鋼筋混凝土腔室壁板格構(gòu)旋轉(zhuǎn)曲面穹頂結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑物構(gòu)造中的穹頂結(jié)構(gòu)，特別是一種鋼筋混凝土腔室壁板格構(gòu)旋轉(zhuǎn)曲面穹頂結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]建筑形體是由兩條以上平行曲線(含二曲線)在空間沿一軸旋轉(zhuǎn)而成的三維空間穹頂體，母線可為圓弧線、雙曲線、橢圓線或拋物線等，將上述穹頂體截切可以形成各種截面，多為圓弧形，在公告號(hào)為101864806A，發(fā)明名稱為“勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)”的發(fā)明專利中，已經(jīng)設(shè)計(jì)出適合建筑物的穹頂結(jié)構(gòu)，但隨著社會(huì)發(fā)展，現(xiàn)有的鋼筋混凝土穹頂建筑結(jié)構(gòu)只能滿足直徑略大的大棚建設(shè)，卻不能滿足超大跨度如體育場(chǎng)館、大跨度機(jī)庫(kù)、機(jī)場(chǎng)航站樓、候車廳、博物館、展覽館及若干有特殊要求的建筑，比如秦始皇陵考古所需用中間不設(shè)柱子直徑500米以上超大跨度大棚;為此提供了這種鋼筋混凝土腔室壁板旋轉(zhuǎn)曲面穹頂結(jié)構(gòu)，以適用于各種跨度及超大跨度公共建筑應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種可以實(shí)現(xiàn)超大跨度建筑的結(jié)構(gòu)，以適用于中間不設(shè)柱子超大跨度建筑的應(yīng)用，例如用此種設(shè)計(jì)可以建造秦始皇陵考古所需用中間不設(shè)柱子跨徑500米以上超大跨度大棚。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種鋼筋混凝土腔室壁板格構(gòu)旋轉(zhuǎn)曲面穹頂結(jié)構(gòu)，包括外環(huán)梁、內(nèi)環(huán)梁，其技術(shù)要點(diǎn)是:外環(huán)梁的相對(duì)兩端連接有嵌固外環(huán)梁的豎向拱形壁板，設(shè)有內(nèi)環(huán)梁時(shí)，豎向拱形壁板的中部與內(nèi)環(huán)梁連接嵌固，豎向拱形壁板采用對(duì)稱設(shè)置方式，與豎向拱形壁板相交叉的位置設(shè)置有法向環(huán)形壁板，法向環(huán)形壁板與豎向拱形壁板交叉分割嵌固形成似楔形的板式格構(gòu)空間，曲面殼板按上中下層分別與法向環(huán)形壁板、豎向拱形壁板連接嵌固，形成板式格構(gòu)封閉腔室，曲面殼板與法向環(huán)形壁板、豎向拱形壁板相交處設(shè)有暗梁，曲面殼板在法向環(huán)形壁板內(nèi)設(shè)暗梁中通過，法向環(huán)形壁板暗梁在豎向拱形壁板內(nèi)設(shè)暗梁中通過，所有殼板、暗梁均通過暗柱連成一個(gè)整體，外環(huán)梁邊界處設(shè)置有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及技術(shù)效果是該空間旋轉(zhuǎn)曲面穹頂抗力體系的剛度、整體性、穩(wěn)定性極好，抗震能力強(qiáng)，適用于各種中間不設(shè)柱子各種跨度及超大跨度建筑，在荷載作用下具有三維受力特性的結(jié)構(gòu)可滿足鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)超大跨度空間強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定協(xié)調(diào)統(tǒng)一要求。