一种拱形建筑端部节点构造及其施工方法与流程

本发明涉及一种异型建筑的节点，特别是一种拱形建筑的端部节点构造及其施工方法。

背景技术：

随着科技的不断发展，设计师更多的将设计理念偏向于高精尖的异型建筑，其中异型建筑端部节点处理是设计的亮点同时也是施工的难点，不仅要考虑端部处理与主体的顺滑连接，同时也要兼顾两种不同材料交接部位的防水做法处理。以混凝土拱形建筑过渡钢材的节点为例，存在以下问题：

一、弧度变化处根据设计要求设置为钢结构端头骨架，拱体端部厚度是由较厚结构缩减到较薄结构，因此混凝土过渡到钢结构时，普通防水层容易受热胀冷缩现象造成防水节点处理困难。

二、拱体端部为窑砖干挂形式，若采取传统的单砖干挂，定位放线难度巨大。

三、由于拱体端部处于室外，游客可从360°全方位观察端部造型，采用传统的干挂方式，砖缝之间存在6mm的缝隙，出现“透光”现象。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种拱形建筑端部节点构造及其施工方法，要解决现有拱形建筑节点存在不同材料节点防水困难、端部单砖窑砖干挂定位放线难度大、砖缝出现透光现象的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种拱形建筑端部节点构造，包括混凝土的拱体结构和端部的钢结构，还包括防水结构、端部干挂结构、内侧干挂结构和外侧砌筑结构，

所述钢结构包括直线的主梁、拱形的主龙骨曲梁和连梁，

所述主梁沿拱体结构的外侧设置有一组，所述主梁的后端部与拱体结构的端面固定连接，主梁所在的纵轴面即该位置拱体结构的法线面，所述主龙骨曲梁的弯曲弧度与拱体结构的横截面弯曲弧度相适应，所述主龙骨曲梁的后侧依次连接主梁的前端部，

相邻两根主梁的左右侧面之间通过连梁固定连接，所述连梁垂直主梁，所述连梁的外侧表面与主梁的外侧面平齐，

所述主龙骨曲梁的外侧表面与拱体结构的外侧表面平齐并且均相对主梁的外侧表面外凸，

所述防水结构自拱体结构的外侧表面朝前侧经过主梁外侧表面直至包覆主龙骨曲梁的全表面，

所述端部干挂结构包括端部次龙骨、干挂整体角码和端部干挂窑砖，

所述端部次龙骨为一组尺寸相同的端部次龙骨单元并排连接而成的整体龙骨，所述端部次龙骨绕主龙骨曲梁的外部设置一周，所述端部次龙骨的横截面呈u型，端部次龙骨的开口朝向主龙骨曲梁并且端部次龙骨横截面内部轮廓与主龙骨曲梁的横截面外部轮廓相适应，端部次龙骨卡在主龙骨曲梁位置的防水结构外部并通过端部次龙骨连接件与主龙骨曲梁固定连接，

所述干挂整体角码包括一组尺寸相同、并排设置的干挂整体角码单元，所述干挂整体角码绕端部次龙骨的外部设置一周，所述干挂整体角码单元的整体呈u型，干挂整体角码单元的形状与端部次龙骨单元的形状相适应，干挂整体角码单元开口朝向端部次龙骨，并且干挂整体角码单元横截面内部轮廓与端部次龙骨的横截面外部轮廓相适应，干挂整体角码卡在端部次龙骨的外部并通过角码连接件与端部次龙骨固定连接，所述端部干挂窑砖绕干挂整体角码的外部一周并与其固定连接，所述端部干挂窑砖的安装方向为拱体结构的法线面，相邻两道内侧干挂窑砖之间的缝隙通过干硬性水泥砂浆填充；

所述外侧砌筑结构包括砌筑砂浆和砌筑窑砖，所述砌筑砂浆平铺在端部干挂窑砖后侧的防水结构的上侧，所述砌筑窑砖坐在砌筑砂浆上，所述砌筑窑砖的安装方向为垂直拱体结构的法线面；

