力可调、整体刚度可控、阻热效果可调、现场拆装快捷、储存运输方便、制作成本低等优势。

Description

室内临时冰场冰面支承的复合木箱结构

技术领域

本实用新型涉及一种临时铺设室内冰场冰面所需的可拆装式冰下支承结构。

背景技术

2022年冬奥会、冬季残奥会期间，水立方内将举办冰壶和轮椅冰壶比赛。为配合冬奥场馆要求，水立方内部场馆将进行改造，将室内游泳场馆临时转换成冰上项目的场馆。这就需要在原有常规场馆的场地上构建冰面及其下部基础，冰上项目完成以后再恢复场地原貌。在改建与恢复的过程中均不能破坏原有场地。同时考虑场馆的运行需求，要求能够快速地随时完成功能上的转换。

在场馆的原有场地上建设冰面基础的常规方案很多，如堆积各类砌块、搭设钢结构或混凝土结构框架并上托保温板或温控板，或者在原地面上做防水直接浇冰等。但这些方法均不具备通用性与灵活性，或装拆周期长，或基础笨重难以在室内展开大型施工机械操作，或对原有场地损害严重，或基础材料无法重复安装利用。种种弊端不利于场地功能的随时转换，不具备较好的经济效益，也不符合绿色环保的发展主旋律。

因此有必要开发一种室内临时冰场冰面支承的高效节能方案，要求冰面下部基础：1、具有足够的承载力和刚度，能够在冰上运动进行过程中和浇冰等维护过程中，确保冰面不开裂、无颤动、无噪音；2、具有较好的隔热保温性能，能够尽量减少冰层制冷过程中与地面的温度交换，灵敏地调节冰层温度，并确保场馆地面上的原有结构不受冻开裂与脱落；3、拆装方便、存储运输方便、并可重复利用，要求基础必须是可装配式的，可以在不使用大型机械设备的情况下快速完成拆装；4、建设成本具有较好的经济性，造价控制在场馆运营可接受的范围内。

实用新型内容

本实用新型提供一种室内临时冰场冰面支承复合木箱结构，能够使冰面对下部支承结构在力学、热学和经济性等方面达到技术指标的要求，使冰面的下部基础具有承载力高、整体刚度大、隔热保温效果好、现场拆装方便、存储运输方便、制作成本低等优势。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

这种室内临时冰场冰面支承复合木箱结构，包括在平面内拼组的木箱单元，所述木箱单元包括上层面板、下层面板、主肋板、次肋板、支承肋板、柔性隔热材料和铰支座；

所述木箱单元的平面形状为正方形，主肋板设置于木箱单元的四边，次肋板在木箱单元内部平行间隔设置，次肋板与主肋板由连接件和紧固件固定连接，支承肋板与各次肋板垂直连接；

所述主肋板、次肋板和支承肋板形成的区格内填充有柔性隔热材料；

所述上层面板与主肋板和次肋板的顶边固定连接，下层面板与主肋板和次肋板的底边固定连接；

所述铰支座连接于木箱单元的底面四角处；

所述连接件包括U形的腹板、从腹板的两侧面对称延伸出来的翼缘以及从翼缘的上端部背向腹板弯折而成的钩头，所述腹板、翼缘和钩头上均开有间隔分布的连接孔；

所述连接件的腹板承托在次肋板的端部、并通过第一紧固件与次肋板连接，所述连接件的翼缘紧贴主肋板、并通过第二紧固件与主肋板连接，所述连接件的钩头钩挂在主肋板上、并通过第三紧固件与主肋板连接。

