大跨度混凝土斗形网壳屋盖结构及其制作方法与流程

本发明涉及一种大跨度混凝土五面体幕形网壳屋盖结构及其制作方法，属于建筑混凝土结构技术领域。

背景技术：

混凝土幕结构是由等厚度平板组成的薄壁空间结构，通常可用于柱距为8m～10m的小跨度建筑楼盖或屋盖，矢高一般为跨度的1/12～1/8(罗福午.《建筑结构概念体系与估算》.北京：清华大学出版社，1991年10月第一版)。组成幕结构的平板依靠折缝相互连接，折缝相当于是平板的弹性支承，因此幕结构的强度和刚度除取决于平板的弯曲刚度外，还与折缝的弯曲刚度密切相关，而折缝的弯曲刚度又取决于平板的厚度及其相交夹角。一般而言，平板之间的夹角越小，屋盖整体刚度和在有效宽度内折缝的刚度越大，这对减小幕结构的变形是有利的，但折缝处的应力集中影响越明显，对结构整体承载力又是不利的，因此幕结构的折缝通常需作加强处理，但折缝的有效截面积毕竟过小，会增加构造处理难度，此外，幕结构的整体承载力还受角隅区域抗冲切和承压强度控制，因此实际工程中角隅区通常需增大板厚来提高其承载力。由于上述缺点，在大跨度建筑中采用平板交汇的幕结构很难取得较好的技术经济指标，因此在上世纪三十年代提出后，幕结构较少在实际工程中应用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为公共建筑的幕形屋盖提供一种混凝土斗形网壳结构及其制作方法。

为解决上述技术问题中屋盖的成型问题，本发明采用的技术方案是：利用密肋平板交汇出大跨度倒置斗形屋盖结构，即将四块梯形密肋平板置于建筑的四边并斜放，形成倒置斗的四壁，倒置斗的底面为屋盖的平顶，也采用密肋平板，所形成的混凝土斗形网壳具有5个面，两两相交的密肋平板的交线形成屋盖的脊线，脊线为拱梁，其截面尺寸大于密肋平板的肋梁，屋盖四周设置排水天沟。

为解决上述技术问题中屋盖的制作问题，本发明采用的技术方案一是：在满堂脚手架上现浇混凝土制作斗形网壳屋盖，其实施步骤为：(1)搭设满堂脚手架；(2)安放天沟及密肋平板的模板并绑扎钢筋；(3)浇筑天沟、肋及屋面板混凝土；(4)混凝土达到设计强度后，拆除脚手架及模板。此技术方案需要采取措施控制斜面混凝土现浇时的流淌问题。

为解决上述技术问题中屋盖的制作问题，本发明采用的技术方案二是：天沟和脊线现浇混凝土，屋面板和肋预制后现场进行拼装，再现浇混凝土进行连接，其实施步骤为：(1)预制屋面平板，并将密肋平板的肋预制成十字架并留出屋面板连接时需浇筑的混凝土厚度；(2)搭设满堂脚手架，绑扎天沟及脊线拱梁钢筋后现浇混凝土；(3)安放预制肋，连接肋端的纵筋并绑扎肋顶钢筋。(4)安放预制屋面平板。(5)浇筑肋连接区域和肋顶的混凝土。(6)现浇混凝土达到设计强度后拆除脚手架。

本发明的有益效果是：(1)用密肋平板交汇构造出大跨度斗形网壳结构，为公共建筑的屋盖结构提供了一种备选结构造型，也丰富了混凝土网壳的结构形式；(2)与由平板交汇的幕结构相比，采用密肋平板增强了组成结构的板件的面外刚度，因而可以使斗形网壳结构跨越更大的空间，拓展了结构的使用跨度；(3)脊线采用拱梁，相当于加强了传统幕结构的脊线，并降低了脊线的制作难度，形成了屋盖较强的荷载传递途径；(4)屋盖的边缘支承条件可以根据跨度设为周边支承、多点支承或角点支承，当为角点支承时，屋盖角区主要由斜置脊线梁传递荷载，有效解决了传统幕结构角隅区域的抗冲切和承压问题。相对于混凝土曲面形壳体结构，幕结构由于模板平直而具有施工便捷的优点。为了在大跨度建筑屋盖工程中应用幕结构，本发明基于密肋平板双向传力的优点，采用密肋平板交汇出大跨度混凝土幕结构中的斗形网壳屋盖结构，密肋平板的交汇脊线为拱梁，本发明一方面提高了组成幕结构的板件的面外刚度，另一方面降低了脊线的构造难度，扩大了幕结构用作屋盖时的跨度，也提高了结构的整体刚度和强度，丰富了混凝土空间网壳结构的型式。