所述内侧干挂结构包括内侧次龙骨、干挂单一角码和内侧干挂窑砖，所述内侧次龙骨沿主梁的内侧表面并排固定连接，内侧次龙骨沿主梁的内侧、通长连接各个主梁，所述干挂单一角码对应各个内侧次龙骨并与其固定连接，所述内侧干挂窑砖对应各个内侧次龙骨并与其固定连接，所述内侧干挂窑砖的安装方向为垂直拱体结构的法线面。

所述主梁为变截面箱型钢梁，主梁横截面为自前侧向后侧宽度保持不变，长度逐渐增大的矩形，所述主梁的后端部通过两侧的槽钢夹持连接，所述槽钢的后端部与预埋在拱体结构表面的预埋板焊接连接，所述主梁的内侧底板为斜向板一。

所述主龙骨曲梁的横截面为四边形，主龙骨曲梁的外侧两角均为直角，主龙骨曲梁的内侧两角分别为锐角和钝角，所述主龙骨曲梁的内侧底板为斜向板二，所述斜向板二的斜率与斜向板一相同，两者的内侧表面平滑过渡；所述连梁为方通，连梁与主梁焊接连接。

所述端部次龙骨的横截面为矩形，所述端部次龙骨包括依次连接的水平杆、竖杆和斜杆，三杆两两交接位置斜切45度后对接，水平杆的长度延伸至主梁的外侧，斜杆的长度延伸至主梁的内侧。

所述防水结构由内侧至外侧依次包括钢板基层、聚脲防水层、发泡聚氨酯层和防水砂浆层，

所述钢板基层自主梁的外侧表面直至包覆主龙骨曲梁的全表面延伸至主梁的内侧表面，

所述聚脲防水层自拱体结构的外侧表面朝前侧经过主梁外侧表面的钢板基层直至包覆主龙骨曲梁全表面的钢板基层延伸至主龙骨曲梁内侧的钢板基层的表面，

所述发泡聚氨酯层在主龙骨曲梁外侧表面的聚脲防水层的外侧满铺，

所述防水砂浆层在发泡聚氨酯层的外侧满铺并延伸铺至主龙骨曲梁外侧表面的聚脲防水层的外侧。

所述干挂整体角码单元的横截面为h型，包括供夹紧窑砖的槽体和连接板，所述槽体包括两侧的槽帮板和槽底板，一侧的槽帮板朝向槽底板延伸并垂直弯折，弯边形成连接板，所述端部干挂窑砖插入槽体内落置在槽底板上，两侧的槽帮板和端部干挂窑砖通过贯通的窑砖对拉螺栓连接，所述连接板通过连接螺钉固定连接在端部次龙骨上。

相邻两道端部干挂窑砖之间设有抹灰定型具，所述抹灰定型具呈u型，由pvc制成，所述抹灰定型具的外轮廓形状与每道端部干挂窑砖的外轮廓形状相同，抹灰定型具的宽度等于干硬性水泥砂浆的压缝深度。

