一种基于负压补强技术的索拱组合屋盖制造技术

本发明专利技术公开了一种基于负压补强技术的索拱组合屋盖结构，包括钢拱，耳板，钢拱连接件，钢丝束，索锚，节点，预埋件。各组钢拱在端部通过连接节点进行连接，然后将钢丝束通过索锚与节点、耳板相连接，随后对连接拱与节点间的钢丝束进行张拉，最终形成整体负压补强索拱组合屋盖结构。本发明专利技术的有益结果是充分利用了材料的抗拉性能和适当施加负压改善钢拱稳定性的特性，从而使得此屋盖结构可跨越范围大，施工过程简单便利，经济合理，尤其适用于跨度较大的体育馆、会展中心、生产车间等建筑的屋面结构体系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种屋盖，尤其是一种安装施工方便、快捷、适用于跨度较大的屋盖。
技术介绍
屋盖的跨度决定了它覆盖下的空间的使用价值，屋盖的设计、施工、造价以及安装难易程度决定了它的适用范围。传统的屋盖形式已经无法满足当下一些现代化建筑的使用要求，譬如当建筑的功能要求其具有较大的跨度时，如体育场馆、会展中心等建筑，则必须采用其它的屋盖形式，例如桁架结构、网架结构、预应力空间结构以及组合结构等。在这些大跨度屋盖结构中，由于拱的诸多优点，对其应用的实际工程不乏其例，但事实也证明拱的面外稳定性相对较差，在此背景下，一种新型稳定性较好的索拱组合屋盖被提出。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于负压补强技术的索拱组合屋盖，该屋盖应用了负压补强理论，充分利用了钢拱的高承载能力，改善了钢拱面外稳定性相对较差的缺点，大幅度提高了拱结构的承载能力。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种基于负压补强技术的索拱组合屋盖，其特征在于所述的组合屋盖有多组屋盖单元组合而成的网格状结构，所述屋盖单元包括4根钢拱、8根钢丝束以及1个节点；钢拱的形状、大小及拱向一致，4根钢拱首尾端依次连接，形成封闭的环形屋盖单元面，所述屋盖单元面的4个交点处于同一平面内，且该平面为正方形，所述的钢拱面与该正方形垂直，所述的正方形对角线交点处设有节点，所述的钢拱两端及中部位置均通过钢丝束与节点连接，并且钢丝束施加预应力；所述的屋盖单元面与其相邻的4个屋盖单元面均共用一个钢拱。优选的，所述的钢拱之间通过钢拱连接件连接，所述的钢拱连接件包括三种类型，分别为钢拱连接件Ⅰ、钢拱连接件Ⅱ和钢拱连接件Ⅲ；所述钢拱连接件Ⅰ具有两个外伸法兰式连接部件，所述钢拱连接件Ⅱ具有三个外伸法兰式连接部件，所述钢拱连接件Ⅲ具有四个外伸法兰式连接部件。优选的，所述的节点为短钢管与半圆形钢板焊接而成的连接件，所述半圆形钢板均匀分布于短钢管的外侧，并且在半圆形钢板上留有孔洞。优选的，所述的钢拱采用圆钢管或方形钢管或具有对称轴的型钢，所述的钢拱两端焊接有加劲肋板，所述的钢拱在拱对称位置处焊接耳板，耳板与钢丝束连接。优选的，所述的钢拱连接件为带加劲肋板的焊接或整体浇铸的构件，并且在钢拱连接件上焊接有竖向的耳板，耳板与钢丝束连接。优选的，所述的钢丝束是平行或半平行钢丝束，钢丝束的两端采用浇铸或液压的方法通过索锚分别与钢拱连接件和节点连接。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术充分发挥了钢材的抗拉、压性能以及钢丝束的抗拉性能，应用了负压补强理论，通过在钢丝束上施加预应力，利用预应力索对拱产生的负压，充分利用了钢拱的高承载能力，并大幅度提高了拱的稳定承载力，使本屋盖体系可跨越较大的范围，结构构造简单合理、传力机制明确、施工安装方便、施工工期较短、工业化程度高，结构造型美观且造价成本较其它同等跨度的屋盖形式较低。尤其适合于跨度较大的体育馆、会展中心、生产车间等建筑的屋面体系结构。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术的屋盖结构示意图；图2为本专利技术屋盖单元的结构示意图；图3为钢拱连接件Ⅰ的结构示意图；图4为钢拱连接件Ⅱ的结构示意图；图5为钢拱连接件Ⅲ的结构示意图；图6为钢丝束与钢拱中间位置处耳板的连接构造图；图7为钢丝束与钢拱连接件节点处耳板连接构造图；图8为钢丝束与节点连接构造图；图中：1．钢拱，2．耳板，3．索锚，4．钢丝束，5．节点，6．钢拱连接件Ⅰ，7．钢拱连接件Ⅱ，8．钢拱连接件Ⅲ，9．高强螺栓，10．加劲肋板。