旋轉(zhuǎn)曲面穹頂結(jié)構(gòu)由于采用兩層以上(含兩層)現(xiàn)澆高性能鋼筋混凝土曲面殼板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，高性能高強(qiáng)度混凝土可以減輕結(jié)構(gòu)自重的荷載效應(yīng)，可模性好、耐火性好并具有極好的氣密性、耐久性，可滿足不同需求，例如可滿足對(duì)于氣密性、耐久性有特殊要求的秦始皇陵考古需密閉汞氣、其建筑大棚需長(zhǎng)壽命的要求。旋轉(zhuǎn)曲面穹頂特點(diǎn)是具有三維受力特性的空間結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有良好的空間力學(xué)性能，這種板式格構(gòu)封閉腔室旋轉(zhuǎn)曲面穹頂結(jié)構(gòu)體其曲面殼板內(nèi)力以薄膜內(nèi)力或軸力為主，具有明確的立體力學(xué)特點(diǎn)，其主要內(nèi)力是沿著中曲面方向傳遞的拉力、壓力、順剪力，豎向拱形壁板、法向環(huán)形壁板的存在極大增強(qiáng)了穹頂體抗彎剛度和整體定性及安全冗余度，增強(qiáng)了抗過載荷能力并具有較好的抗連續(xù)坍塌能力。此種空間結(jié)構(gòu)僅在外環(huán)梁附近小范圍內(nèi)存在中曲面外彎矩、豎向剪力，需要按設(shè)計(jì)要求加強(qiáng)。旋轉(zhuǎn)曲面穹頂是以整個(gè)結(jié)構(gòu)形體來抵抗外部荷載的，其結(jié)構(gòu)由于傳力結(jié)構(gòu)與承重結(jié)構(gòu)合二為一體，內(nèi)力傳遞途徑簡(jiǎn)潔明確，整體性好、剛度大，可覆蓋大跨度空間而中間不用設(shè)支柱，具有極好的結(jié)構(gòu)整體性能、良好的力學(xué)性能和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。每一種旋轉(zhuǎn)曲面穹頂造型均具有特有曲面、弧線特點(diǎn)，因此每棟建筑設(shè)計(jì)均可形成獨(dú)特的建筑風(fēng)格。
【附圖說明】
[0006]
圖1是本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)俯視示意圖；
圖2是圖1的剖視圖；
圖3是本發(fā)明中曲面殼板斷面圖；
圖4是圖2中B-B處的剖面圖；
圖5是本發(fā)明中法向環(huán)形壁板單件平面圖；
圖6是圖2中D-D處的斷面圖；
圖7是本發(fā)明中豎向拱形壁板單件圖；
圖8是本發(fā)明中法向環(huán)形壁板單件斷面圖；
附圖標(biāo)記如下:1、外環(huán)梁2、法向環(huán)形壁板3、豎向拱形壁板4、暗柱5、曲面殼板(1)
6、內(nèi)環(huán)梁7、曲面殼板(2) 8、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)9、曲面殼板(3) 10、腔室11、豎向拱形壁板內(nèi)設(shè)暗梁。12、法向環(huán)形壁板內(nèi)設(shè)暗梁。
【具體實(shí)施方式】
[0007]如圖1所示，本發(fā)明是涉及一種鋼筋混凝土腔室壁板格構(gòu)旋轉(zhuǎn)曲面穹頂結(jié)構(gòu)，包括外環(huán)梁1、內(nèi)環(huán)梁6，其中外環(huán)梁1的相對(duì)兩端連接有嵌固外環(huán)梁的豎向拱形壁板3，設(shè)有內(nèi)環(huán)梁6時(shí)，豎向拱形壁板3的中部與內(nèi)環(huán)梁6連接嵌固，豎向拱形壁板3采用對(duì)稱設(shè)置方式，與豎向拱形壁板3相交叉的位置設(shè)置有法向環(huán)形壁板2，法向環(huán)形壁板2與豎向拱形壁板3交叉分割嵌固形成似楔形的板式格構(gòu)空間，曲面殼板(多層)本例按上中下層分別與法向環(huán)形壁板
