[发明专利]一种基于负压补强技术的索拱组合屋盖

说明书

技术领域

本发明涉及一种屋盖，尤其是一种安装施工方便、快捷、适用于跨度较大的屋盖。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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：本发明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发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的屋盖结构示意图；

图2为本发明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，本发明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。