一种拱形建筑端部节点构造的施工方法，施工步骤如下，

步骤一，设计拱体结构、钢结构、防水结构、端部干挂结构、内侧干挂结构和外侧砌筑结构的各构件尺寸并加工；

步骤二，施工拱体结构时在对应主梁的位置一一埋入预埋板；将主梁的后端部连接槽钢，然后将主梁一一通过槽钢与预埋板对应固定连接；

步骤三，在主梁的前端部整体定位并连接一道主龙骨曲梁；

步骤四，在主梁的两侧固定连接连梁；

步骤五，在主龙骨曲梁、主梁和拱体结构的外侧施工满铺钢板基层并与三者紧贴；

步骤六，沿钢板基层的外侧施工聚脲防水层；

步骤七，在聚脲防水层的外侧施工发泡聚氨酯层；

步骤八，整体施工防水砂浆层；

步骤九，将整体制作的端部次龙骨一体卡在主龙骨曲梁的外部，然后通过端部次龙骨连接件与主梁锚固；

步骤十，将干挂整体角码单元一一对应卡在每个端部次龙骨单元的外部，然后通过角码连接件与端部次龙骨单元锚固；

步骤十一，在每道干挂整体角码单元上固定连接对应的端部干挂窑砖，直至所有端部干挂窑砖干挂完成；

步骤十二，施工外侧砌筑结构：先在防水砂浆层的外侧施工砌筑砂浆，然后将砌筑窑砖坐在砌筑砂浆上；

步骤十三，施工内侧干挂结构：先将内侧次龙骨与主梁的内侧固定连接，然后顺次连接干挂单一角码，并在干挂单一角码上挂接单个内侧干挂窑砖。

所述步骤六施工前的基层处理：对整个钢板基层进行验收处理，钢板基层必须要保持平整，同时保证干燥，钢板基层密实无蜂窝麻面、油污和松动，平整度小于3毫米靠尺；

步骤六施工前的基层底涂层施工：采用小型单组份喷涂机将底涂层均匀喷涂于钢板基层表面，或者采用滚涂滚刷，所述底涂层为用于干燥基层的专用环氧树脂基底漆或用于潮湿基层聚氨酯基底漆，底漆要求涂布均匀，无漏涂、无堆积；底涂层中加入显现满刮修补腻子后的针眼缺陷的白色色素，然后修补针眼；

步骤六施工时：所述聚脲防水层采用机械喷涂施工和人工辅助施工，聚脲防水层的施工时，钢板基层的温度保证为3摄氏度，聚脲防水层喷涂两层，两层施工间隙为6小时以上。

所述步骤十一中，每道端部干挂窑砖施工完成后，在待安装下一道端部干挂窑砖的一侧安装抹灰定型具，在抹灰定型具以外位置的整体涂抹干硬性水泥砂浆，然后安装下一道端部干挂窑砖。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明的混凝土与钢结构部分需采取周密的防水节点处理，为防止热胀冷缩现象，防水层需具备一定伸缩能力。本发明的拱体混凝土与钢结构端头交接部位采用聚脲防水和聚氨酯保护层进行防水施工。聚脲涂料防水适用于混凝土表面和金属表面，具有防水、防腐、耐磨的特点。

本发明端部窑砖干挂由单砖干挂改为多砖干挂，加工定型挂件，整体干挂，可保证每排窑砖相对位置精准。施工过程中仅对单排砖进行定位即可，减少了大量的定位放线工作量。需采取相应措施降低施工难度。

本发明端头挂砖过程中，为防止端头“透光”现象，需将缝隙部分封堵，砖缝之间需填充砂浆，由于挂砖采用整体干挂，根据整体挂件形状，加工定型pvc抹灰定型具，可保证砖缝统一，同时也可保证砂浆压缝深度统一与窑砖表面的清洁度。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明节点位置结构示意图。