2、豎向拱形壁板3連接嵌固，形成板式格構(gòu)封閉腔室，法向環(huán)形壁板2與豎向拱形壁板3交叉處設(shè)置暗柱4，外環(huán)梁1邊界處設(shè)置有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)8，其斷面似牛角形腔室壁板腋部加強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)造，曲面殼板5、7、9為雙向曲面板，封閉腔室是由兩塊上下曲面殼板5、7或7、9，兩塊法向環(huán)形壁板2、兩塊豎向拱形壁板3交叉相對(duì)構(gòu)成的六面立體似楔形形狀板式格構(gòu)結(jié)構(gòu)。
[0008]圖4為圖2中暗柱處剖面圖，顯示法向環(huán)形壁板2的內(nèi)設(shè)暗梁12、曲面殼板5、7、9均通過暗梁12，、暗梁12連同殼板5、7、9均通過豎向拱形壁板3內(nèi)設(shè)暗梁11，所有殼板、暗梁均通過暗柱4，暗柱4將加強(qiáng)結(jié)構(gòu)、殼板、暗梁連接一體，增強(qiáng)了曲面穹頂整體性、剛度及穩(wěn)定性。
[0009]圖5是法向環(huán)形壁板單件平面圖，為平行、不同標(biāo)高、多道環(huán)形封閉壁板，與豎向拱形壁板3交叉分割形成(兩兩相交)似楔形封閉空間四面壁板體。
[0010]圖6是圖2中D-D斷面圖，顯示殼板與法向環(huán)形、豎向拱形壁板交叉位置節(jié)點(diǎn)。
[0011]圖7是豎向拱形壁板單件圖，顯示豎向拱形壁板為弧形直板，其中部與內(nèi)環(huán)梁交接嵌固。
[0012]圖8是法向環(huán)形壁板單件斷面圖，顯示與曲面切平面垂直一點(diǎn)法線(即向量)方向壁板斷面。
[0013]曲面殼板、豎向拱形壁板、法向環(huán)形壁板均雙層雙向配筋，外環(huán)梁邊界附近增加一層鋼筋，豎向拱形壁板、法向環(huán)形壁板與曲面殼板交叉處均設(shè)暗梁，即曲面殼板在法向環(huán)形壁板暗梁中通過、法向環(huán)形壁板暗梁及曲面殼板在豎向拱形壁板暗梁中通過，以上曲面板、徑向環(huán)形壁板暗梁、豎向拱形壁板暗梁在交叉處均通過暗柱。兩層以上(含兩層)現(xiàn)澆高性能鋼筋混凝土曲面殼板具有極好的氣密性、耐久性，例如可滿足對(duì)氣密性、耐久性有特殊要求的秦始皇陵考古密閉汞氣、建筑長(zhǎng)壽命要求。
[0014]旋轉(zhuǎn)曲面穹頂適于超大跨度建筑，針對(duì)曲面穹頂結(jié)構(gòu)模板施工屬超高大模板且為曲面形狀的特點(diǎn)，需采取豎向拱形壁板支撐控制標(biāo)高、曲率，法向與“空腔室”筒模(筒模是由模板、角膜和緊伸器等組成)內(nèi)模板控制“空腔室”曲率及環(huán)向曲率，雙層模板是確保鋼筋混凝土脫模后板厚幾何形狀準(zhǔn)確的技術(shù)措施，為保證曲面穹頂鋼筋混凝土空間位置準(zhǔn)確，腳手架及支撐系統(tǒng)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求起拱，可通過工程試驗(yàn)加荷載預(yù)壓檢驗(yàn)?zāi)_手架及支撐系統(tǒng)及地基的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性，達(dá)到消除支撐系統(tǒng)塑性形變、地基沉降變形并測(cè)量出支撐系統(tǒng)彈性變形值與計(jì)算共同確定預(yù)拱度，確保工程完工時(shí)所有構(gòu)件均在工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)標(biāo)高及曲率位置。
[0015]本發(fā)明中所用模板擬采用組合式定型模板，組合式定型模板具有拆裝靈活、通用性強(qiáng)、周轉(zhuǎn)次數(shù)多、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，被廣泛使用，曲面穹頂鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工支模難度在于曲面控制成型及法向環(huán)形壁板、豎向拱形壁板定位，其定位精度要求極高，底模法向分段、環(huán)向模板需要一次性支撐成型，曲率控制困難，測(cè)量精度要求也極高，特別是砼必須多方位對(duì)稱澆搗，需采用有效技術(shù)措施確保曲面穹頂各控制曲面達(dá)到設(shè)計(jì)曲率及在空間工作位置的要求。