所述主肋板与相邻主肋板之间采用卯榫式连接。

所述支承肋板与次肋板之间由气钉和结构胶固定连接。

所述上层面板与主肋板和次肋板由结构胶粘接并用螺钉固定；下层面板与主肋板和次肋板由结构胶粘接并用螺钉固定。

所述上层面板和下层面板为多层胶合木板，构成多层胶合木板的各层单板木纹相互垂直。

所述柔性隔热材料为挤塑板或玻璃棉。

所述连接件的翼缘下端面与腹板平齐，钩头高出腹板。

所述次肋板与主肋板连接的紧固件还包括从节点处依次穿过主肋板和次肋板的第四紧固件。

所述木箱单元的底面四角处设有竖向的贯通圆洞；

所述铰支座包括角底钢板、钢套管和调平螺栓；

所述角底钢板水平设置，并且角底钢板上开有螺钉孔和孔洞，角底钢板通过穿在螺钉孔中的螺钉固定连接在木箱单元的底面上；

所述钢套管有内螺纹，钢套管由下向上嵌入在木箱单元上的贯通圆洞中，并且钢套管的下端固定连接在角底钢板上并与孔洞相通；

所述调平螺栓螺纹连接在所述钢套管中，并且调平螺栓的上端设有小六角头，调平螺栓的下端面为球面。

所述贯通圆洞中、所述钢套管的上方嵌入有薄壁衬管，所述薄壁衬管中填充有保温隔音材料。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型以平面为正方形的密肋木箱单元作为冰面的下部基础，木箱单元主要由上层面板、下层面板、主肋板和次肋板组成，并能形成一个可以共同受力的整体。木箱单元又可以自由拼组成室内冰场冰面的支承面，维持室内冰场冰面的正常工作，可以反复拆装、重复使用。木箱单元能够承担冰面自重、制冷设施和浇冰设备自重、运动员使用荷载，并能同时保证维持冰面正常工作所需的刚度和保温性能。

从受力角度看，上下面板主要用于承担弯矩，肋板主要用于承担剪力，次肋板同时具有减小面板跨度和将竖向剪力传递至主肋板的作用，可以根据受力需要在一个木箱单元中设置多道次肋板。支承肋是用来维持次肋板之间的形状和稳定，不起传力作用。主肋板位于木箱周边，负责将次肋板传来的剪力传递给角部支座。木箱单元在四个角部的支座区使用四点简支形式，支承于下部结构或室内地面。在四角处设置的铰支座可以调节整个单元的标高和调平整个单元平面。

上、下层面板使用多层木纹相互垂直的薄板胶合而成，从而使面板在面内的两个水平方向都具有较高的抗拉压承载力。上下面板之间的主次肋组成的区格内根据隔热要求填充柔性保温材料，如挤塑板、玻璃棉等。由于木箱的面板和肋板木材本身的导热系数不大，肋板在木箱平面内所占的面积也很小，配合肋板区格内的导热系数更小的隔热材料，可以实现整体复合木箱单元具有不超过0.3W/(m²·K)的平均传热系数，从而最大限度地减小冰面下部的热交换。为减小木箱内部的空气对流，保温材料需充满每个区格，减小区格内部的空气体积。

本实用新型设计的连接件采用了挂钩式的形状，一侧是与主肋板挂接的钩头、一侧是承托次肋板的腹板，结构简洁；通过特定形状的薄金属板，如钢板，连续冷加工弯折而成，制作简单，根据次肋板可能传递的最大剪力，连接件厚度和宽度按连接件钢材的有效截面抗拉计算和主次肋板木材的局压计算来确定；挂钩式抗剪连接件是主次肋节点连接处的主要传力构件，而配合抗剪连接件使用的螺栓和螺钉并不传递剪力，仅起到安装、定位的作用。

本实用新型的抗剪连接件用于连接在次肋板和主肋板之间，可以有效地将次肋板的竖向剪力传递给与之垂直的主肋板，将次肋板的端部剪力转化为次肋板端部的局部承压力，并传递给抗剪连接件，再通过抗剪连接件的抗拉力，传递给主肋板。在连接节点位置的主肋板同样处于局部受压状态，有效解决次肋板与主肋板之间抗剪连接件承载力不足的问题，节点抗剪承载力可以与主次肋板截面等强，增强了连接节点位置的连接整体性。由于采用抗剪连接件连接主次肋板，无需过多的抗剪螺栓或者螺钉，对主、次肋板的截面均无实质性削弱。

本实用新型在次肋板与主肋板之间传递剪力时，通过挂钩式的抗剪连接件，将次肋板端部的剪力转化成了次肋板与抗剪连接件之间的局部承压，有效提高了节点连接处传递剪力的能力，实现了木结构中次肋板连接于主肋板时等强的抗剪连接，避免使用大量的螺栓或螺钉连接同时减少了节点区尺寸，简化连接的构造形式以及次肋板与主肋板之间节点连接的做法，便于施工，提高了施工效率和连接强度，提高次肋板的利用效率，提高抗剪连接的可靠性，解决传统抗剪螺栓或螺钉承载力不足的问题。