图2是主梁与供体结构的连接示意图。

图3是主龙骨曲梁与主梁、连梁与主梁的连接示意图。

图4是图3的立体结构示意图。

图5是施工钢板基层和聚脲防水层完成后的结构示意图。

图6是图5的端部放大示意图。

图7是图5的尾部放大示意图。

图8是施工发泡聚氨酯层防水砂浆层完成后的结构示意图。

图9是图8的端部放大示意图。

图10是图8的尾部放大示意图。

图11是端部次龙骨的连接结构示意图。

图12是图11的立体结构图。

图13是端部次龙骨的结构图。

图14是端部次龙骨的横截面示意图。

图15是干挂整体角码的连接结构示意图。

图16是干挂整体角码的结构示意图。

图17是图16的立体结构示意图。

图18是干挂整体角码与端部干挂窑砖的连接结构示意图。

图19是图18的侧视结构示意图。

图20是砌筑窑砖施工完成的结构示意图。

图21是内侧干挂窑砖施工完成的结构示意图。

图22是抹灰定型具的安装结构示意图。

图23是干硬性水泥砂浆填充的结构示意图。

附图标记：1－拱体结构、2－主梁、22－斜向板一、3－主龙骨曲梁、31－斜向板二、4－连梁、5－端部次龙骨、51－水平杆、52－竖杆、53－斜杆、6－干挂整体角码、61－槽帮板、62－槽底板、63－连接板、7－端部干挂窑砖、8－端部次龙骨连接件、9－角码连接件、10－干硬性水泥砂浆、11－砌筑砂浆、12－砌筑窑砖、13－内侧次龙骨、14－干挂单一角码、15－内侧干挂窑砖、16－槽钢、17－预埋板、18－钢板基层、19－聚脲防水层、20－发泡聚氨酯层、21－防水砂浆层、23－窑砖对拉螺栓、24－连接螺钉、25－抹灰定型具。

具体实施方式

实施例参见图1和图21所示，一种拱形建筑端部节点构造，包括混凝土的拱体结构1和端部的钢结构，还包括防水结构、端部干挂结构、内侧干挂结构和外侧砌筑结构。图1中虚线圈内为典型节点。

参见图1-4所示，所述钢结构包括直线的主梁2、拱形的主龙骨曲梁3和连梁4。

参见图1所示，所述主梁2沿拱体结构的外侧设置有一组，所述主梁的后端部与拱体结构的端面固定连接，主梁所在的纵轴面即该位置拱体结构的法线面，所述主龙骨曲梁3的弯曲弧度与拱体结构的横截面弯曲弧度相适应，所述主龙骨曲梁的后侧依次连接主梁的前端部。

参见图3-4所示，相邻两根主梁的左右侧面之间通过连梁4固定连接，所述连梁垂直主梁，所述连梁的外侧表面与主梁的外侧面平齐。

所述主龙骨曲梁3的外侧表面与拱体结构1的外侧表面平齐并且均相对主梁2的外侧表面外凸。

参见图2-4所示，所述主梁2为变截面箱型钢梁，主梁横截面为自前侧向后侧宽度保持不变，长度逐渐增大的矩形，所述主梁的后端部通过两侧的槽钢16夹持连接，所述槽钢的后端部与预埋在拱体结构表面的预埋板17焊接连接，所述主梁的内侧底板为斜向板一22。

参见图3-4所示，所述主龙骨曲梁3的横截面为四边形，主龙骨曲梁的外侧两角均为直角，主龙骨曲梁的内侧两角分别为锐角和钝角，所述主龙骨曲梁3的内侧底板为斜向板二31，所述斜向板二31的斜率与斜向板一22相同，两者的内侧表面平滑过渡；所述连梁4为方通，连梁与主梁焊接连接。

本实施例中，变截面箱型钢梁的厚度为5mm，长度为1607mm。槽钢的长度为250mm。所示连梁的横截面为40mm×40mm×4mm的铝合金方通，间距400mm布置。端部次龙骨连接件8为不锈钢螺钉。