附图说明

图1为本发明大跨度混凝土斗形网壳屋盖结构的空间示意图；

图2为图1的平面示意图；

图3为本发明大跨度混凝土斗形网壳屋盖结构的脊线交汇示意图；

图4为图2的a-a剖面示意图；

图5为图2的b-b剖面示意图；

图6为本发明大跨度混凝土斗形网壳屋盖结构的网格构造示意图；

图7为本发明大跨度混凝土斗形网壳屋盖结构平顶和斜顶的交汇示意图；

图8为本发明大跨度混凝土斗形网壳屋盖结构天沟与斜顶的交汇示意图；

图9为本发明大跨度混凝土斗形网壳屋盖结构现浇制作时浇筑顺序示意图；

图10为预制屋面板示意图；

图11为屋面肋的预制十字架示意图；

图12为预制屋面板与肋的预制十字架安放时的空间位置示意图；

图13为预制肋端节点连接构造示意图。

附图标记说明：1-肋；2-屋面板；3-主脊线拱梁；4-副脊线梁；5-天沟肋；6-天沟封口梁；7-边框架梁；8-天沟板；9-框架柱；10-肋纵筋连接点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的任何限制。

参阅图1～图3，一种大跨度混凝土斗形网壳屋盖结构，由梯形斜置密肋平板和矩形平置密肋平板组成，密肋平板均由肋1和屋面板2组成；网壳的外形共有四个斜屋面和一个平屋面，斜屋面之间的交线为副脊线梁4，斜屋面与平屋面的交线为主脊线拱梁3；网壳底部周围设有由天沟肋5、天沟板8和天沟封口梁6组成的天沟；网壳屋盖支承在边框架梁7上，边框架梁7再支承在框架柱9上。

参阅图4和图5，所述网壳主脊线拱梁3的截面高度大于密肋平板肋1的截面高度，跨度较大时需在主脊线拱梁3的坡脚作加腋；副脊线4与主脊线拱梁3截面高度相同。

参阅图6～图8，所述网壳的网格为矩形平面网格，a、b示意网格尺寸；平屋面与斜屋面的肋1和屋面板2在主脊线拱梁3的平放段转换，所述网壳坡脚的肋1和屋面板2在边框架梁7上实现与天沟肋5和天沟板8的连接转换；天沟封口梁6需高出天沟板面。

本发明需在混凝土浇筑至边框架梁7的底标高后再实施。

具体实施例1：采用现浇混凝土方式进行制作，具体实施步骤为：

(1)搭设满堂脚手架后，安放边框架梁7、天沟肋5、天沟封口梁6、主脊线拱梁3、副脊线梁4和肋1的底模；

(2)在底模上绑扎边框架梁7、天沟肋5、天沟封口梁6、主脊线拱梁3、副脊线梁4和肋1的钢筋，并同步安放上述构件的侧模；

(3)在满堂脚手架上安放天沟板8和屋面板2的底模，绑扎天沟板8和屋面板2的钢筋；

(4)参阅图9，从底到顶对称浇筑混凝土；浇筑完天沟混凝土后需按3～5m的间距划分混凝土浇筑区域，斜屋面需在浇筑前按1m的间距在屋面板2上设置钢丝网隔板；

(5)待最后浇筑的混凝土达到设计强度后，从外向内对称拆除脚手架和全部模板。

具体实施例2：采用预制装配方式制作，具体实施步骤为：

(1)参阅图6、图10和图11，预制屋面板2，肋1按网格中点预制为十字架；

(2)参阅图1和图3，搭设满堂脚手架，安放天沟肋5、天沟封口梁6、边框架梁7、主脊线拱梁3、副脊线梁4的底模，并绑扎上述构件的钢筋后安放其侧模；安放天沟板8的底模并绑扎钢筋；

(3)浇筑天沟肋5、天沟封口梁6、天沟板8、边框架梁7、主脊线拱梁3、副脊线梁4的混凝土，混凝土浇筑厚度需留出屋面板2的厚度δ；边框架梁7、主脊线拱梁3和副脊线梁4的侧面需留出肋1的接头钢筋。

(4)参阅图12和图13，安放肋1的预制十字架，校正位置后在纵筋连接点10处连接肋上的纵筋；安放连接处的侧模。

(5)绑扎肋1的顶面纵筋后，浇筑δ厚度范围内的混凝土。

(6)待最后浇筑的混凝土达到设计强度后从外向内对称拆除掉全部脚手架，并拆下肋1接头区的侧模。

尽管上述结合附图对本发明的优先实施例进行了描述，但上述具体实施方式仅仅是示意性的，而并非是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的宗旨启示下，在不脱离本发明的权利保护范围内所做出的变通，均在本发明的保护范围内。