[0016]本發(fā)明所用到的混凝土采用高性能混凝土，它的特征首先是具有良好的耐久性、耐熱性并且施工方便。免振搗自密實(shí)混凝土是具有高度流動(dòng)性、勻質(zhì)性、體積穩(wěn)定性和抗離析性能的混凝土，在自重的作用下，不需任何密實(shí)成型措施，就能通過鋼筋的稠密區(qū)而不留下任何孔洞自動(dòng)充滿整個(gè)模腔，完成混凝土澆筑施工。由于在配制的過程中添加了聚丙烯纖維，使得混凝土在斷裂韌性上得到很大的提升，收縮性能可控制在規(guī)范要求的范圍之內(nèi)。由于混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為密實(shí)，其抗氯離子滲透和硫酸鹽腐蝕的性能非常突出，特別適合在超高層建筑、大跨度建筑工程中使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋼筋混凝土腔室壁板格構(gòu)旋轉(zhuǎn)曲面穹頂結(jié)構(gòu)，包括外環(huán)梁、內(nèi)環(huán)梁，其特征在于:外環(huán)梁的相對(duì)兩端連接有嵌固外環(huán)梁的豎向拱形壁板，設(shè)有內(nèi)環(huán)梁時(shí)，豎向拱形壁板的中部與內(nèi)環(huán)梁連接嵌固，豎向拱形壁板采用對(duì)稱設(shè)置方式，與豎向拱形壁板相交叉的位置設(shè)置有法向環(huán)形壁板，法向環(huán)形壁板與豎向拱形壁板交叉分割嵌固形成似楔形的板式格構(gòu)空間，曲面殼板按上中下層分別與法向環(huán)形壁板、豎向拱形壁板分層連接嵌固，形成板式格構(gòu)封閉腔室，曲面殼板與法向環(huán)形壁板、豎向拱形壁板相交處設(shè)有暗梁，曲面殼板在法向環(huán)形壁板暗梁中通過，法向環(huán)形壁板暗梁在豎向拱形壁板暗梁中通過，所有殼板、暗梁均通過暗柱連成一個(gè)整體，外環(huán)梁邊界處設(shè)置有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋼筋混凝土腔室壁板格構(gòu)旋轉(zhuǎn)曲面穹頂結(jié)構(gòu)，解決了中間不設(shè)柱子的超大跨度建筑的應(yīng)用，外環(huán)梁的兩端連接有嵌固外環(huán)梁的豎向拱形壁板，豎向拱形壁板采用對(duì)稱設(shè)置方式，與豎向拱形壁板相交叉的位置設(shè)置有法向環(huán)形壁板，法向環(huán)形壁板與豎向拱形壁板交叉分割嵌固形成似楔形的板式格構(gòu)空間，曲面殼板分別與法向環(huán)形壁板、豎向拱形壁板連接嵌固，形成板式格構(gòu)封閉腔室，法向環(huán)形壁板與豎向拱形壁板交叉處設(shè)置暗梁，該空間旋轉(zhuǎn)曲面穹頂抗力體系的剛度、整體性、穩(wěn)定性極好，抗震能力強(qiáng)，滿足鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)超大跨度空間強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定協(xié)調(diào)統(tǒng)一要求。
【IPC分類】E04B7/10
【公開號(hào)】CN105484410
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610013871
【發(fā)明人】劉珺, 初志娜, 李野
【申請(qǐng)人】李曉平
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2016年1月11日