参见图5-10所示，所述防水结构自拱体结构1的外侧表面朝前侧经过主梁2外侧表面直至包覆主龙骨曲梁3的全表面。

所述防水结构由内侧至外侧依次包括钢板基层18、聚脲防水层19、发泡聚氨酯层20和防水砂浆层21。

参见图5-7所示，所述钢板基层18自主梁的外侧表面直至包覆主龙骨曲梁的全表面延伸至主梁的内侧表面。

所述聚脲防水层19自拱体结构的外侧表面朝前侧经过主梁外侧表面的钢板基层直至包覆主龙骨曲梁全表面的钢板基层延伸至主龙骨曲梁内侧的钢板基层的表面。

参见图8-10所示，所述发泡聚氨酯层20在主龙骨曲梁外侧表面的聚脲防水层19的外侧满铺，

所述防水砂浆层21在发泡聚氨酯层20的外侧满铺并延伸铺至主龙骨曲梁外侧表面的聚脲防水层的外侧。

参见图11-19所示，所述端部干挂结构包括端部次龙骨5、干挂整体角码6和端部干挂窑砖7。

参见图11-14所示，所述端部次龙骨5为一组尺寸相同的端部次龙骨单元并排连接而成的整体龙骨，所述端部次龙骨绕主龙骨曲梁的外部设置一周，所述端部次龙骨的横截面呈u型，端部次龙骨5的开口朝向主龙骨曲梁3并且端部次龙骨横截面内部轮廓与主龙骨曲梁的横截面外部轮廓相适应，端部次龙骨5卡在主龙骨曲梁3位置的防水结构外部并通过端部次龙骨连接件8与主龙骨曲梁3固定连接。

所述端部次龙骨5的横截面为矩形，所述端部次龙骨5包括依次连接的水平杆51、竖杆52和斜杆53，三杆两两交接位置斜切45度后对接，水平杆51的长度延伸至主梁2的外侧，斜杆53的长度延伸至主梁2的内侧。

参见图15-19所示，所述干挂整体角码6包括一组尺寸相同、并排设置的干挂整体角码单元，所述干挂整体角码绕端部次龙骨5的外部设置一周，所述干挂整体角码单元的整体呈u型，干挂整体角码单元的形状与端部次龙骨单元的形状相适应，干挂整体角码单元开口朝向端部次龙骨5，并且干挂整体角码单元横截面内部轮廓与端部次龙骨的横截面外部轮廓相适应，干挂整体角码6卡在端部次龙骨5的外部并通过角码连接件9与端部次龙骨5固定连接，所述端部干挂窑砖7绕干挂整体角码6的外部一周并与其固定连接，所述端部干挂窑砖7的安装方向为拱体结构的法线面，相邻两道内侧干挂窑砖之间的缝隙通过干硬性水泥砂浆10填充。角码连接件9为不锈钢螺钉。本实施例中，每道内侧干挂窑砖包括五块砖体。水平杆一侧设置两块，竖杆一侧设置一块，斜杆一侧设置两块。

所述干挂整体角码单元的横截面为h型，包括供夹紧窑砖的槽体和连接板63，所述槽体包括两侧的槽帮板61和槽底板62，一侧的槽帮板朝向槽底板延伸并垂直弯折，弯边形成连接板，所述端部干挂窑砖7插入槽体内落置在槽底板上，两侧的槽帮板61和端部干挂窑砖7通过贯通的窑砖对拉螺栓23连接，所述连接板63通过连接螺钉24固定连接在端部次龙骨5上。连接螺钉24均为不锈钢螺钉。

参见图22-23所示，相邻两道端部干挂窑砖之间设有抹灰定型具25，所述抹灰定型具呈u型，由pvc制成，所述抹灰定型具的外轮廓形状与每道端部干挂窑砖的外轮廓形状相同，抹灰定型具25的宽度等于干硬性水泥砂浆10的压缝深度。

参见图20和图22所示，所述外侧砌筑结构包括砌筑砂浆11和砌筑窑砖12，所述砌筑砂浆11平铺在端部干挂窑砖7后侧的防水结构的上侧，所述砌筑窑砖坐在砌筑砂浆上，所述砌筑窑砖的安装方向为垂直拱体结构的法线面。

参见图21-22所示，所述内侧干挂结构包括内侧次龙骨13、干挂单一角码14和内侧干挂窑砖15，所述内侧次龙骨13沿主梁2的内侧表面并排固定连接，内侧次龙骨13沿主梁的内侧、通长连接各个主梁2，所述干挂单一角码14对应各个内侧次龙骨13并与其固定连接，所述内侧干挂窑砖15对应各个内侧次龙骨13并与其固定连接，所述内侧干挂窑砖的安装方向为垂直拱体结构的法线面。

