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CN1623024A - 用于极大跨度的具有网格状平底面的双预应力屋顶－顶棚结构 - Google Patents

用于极大跨度的具有网格状平底面的双预应力屋顶－顶棚结构 Download PDF

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Abstract

用于极大跨度具有网格状平底面的双预应力屋顶—顶棚结构是试图采用平底面装配极大跨度建筑的屋顶的预制构件。该结构包括网格状底面结构(1)和更改的“T”形或倒“V”形横截面的上混凝土梁(2)，它们由细长的钢管状杆(3)相互连接，以防止侧向翘曲来稳定上梁(2)。水平网格(1)构件中的空的开口用板(6)填充，由此得到一个平底面。该结构由双预应力施加预应力。对网格状底面(1)在中心施加预应力，同时上梁(2)在中跨由楔形物(5)施加预应力。

Description

用于极大跨度的具有网格状平底面的双预应力屋顶-顶棚结构
技术领域
本发明涉及预应力钢筋混凝土的工业建筑或其它类似建筑的屋顶的结构，特别是涉及成为该结构整体部分的一些钢部件。本发明的领域在IPC分类E 04 B 1/00中说明，该分类通常涉及结构或建筑构件，或者更具体地涉及组E 04 C 3/00或3/294。
背景技术
本发明涉及一种独创概念和形状的特定屋顶-顶棚的结构。本申请所要解决的技术问题是在极大跨度(超过50米)上构建有平底面的屋顶的装配方法，由此屋顶-顶棚结构同时解决屋顶和平底面的成品。实际中，极大跨度之上的屋顶结构主要是在专门项目上实现的单一结构，并通常完全在现场构建。
如果作为一个任务，本发明的技术问题是寻求一种在极大跨度上构造屋顶-顶棚结构的装配方法，适用于成批预制，作为对构建单一结构的常规实践的可选方式。
要解决的技术问题是将不适宜运输和处理的巨大结构分成数个小的部件，它们可以被预制和运输并在现场装配成具有平底面的极大跨度的结构单元。作为本发明的一部分，要解决部分技术问题例如：形成轻的可装配的底面、侧向稳定大跨度之上的上纵向梁而不必通过增加它的侧向尺寸增加其质量、将装配构件纵向和横向相互连接成为整体。作为部分本发明的所有其他解决方法涉及结构自身的实际使用，包括当与其它常规屋顶和顶棚结构比较时在HR-P20000906A中说明的这些结构所提供的优点。
本发明包括该结构的基本概念和公开于HR-P20000906A中名为“Doubly Prestressed Composite Roof-ceiling Constructions”(“双预应力复合屋顶-顶棚结构”)所公开的预应力原理。上述申请公开了大多使用于达到30米的大跨度之上具有平底面的结构。具有全板顶棚(full-plate-ceiling)的这些结构不适用于大于30米的跨度，因为在大于此的跨度上，全板底面变得很重，这就改变了作为小跨度上的结构工作基础的很多假设，使得该结构不可行。例如，在跨度达到30米时，非常薄的全板具有5厘米的整体深度，这为将互连杆固定到底面板混凝土中而确保它们不被拉出提供了足够的深度。如果应用在大跨度上，需要增加全、薄的底面板(full，thin soffit-plate)的深度，因为它到靠近支座的上纵向结构的连接部分变得很薄弱而不能支持大量的剪力。然而，在非常大的跨度上，底面板将要增加深度，这将增加它的自身重量并改变基于轻底面的工作机构的概念。轻底面会由于结构末端的旋转而向上偏转。此外，具有全板底面和跨度超过50米的结构对于运输来说过长，并且将小部件互相连接为底面板整体时，也会出现问题。即使可能，实现这种结构需要在现场预受拉和凝固，而这将是不经济的。
本发明涉及一种类似HR-P20000906A中所说明的结构，并且解决对于极大跨度的实用性，允许预制小的部件在现场装配成整体，并提供通过将轻质板插入网格状底面的开口来形成装配的底面，以在吊起前减少整个结构的重量。
对于我们来说，除了已知上述之外没有其他相似的具有平底面的结构。
发明内容
用于极大跨度的预应力屋顶-顶棚结构是预制的、单向支承的结构，包括网格状平底面(1)、上梁(2)和数个间隔分布的稳定杆(3)，针对于构建具有极大跨度的结构建筑，并同时解决具有平底面的屋顶和顶棚。
本发明的目标是相对定制的单一大跨度结构设施的更简单和更经济的具有适合跨度的装配系统，用于构建采用预制构件的具有极大跨度的建筑。预制构件装配为结构的多个大的部分——可以被提升并互连为具有连续平底面的大的屋顶-顶棚的单元。装配的轻质、网格状的平底面结构代替全板底面，由此在结构装配后，通过将数个轻质板插入网格状构件的开口可以得到平底面。
在某种方式中，它是对HR-P20000906A中公开的具有平底面的可能结构的改进，其提供了针对极大跨度(大于50米)的相同原理的合理应用。
作为部分本结构的辅助技术方案是：提供减少用于极大跨度的整体结构的自身重量的方案，通过增加其横截面的侧向惯性距克服侧向翘曲稳定上梁(2)而不增大该结构的质量的方案，网格状结构(1)的预制部件(1.1)的简单和实用的互连方案(在一种实施方式中，网格状结构有具有轻质泡沫填料的钢管和保持内部线缆距离的引导件)和通过将数个轻质板(4)插入网格结构的构件中的开口形成平底面平面的方案。
通常，在极大跨度上用于这种结构的静态系统的方案用细长管状杆(3)获得，其中管状杆(3)既不在上梁(2)和底面网格(1)之间传输挠距，也不传输相当大的轴向力，并且从而不能弯曲纵向细长的网格(1)，由此管状杆(3)同时用于稳定上梁(3)克服侧向翘曲并在预应力过程中保证网格平面自身的稳定。