本实用新型中所述的铰支座承载力高，同时高度调节，并且还具有构造简单、操作方便、可反复使用、使用非常灵活的优点，适用于各类临时搭建、可装拆的、需重复使用的轻型木结构平台。如果有保温、隔音要求时，铰支座还能够有效隔断热量和声波的传递路径，在支座安装处实现了隔热、隔音的功能。

本实用新型中所述的铰支座设有具有内螺纹的钢套管，在钢套管内使用调平螺栓作为调平装置，可实现理想铰支座的特性。钢套管底部使用角底钢板与轻型木结构平台的下表面固定，可防止钢套管自身转动。钢套管埋入轻型木结构平台角部预留的贯通孔洞中，可实现在轻型木结构平台上方俯身进行调平操作。所述调平螺栓也是传力构件，传力路径为调平螺栓、内嵌的钢套管、角底钢板、轻型木结构平台的角部木方或木肋。

将铰支座应用于轻型木结构平台（比如室内临时冰场冰面支承的复合木箱结构单元）中的四点简支的角部支座上，解决了轻型木结构平台的小范围高度调节和水平度调节的问题，使轻型木结构平台组成的轻型木结构平台装拆方便，对场地的适用性强，并具有2t的承载能力和良好的隔热隔音性能。

本实用新型解决了将既有体育场馆地面改造为冰面的下部支承问题，在不破坏原有场地的前提下，使用复合木箱结构能够快速地完成功能上的临时转换，为将现有普通体育场馆改造成冬季项目场馆提供了一种技术上的可行方案。复合木箱结构可以快速装拆，搭设周期短，可以在3天内完成约1800平方米的冰面下部支承。复合木箱结构使用常规的木材、钢材和连接件，在市场上取材方便，制作加工精度容易满足要求。复合木箱结构可以多次重复使用，节约室内临时冰面的建设费用70%以上。复合木箱结构的形状规则，便于存储和运输，可以节约库存费和运输费40%以上。复合木箱结构具有良好的隔热效果，能够实现冰面的快速制冷，并能有效减小温度交换，可以节约能源50%以上。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是木箱单元的平面结构示意图。

图2是图1A-A剖面的结构示意图。

图3是图1B-B剖面的结构示意图。

图4是木箱单元的立体结构示意图。

图5是面板与肋板连接的布钉示意图。

图6是木箱单元自由拼组成冰场支承面的示意图。

图7是连接件的立体结构示意图。

图8是主肋板和次肋板节点处的立体结构示意图。

图9是紧固件分布示意图。

图10是图9A-A剖面的结构示意图。

图11是铰支座的平面结构示意图。

图12是铰支座的竖剖面结构示意图。

图13是铰支座与木箱单元底面连接的示意图。

附图标记：1－上层面板、2－下层面板、3－主肋板、4－次肋板、5－支承肋板、6－柔性隔热材料、7－铰支座、8－螺钉、9－木箱单元、10－连接件、11－腹板、12－翼缘、13－钩头、14－连接孔、15－第一紧固件、16－第二紧固件、17－第三紧固件、18－第四紧固件、19-贯通圆洞、20-角底钢板、21-钢套管、22-调平螺栓、23-螺钉孔、24-孔洞、25-薄壁衬管、26-保温隔音材料。

具体实施方式

实施例参见图1-13所示，这种室内临时冰场冰面支承复合木箱结构，包括在平面内拼组的木箱单元9，所述木箱单元包括上层面板1、下层面板2、主肋板3、次肋板4、支承肋板5、柔性隔热材料6和铰支座7。

所述木箱单元的平面形状为正方形，主肋板3设置于木箱单元的四边，主肋板3与相邻主肋板之间采用卯榫式连接。次肋板4在木箱单元内部平行间隔设置，次肋板4与主肋板3由连接件10和紧固件固定连接。支承肋板5与各次肋板4垂直连接。支承肋板5与次肋板4之间可由气钉和结构胶固定连接。主、次肋板均可使用胶合木板或实木板，根据肋板所需传递的剪力，可以确定肋板的厚度和高度。由于木材的抗剪强度较低，通常需要较大的肋板高度。

