[其他]大跨度空心筒拱屋顶及其建筑方法

说明书

大跨混凝土简拱单元由若干双工截面的预制拱板及两个空心长方体边梁组成；中跨度时则仅由空心长方体组成；在构件接缝中填入抗压材料形成整体。双工形构件由就室内地坪叠浇的薄板组件胶结成形。其可移式支架兼用于预制拼装及装修；易拆改成屋架。构件的构造特点，能兼承重、围护、隔热及双向压力自防水功能：其空腔似吊顶，易置声、光、空调设备：其内表面易贴轻塑板材，兼音质、装饰及保温处理。适用于各类大跨工民建筑。

本发明技术领域属拱形屋顶。

大（中）跨度的建筑物，在现代工业和民用领域的应用正日趋广泛，流行的屋顶结构型式有平板网架、悬索、薄壳;尚有拱、刚架、充气膜及它们的结合体等。有桥吊的中跨度厂房或仓库则常用桁板体系、T形板、V形折板及鞍形壳等。

如所周知，上列各类现有技术均具有各自的某些优点，然而用之形成建筑物全部功能的总造价、维修费及能耗均较高;总工期亦较长;随跨度之增大，各项费用及技术难度将急剧上升。在不容忽视的安全与美学方面亦各有不同程度顾忌;再者，材料供应和施工技术设备条件，也常限制它们的应用。

采用被认为先进的网架或悬索时，为降低荷载和造价，往往用木檩和木望板，由于钢管或钢索的年久锈蚀及耐火性低;木基层的可燃、虫蛀、朽烂均可能危及安全;又由于木基层质轻且不易连接得很牢固，故抗飕风掀顶能力很差。大跨度平的或中凹的屋顶在暴雨或大雪情况下，因严重超载而塌毁的情况，于世界范围内已不乏实例。

网架重心高且水平方向为刚性平板，故地震时柱（一般很高）和基础低面的力矩较大;悬索的钢筋混凝土支承环本身位置高，重量很大而刚度却很小，故传给柱和基底的地震力矩亦较大，且墙面高大，故风载对它们的下部结构影响均较大。

结构用的钢管、钢索和薄壁型钢等，如同木材和铝合金瓦一样在我国尚不能普遍地大量供应，网架或悬索下若不吊顶，则欠美观;吸音不易处理;照明及空调及音响设备不易妥善安放;而且网架下弦以上巨大的无效结构空间必然会增大空调能耗。反之，若为了美观与节能，满吊保温顶棚，则不仅其本身耗费很多工时和材料，而且因增大荷载，使结构用材料明显增多。如果采用混凝土屋面基层，虽然在安全、耐久方面较木基层为优，但结构将明显地增加钢材和混凝土的用量，且吊顶工序常须搭设满堂脚手架，既费工又费时。悬索结构虽然其钢索用钢量不大，但是其支承环却须耗用大量的钢材、模板、混凝土及工时，其总自重并不很轻。网架或悬索上较为合理的轻质保温、防水及围护材料均较昂贵且材源欠丰;隔音效果也差;其墙体、立柱和基础亦须耗用较多工料。

大跨度的网架或悬索结构下既使作吊顶，其室内空间在许多情况下仍不能被充分利用，且四周墙体面积又较高大;屋面及墙面之热阻因构造与造价关系常不便作得很充分，故空调耗能费用额巨。

网架或悬索结构对施工技术及设备条件要求均较高，尤其是当跨度较大的情况。各道工序所完成的建筑、结构功能均较单一，互相关系为简单迭加，故工序繁多。又由于许多工序须待上一道工序全部完成后才能开始，不易同时作业，且总工作量较大，故总工期长。再者，悬索中间凹下而形成的外立面和室内景观尚不为大多数人所乐于接受。国外有将网架杆件及节点镀铜或镀铬以求美观和耐久，但其所造价过于昂贵。

不言而喻，钢或木结构的维修工作量大，寿命较短。

大（中）跨度情况下，平面结构诸如桁架、肋拱及刚架的出平面稳定性及抗震能力均较差，自重大，经济性较空间网架、悬索更差。

T形板、V形折板及鞍形壳的跨度很有限，如超过30M时，运输、吊装均感困难，耗材亦多。T形板和鞍形壳的模板较麻烦。V形板之保温防水处理亦不甚简单，且其内外表面积均大，不利于节能。

充气薄膜则由于其巨大的能耗，较低的安全性与舒适性，很高的维修费，故至今尚不能被视为永久性的结构方案。

各种材料作成的球形壳虽可作到很大跨度，但其模板或支架工程艰巨;空间利用率很低;音质处理花费很大;就美学观点而言，圆形或多边形平面所对应的立面均缺乏壮观之感。其应用范围亦狭窄。