上梁(2)的横截面如图2是独创形状，其中，以该方式构造版本1和版本2使得其较轻并适合上述功能，以稳定上梁(2)。上梁(2)由固定到网格(1)中的管状杆(3)支持，基本上在水平面固定。
附图说明
图1是具有倒“V”形横截面形状上梁的结构的等角图。
图2是具有倒“V”形横截面形状的结构的横截面。
图3是具有“T”形横截面形状的可选实施方式的结构的横截面。
图4是显示其装配部件的分解结构的等角图。
图5说明了分解结构和装配的方法。
图6是如果使用钢筋网格时用于网格构件连接的细部。
图7是钢筋网格构件接合处的细节图。
图8是使用钢筋网格时用于网格构件的纵向受拉后连接的线缆引导细节。
具体实施方式
下面，说明了如图1中的等角图所示的具有倒“V”形横截面的上梁(2)的优选实施方式(也如图2所示)。在另一种实施方式中，该结构可以包括T形横截面上梁(2)(如图3所示)。在两个变体中，网格底面(1)可以不考虑上梁横截面的选择由钢管或者预应力混凝土制成。
其后在现场装配的结构的整体支承单元如图1所示。它包括显著宽的网格装配结构(1)和倒“V”形横截面上梁(2)，它们用细长管状杆(3)相互连接。垂直细长的水平网状结构(1)选择这种尺寸，使得如图4所示的它的构成部件，可以容易地运输到现场，并且当装配到整体支承单元时，立刻覆盖建筑的现场视图的主要部分。
图1是具有倒“V”形横截面的上梁(2)和使用了钢网格(1)的变体中结构的一个等角图，同时图4显示了分解的相同结构。上梁(2)由在建筑构件工厂预制的并运输到建筑工地的两个钢筋混凝土部件、构件(2.1)制成。网格(1)构件也在工厂用焊接的钢管以小尺寸部件(1.1)制造，这样构件可以易于运输到建筑工地。靠近支座使用的短而硬的管状杆(4)将网格(1)和上梁(2)互相连接，它嵌入上梁(2)的末端作为它们的整体部件。互连的钢管状杆(3)是单独的构件。
在建筑工地，准备具有数个支座的水平平面。在支座上网格的较小部件(1.1)在安装成网格整体(1)之前倾斜，其中网格整体(1)是宽和长属于一个装配的上梁(2)的支承区域的单元，如图4和5所示。在两个方向上，梁的纵向和侧向的构件如图6所示的细部互相连接到网格整体(1)。图7显示了相同连接细部的纵向切开部分。从该连接细部可以看到钢管(10)的一端包括另一个内部焊接较小的管(11)。该管(11)用于插入一个邻接的管子(12)，由此之后两个管子(10)和(11)用焊缝(13)围绕它们接触的周边焊接。以该种方式，装配成整个底面网格，以下的整个结构在此形成。
在中跨处，设置一个临时的支持框架(9)。然后上梁的两半(2.1)被置于网格上，并且被转成彼此相对，其将要连接的末端在支持框架(9)上中跨处倾斜，由此其结合有硬钢管状支柱(4)的相对末端如图5和6所示放在网格构件上。以该方式倾斜并固定的两个上梁半部分(2.1)之后通过焊接杆(3)和杆(4)连接到网格(1)上。在预制期间结合到上梁(2)混凝土的短而硬的支柱(4)焊接后变成连接到网格的上梁(2)固定末端的桁架式螺形支柱(truss-like console support)。由此该结构在上梁(2)的中跨仍然是分离的，但是临时支持框架可以被移除。
在纵向上，由于网格构件网格(1)中的高拉力的存在，如图8所示，结构的支承方向在中间施加预应力，用线缆(7)通过网格构件纵向引导。钢管制成的纵向网格构件由嵌入的引导件(8)支持。引导件(8)用来提供管子内部横截面的重心中线缆的中心位置。其中放置有线缆的中空的纵向网格构件在受到预应力后填充膨胀泡沫或者具有非常轻质的混凝土，其依赖于施加预应力期间预应力的程度和网格的稳定性。由此填充的物质用于保护线缆不被腐蚀，并且确保线缆和管子之间的接合连续性。网格结构自身在施加中心预应力期间的稳定性必须由适当的计算来控制，由此必须考虑结构自身重量和要克服网格向上弯曲对活动的约束。
在网格构件(1)的预应力施加期间，上梁(2)在中跨处分离，由此两个分离的半部分(2.1)以它们自己焊接到网格(1)的支柱(3)和(4)立起。网格(1)的预应力施加后，上梁(2)通过推进到两个分离的半部分(2.1)之间的特定细部中的楔受到另一个预应力，该方法公开在HR-P200006A名为“Doubly prestressed roof-ceilingconstruction with flat soffit for large spans”(“具有平底面用于大跨度的双预应力屋顶-顶棚结构”)的申请中。网格(1)的预应力确保在所有承受的负载下，在它的纵向构件内和所有与网格整体(1)互连的连接网格部件(1.1)内存在永久的压力。
在另一个实施方式中，“T”形横截面上梁(2)可以应用于相同的钢管网格。在这种情况下，所有实现步骤都一样。如果现在在这两个变体中，钢管网格由混凝土的代替，会出现两个额外的变体。
作为第二种实施方式，采用“T”形或倒“V”横截面上梁(2)的变体和预应力混凝土构件的网格(1)。作为网格底面(1)部件的构件(1.1)在建筑工地也通过相同的临时连接的方法以与前面的变体相同的方式装配和连接到整体。
混凝土变体中的网格构件是固体的，其具有中心结合的引导件(7)，通过相同的管连结件在它们的末端支持，用于临时装配网格。网格的混凝土和钢变体的接合处之间的不同仅在于细部，其适合与结合在要连接的构件端部的管固结。由于其自身并不包含新的内容，所以未对混凝土变体强调和说明。
对于所有变体，屋顶-顶棚结构的大尺寸单元在现场完成和受到预应力后，该结构被提升并连接相邻的一个以形成连续的网格底面。该结构的大尺寸单元的网格由此互连到另一个这样的单元，其方式与将小部件(2.1)互连到大的网格单元(1)中相同。
最后，通过将轻质板(6)插入到网格构件中的开口，使底面平面来闭合，这样实现一个大的连续平底面。