具体实施方式根据附图1可知，本专利技术具体涉及一种基于负压补强技术的索拱组合屋盖，该组合屋盖有多组屋盖单元组合而成的网格状结构，每个网格为一组屋盖单元，且各个单元之间依次组合，相邻单元之间共用钢拱1，现场拼装时与下部钢拱连接构件通过法兰式连接完成后，整体与预埋件采用相同法兰式连接方法组成受力整体；预埋件为带有外伸法兰式连接部件的钢构件，预先浇铸在钢筋混凝土梁或柱中。所述的负压加强体系是将钢丝束与构件斜向相连接，然后对钢丝束进行张拉施加预应力，张拉斜向钢丝束而形成的负压加强体系可防止结构发生屈曲，提高了结构稳定性以及结构构件的承载力。在附图2中，屋盖单元包括钢拱1、钢拱连接件、耳板2、钢丝束4、索锚3以及节点5；钢拱1两端均设有法兰式连接部件，其首尾端依次通过钢拱连接件连接，且钢拱1的形状、大小及拱向一致，4根钢拱首尾端依次连接，形成封闭的环形屋盖单元面，在环形屋盖单元面中心位置设有节点5，节点5通过钢丝束4与每个钢拱1中间部位及两端斜向连接，并且钢丝束4进行张拉施加预应力。所述的钢拱连接件位于钢拱1的连接处，通过法兰与钢拱连接件连接，钢拱连接件包括三种类型，分别为钢拱连接件Ⅰ、钢拱连接件Ⅱ和钢拱连接件Ⅲ；钢拱连接件Ⅰ具有两个外伸法兰式连接部件，所述钢拱连接件Ⅱ具有三个外伸法兰式连接部件，所述钢拱连接件Ⅲ具有四个外伸法兰式连接部件，分别见附图3、4和5所示。如图2所示，负压加强拱形集成屋盖结构体系包括钢拱构件1，预埋件，钢丝束4，节点5，钢拱连接件6、7、8。所述的钢拱构件采用工厂标准化预制钢拱，在钢拱两端位置处焊接加劲肋板进行补强，预埋件为预制短钢管；所述的钢丝束4根据国家规范进行采用，并根据采用的钢丝束4的直径尺寸通过热浇铸或者液压形式与索锚3连接；所述的节点5为现场焊接制作的钢板节点，将短钢管与留有孔洞的半圆形钢板相焊接；如图3所示钢拱连接件为工厂预制的构件，为了保证强度，在构件的四周焊接加劲肋板10进行补强，并在竖向钢管上焊接耳板2；施工时，将钢拱部件1与耳板2焊接，钢丝束4与索锚3连接，钢拱部件与钢拱连接件通过高强螺栓连接，最终将钢丝束汇交于节点位置处进行连接。完成各部件的组装后，对与拱连接的钢丝束进行张拉提供预应力。最终完成负压加强拱形集成屋盖结构体系。钢拱1可采用圆形钢管拱、矩形钢管拱或具有对称轴的型钢钢拱，钢拱1的两端均采用法兰式连接方式与钢拱连接件进行连接。钢丝束4尺寸根据单跨拱跨度以及荷载的大小进行设计，根据钢丝束4的尺寸选择钢丝束与索锚的连接方式；所述的索锚3的规格通过钢丝束的尺寸以及国家的规范进行选择，采用浇铸端头或液压端头与索锚构件相连接，通过浇铸或者液压方式与钢丝束进行连接；所述的节点5采用现场焊接的方式制作，通过带有索锚的钢丝束与钢拱连接。本专利技术的施工方法：方案一：施工时，先将钢拱连接件与预埋件进行组装，然后通过吊装方式对每个钢拱进行组装，整体组装完成后随后安装钢丝束，将钢丝束与各对应位置处焊接耳板以及节点安装并对钢丝束进行张拉提供预应力，最终完成整个负压加强拱形集成屋盖结构体系的施工过程。方案二：施工时，在地面按照施工图纸进行屋盖的整体组装，然后将钢丝束与各对应位置处焊接耳板以及钢拱连接件安装，随后采取将屋盖整体吊装并与预埋件安装，最后逐榀进行张拉，最终完成整个负压加强拱形集成屋盖结构体系的施工过程。 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于负压补强技术的索拱组合屋盖，其特征在于所述的组合屋盖有多组屋盖单元组合而成的网格状结构，所述屋盖单元包括4根钢拱、8根钢丝束以及1个节点；钢拱的形状、大小及拱向一致，4根钢拱首尾端依次连接，形成封闭的环形屋盖单元面，所述屋盖单元面的4个交点处于同一平面内，且该平面为正方形，所述的钢拱面与该正方形垂直，所述的正方形对角线交点处设有节点，所述的钢拱两端及中部位置均通过钢丝束与节点连接，并且钢丝束施加预应力；所述的屋盖单元面与其相邻的4个屋盖单元面均共用一个钢拱。
2.根据权利要求1所述的一种基于负压补强技术的索拱组合屋盖，其特征在于所述的钢拱之间通过钢拱连接件连接，所述的钢拱连接件包括三种类型，分别为钢拱连接件Ⅰ、钢拱连接件Ⅱ和钢拱连接件Ⅲ；所述钢拱连接件Ⅰ具有两个外伸法兰式连接部件，所述钢拱连接件Ⅱ具有三个外伸法兰式连接部件，所述钢拱连接件Ⅲ具有四个外伸法兰...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔文涛，信改义，吴立朋，赵静，申兆武，李玉学，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：