所述主肋板3、次肋板4和支承肋板5形成的区格内填充有柔性隔热材料6。柔性隔热材料6可采用挤塑板或玻璃棉。

参见图2、图5所示，所述上层面板1与主肋板3和次肋板4的顶边固定连接，下层面板2与主肋板3和次肋板4的底边固定连接。上层面板1与主肋板3和次肋板4可由结构胶粘接并用螺钉8固定。下层面板2与主肋板3和次肋板4可由结构胶粘接并用螺钉8固定。上层面板1和下层面板2可为多层胶合木板，构成多层胶合木板的各层单板木纹相互垂直。

参见图1、图5所示，所述铰支座7连接于木箱单元的底面四角处。

参见图7-10所示，所述连接件10包括U形的腹板11、从腹板的两侧面对称延伸出来的翼缘12以及从翼缘的上端部背向腹板弯折而成的钩头13。连接件10的翼缘12下端面与腹板11平齐，钩头13高出腹板11。腹板11、翼缘12和钩头13上均开有间隔分布的连接孔14。

所述连接件10的腹板11承托在次肋板4的端部、并通过第一紧固件15与次肋板4连接，所述连接件10的翼缘12紧贴主肋板3、并通过第二紧固件16与主肋板3连接，所述连接件10的钩头13钩挂在主肋板3上、并通过第三紧固件17与主肋板3连接。

参见图9所示，所述次肋板4与主肋板3连接的紧固件还包括从节点处依次穿过主肋板3和次肋板4的第四紧固件18。

所述第一紧固件15、第二紧固件16、第三紧固件17、第四紧固件18可为螺栓或螺钉。

参见图11-13所示，所述木箱单元的底面四角处设有竖向的贯通圆洞19。

所述铰支座7包括角底钢板20、钢套管21和调平螺栓22。

所述角底钢板20水平设置，并且角底钢板20上开有螺钉孔23和孔洞24，角底钢板20通过穿在螺钉孔23中的螺钉固定连接在木箱单元的底面上。

所述钢套管21有内螺纹，钢套管21由下向上嵌入在木箱单元上的贯通圆洞19中，并且钢套管21的下端固定连接在角底钢板20上并与孔洞24相通。

所述调平螺栓22螺纹连接在所述钢套管21中，并且调平螺栓22的上端设有小六角头，调平螺栓22的下端面为球面。

所述贯通圆洞19中、所述钢套管21的上方嵌入有薄壁衬管25，所述薄壁衬管25中填充有保温隔音材料26。

本实用新型每个木箱单元均在加工厂预制完成。材质要求：木箱的肋板、面板等木材的强度不应低于我国现行木结构设计规范（GB50005-2003）中TC17B级的各强度指标；木箱各组件之间使用结构胶粘接时的抗剪强度不低于5.9MPa，并选用耐水胶；连接件钢板的等级不应低于Q235B级，并应具有良好的冷加工性能。

木箱单元的工厂预制方法步骤如下；

步骤一、进行次肋板4与主肋板3的连接，可使用金属连接件和螺栓连接，垂直的两个主肋板之间使用相互开口咬合的卯榫式连接；

步骤二、进行上层面板1与主、次肋板的连接，可同时使用螺钉连接和结构胶粘接，布钉位置见图4；

步骤三、安装支承肋板5，与次肋板之间采用气钉和结构胶粘接即可，用来支承次肋板，并维持次肋板区格的几何形状；

步骤四、在主肋板3、次肋板4和支承肋板5形成的区格内填充柔性隔热材料6,要将区格全部填满，可用少许结构胶固定；

步骤五、进行下层面板2与主、次肋板的连接；

步骤六、在木箱单元的底面四角处整体钻孔，安装铰支座7；

步骤七、防腐、防火处理。

木箱单元在现场拼组成大面积冰面基础的方法步骤如下：

步骤一、按木箱单元的铰支座7距离，安放地面支托板；

步骤二、第一块木箱单元就位，将木箱单元的铰支座对准并固定在支托板上；

步骤三、调节木箱单元的铰支座螺栓，调整木箱单元上表面高度，并调平木箱单元上表面；在第一块木箱单元周边的全部侧壁上附着柔性可压缩玻璃棉，或在全部侧壁上粘贴能够隔热的可压缩双面胶带；