Claims (6)

1.用于极大跨度的具有网格平底面的双预应力屋顶一顶棚结构，其特征在于，包括底面网格(1)、上梁(2)和互连管状杆(3)。
2.根据权利要求1所述的平底面的网格结构，其特征在于，在现场装配由钢管或预应力混凝土制成的较小的预制部件(1.1)，由此在装配之后，通过将轻质平板插入网格构件之间的开口形成平底面。
3.根据权利要求1和2所述的平底面的网格结构，其特征在于，网格(1)的构件(1.1)的横向和纵向连接在焊接之前都临时通过将邻近的末端(10)连接到另一个来固定，由此通过预应力使纵向连接坚固。
4.根据权利要求1，2和3所述的平底面的网格结构，其特征在于，底面网格构件的纵向互连通过对具有线缆(7)的网格(1)施加预应力来得到，其中，线缆(7)穿过位于管子中的引导件(8)伸出，该管子之后用硬膨胀泡沫或轻质混凝土填充，来确保屋顶的防蚀保护和隔热。
5.根据权利要求1所述的用于极大跨度的具有网格状平底面的双预应力屋顶—顶棚结构，其特征在于上梁(2)和钢底面网格通过将钢管状杆(3)沿着结构的整个长度焊接而互相连接，其中上梁(2)的附近通过嵌入上梁(2)中的构件(4)由网格(1)来支持。
6.根据权利要求1所述的用于极大跨度的具有网格状平底面的双预应力屋顶—顶棚结构，其特征在于由水平网格(1)侧向支持的管状杆(3)克服翘曲使上梁(2)稳定。
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