这种拱形建筑端部节点构造的施工方法，施工步骤如下，

步骤一，设计拱体结构1、钢结构、防水结构、端部干挂结构、内侧干挂结构和外侧砌筑结构的各构件尺寸并加工。

步骤二，施工拱体结构时在对应主梁的位置一一埋入预埋板17；将主梁2的后端部连接槽钢16，然后将主梁2一一通过槽钢16与预埋板17对应固定连接。

步骤三，在主梁2的前端部整体定位并连接一道主龙骨曲梁3。参见图1-2所示。

步骤四，在主梁2的两侧固定连接连梁4。参见图3-4所示。

步骤五，在主龙骨曲梁3、主梁2和拱体结构1的外侧施工满铺钢板基层18并与三者紧贴。

步骤六，沿钢板基层18的外侧施工聚脲防水层19；所述步骤六施工前的基层处理：对整个钢板基层进行验收处理，钢板基层必须要保持平整，同时保证干燥，钢板基层密实无蜂窝麻面、油污和松动，平整度小于3毫米靠尺。参见图5-7所示。

步骤六施工前的基层底涂层施工：采用小型单组份喷涂机将底涂层均匀喷涂于钢板基层表面，或者采用滚涂滚刷，所述底涂层为用于干燥基层的专用环氧树脂基底漆或用于潮湿基层聚氨酯基底漆，底漆要求涂布均匀，无漏涂、无堆积；底涂层中加入显现满刮修补腻子后的针眼缺陷的白色色素，然后修补针眼。

步骤六施工时：所述聚脲防水层采用机械喷涂施工和人工辅助施工，聚脲防水层的施工时，钢板基层的温度保证为3摄氏度，聚脲防水层喷涂两层，两层施工间隙为6小时以上。

步骤七，在聚脲防水层19的外侧施工发泡聚氨酯层20。发泡聚氨酯层置于聚脲防水层起到一定的保温保护层作用，采用喷涂发进行施工，按配方将两组溶液分别贮于两个料桶中，物料以过滤至计量泵，由风动马达带动运转，将料输入料管至喷枪体，由压缩空气调节阀将物料带进混合室，混合后通过喷管喷嘴，喷到管道或设备上发泡成型。

步骤八，整体施工防水砂浆层21。参见图8-10所示。

步骤九，将整体制作的端部次龙骨5一体卡在主龙骨曲梁3的外部，然后通过端部次龙骨连接件8与主梁2锚固。参见图11-14所示。

步骤十，将干挂整体角码单元一一对应卡在每个端部次龙骨单元的外部，然后通过角码连接件9与端部次龙骨单元锚固。参见图15-17所示。

步骤十一，在每道干挂整体角码单元上固定连接对应的端部干挂窑砖7，直至所有端部干挂窑砖干挂完成。每道端部干挂窑砖7施工完成后，在待安装下一道端部干挂窑砖的一侧安装抹灰定型具25，在抹灰定型具25以外位置的整体涂抹干硬性水泥砂浆，安装下一道端部干挂窑砖7，然后拆除抹灰定型具25周转至下一道端部干挂窑砖7的一侧。参见图18-23所示。

步骤十二，施工外侧砌筑结构：先在防水砂浆层21的外侧施工砌筑砂浆11，然后将砌筑窑砖12坐在砌筑砂浆上。参见图20-23所示。

步骤十三，施工内侧干挂结构：先将内侧次龙骨13与主梁2的内侧固定连接，然后顺次连接干挂单一角码14，并在干挂单一角码14上挂接单个内侧干挂窑砖15。参见图21-23所示。

在其他实施例中，步骤十二和十三与步骤十一可以同时进行。