步骤四、第二、三、四……块木箱单元就位，每一块的安装均重复上述一至三的步骤；

步骤五、形成整体冰面基础，并进行整体抄平和局部水平度的调整；

步骤六、在基础上方铺设整体的防水层，以供人工冻结冰面使用。

Claims (8)

1.一种室内临时冰场冰面支承复合木箱结构，其特征在于：包括在平面内拼组的木箱单元（9），所述木箱单元包括上层面板（1）、下层面板（2）、主肋板（3）、次肋板（4）、支承肋板（5）、柔性隔热材料（6）和铰支座（7）；

所述木箱单元的平面形状为正方形，主肋板（3）设置于木箱单元的四边，次肋板（4）在木箱单元内部平行间隔设置，次肋板（4）与主肋板（3）由连接件（10）和紧固件固定连接，支承肋板（5）与各次肋板（4）垂直连接；

所述主肋板（3）、次肋板（4）和支承肋板（5）形成的区格内填充有柔性隔热材料（6）；

所述上层面板（1）与主肋板（3）和次肋板（4）的顶边固定连接，下层面板（2）与主肋板（3）和次肋板（4）的底边固定连接；

所述铰支座（7）连接于木箱单元的底面四角处；

所述连接件（10）包括U形的腹板（11）、从腹板的两侧面对称延伸出来的翼缘（12）以及从翼缘的上端部背向腹板弯折而成的钩头（13），所述腹板（11）、翼缘（12）和钩头（13）上均开有间隔分布的连接孔（14）；

所述连接件（10）的腹板（11）承托在次肋板（4）的端部、并通过第一紧固件（15）与次肋板（4）连接，所述连接件（10）的翼缘（12）紧贴主肋板（3）、并通过第二紧固件（16）与主肋板（3）连接，所述连接件（10）的钩头（13）钩挂在主肋板（3）上、并通过第三紧固件（17）与主肋板（3）连接。

2.根据权利要求1所述的室内临时冰场冰面支承复合木箱结构，其特征在于：所述主肋板（3）与相邻主肋板之间采用卯榫式连接。

3.根据权利要求1所述的室内临时冰场冰面支承复合木箱结构，其特征在于：所述支承肋板（5）与次肋板（4）之间由气钉和结构胶固定连接。

4.根据权利要求1所述的室内临时冰场冰面支承复合木箱结构，其特征在于：所述上层面板（1）与主肋板（3）和次肋板（4）由结构胶粘接并用螺钉（8）固定；下层面板（2）与主肋板（3）和次肋板（4）由结构胶粘接并用螺钉（8）固定。

5.根据权利要求1所述的室内临时冰场冰面支承复合木箱结构，其特征在于：所述上层面板（1）和下层面板（2）为多层胶合木板，构成多层胶合木板的各层单板木纹相互垂直；

所述柔性隔热材料（6）为挤塑板或玻璃棉。

6.根据权利要求1所述的室内临时冰场冰面支承复合木箱结构，其特征在于：所述连接件（10）的翼缘（12）下端面与腹板（11）平齐，钩头（13）高出腹板（11）。

7.根据权利要求1所述的室内临时冰场冰面支承复合木箱结构，其特征在于：所述次肋板（4）与主肋板（3）连接的紧固件还包括从节点处依次穿过主肋板（3）和次肋板（4）的第四紧固件（18）。

8.根据权利要求1所述的室内临时冰场冰面支承复合木箱结构，其特征在于：所述木箱单元的底面四角处设有竖向的贯通圆洞（19）；

所述铰支座（7）包括角底钢板（20）、钢套管（21）和调平螺栓（22）；

所述角底钢板（20）水平设置，并且角底钢板（20）上开有螺钉孔（23）和孔洞（24），角底钢板（20）通过穿在螺钉孔（23）中的螺钉固定连接在木箱单元的底面上；

所述钢套管（21）有内螺纹，钢套管（21）由下向上嵌入在木箱单元上的贯通圆洞（19）中，并且钢套管（21）的下端固定连接在角底钢板（20）上并与孔洞（24）相通；

所述调平螺栓（22）螺纹连接在所述钢套管（21）中，并且调平螺栓（22）的上端设有小六角头，调平螺栓（22）的下端面为球面；

所述贯通圆洞（19）中、所述钢套管（21）的上方嵌入有薄壁衬管（25），所述薄壁衬管（25）中填充有保温隔音材料（26）。