[其他]大(中)跨度装配整体式混凝土空心筒拱屋盖的综合技术

说明书

本发明涉及到一种空心的混凝土预制构件，通过装配化施工方法，建造的拱形屋盖结构，特别适用于较大跨度，需要有较大室内空间的建筑物作为屋盖结构，国际分类号：E04B1/04、1/32;E04C1/07、1/08;E04G11/20。

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，然而用之形成的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，且随跨度之增大，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更为广泛地应用。

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，于是钢管或钢索的年久锈蚀及耐火性低;木基层的可燃、虫柱、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，故其抗飓风掀顶能力很差，大跨度平的或中凹的屋顶在暴雨或大雪情况下，因严重超载而坍毁已于世界范围内不乏实例。

网架重心高且水平方向为刚性平板，故地震时柱（一般很高）和基础底面的力矩较大，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，风载对它们的下部结构影响较大。

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。但是，若为美观与节能，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，使结构用材料增多。如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混凝土的用量，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;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，故空调耗能费用颇巨。

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，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，但其造价过于高昂，还不如吊顶和涂漆为好。

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，空调利用率很低，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缺乏壮观之感。其应用范围亦狭窄。

现有的钢筋混凝土筒拱屋顶，则由于其材料及形体本身固有性能，而具有很多优点值得获取，诸如：抗震、抗风、抗雨、抗雪、不锈、不蛀、不腐、防火、抗温差;其支承构件，基础及墙体造价较低;立面与室内美观方面较易为人们所接受;可用空中拉杆或不用空中拉杆来抗推力，后一种情况时，其室内空间高低不同，常能被合理地充分利用;室内屋顶下吸音处理较容易;吸散热面积较小，无效空间小，热阻可做得较大而且经济，故耗能可较少，在两山墙上之拱冠附近开窗，容易形成自然通风降温，钢筋混凝土结构之维修费远低于钢或木结构之维修费，而且使用寿命长。筒拱之建筑平面为矩形，纵向开间数目无限制，横向又能多跨连续，而且其拱跨尺寸范围可大可小，故其应用范围较广泛。