[发明专利]空心筒拱屋顶及其高支点抗推力结构

说明书

本发明的技术领域属于拱形屋顶，是专利申请87101842“大（中）跨度混凝土空心筒拱屋盖的综合技术”补充发明。

在我们的中国专利申请87101842即“大（中）跨度混凝土空心筒拱屋盖的综合技术”中已述及，用两种平直的混凝土空心构件拼装而成的全功能整体式筒拱屋顶，与已有的各类大（中）跨度屋盖技术相比，在适用、安全、经济、美观、耐久、节能、材源、技术、难度、设备条件、工期、劳动条件及环境保护等方面，具有相当明显而且全面的效益。因为它能用于覆盖横跨15～240米。而纵长环限的矩形平面，视建筑设计之不同要求，筒拱的矢跨比可以有较大变化范围f/L＝0.1～1.0，且抗推力方式可选择空中拉杆或地面拉杆或地基抗推，故其适用性及美学效果均较好。当无空中拉杆时常能充分利用室内空间而减小建筑物的总高度，因而使四周墙体和立柱的工程量大为降低。用于屋顶的两种空心构件，其构造简单，尺寸及重量均不很大，极适宜就所覆盖的室内地坪就位预制，用普通起重设备吊装，直接安放到结构的工作位置，在拼装过程中和受力状态中构件均处于有利状态。其空心的工字形截面不但使得较少材料能提供很大的惯性矩及宽阔的压力核心，而且将承重、支承、围护、气流隔热及应力防水功能有机地结合于一体，同时其空腔又为空调及照明的安设创造了有利条件。移动式拼装支架能兼为脚手架而用于装修工程中，竣工后它又极易拆改为拱形和三角形屋架作其它用途。空心构件之下具有平直的表面恰巧又可借助于移动支架，采用周边悬贴形式使极轻的泡沫塑料板材能身兼音质、美饰及高热阻处理三种用途。由纵向预应力钢丝会同拱向轴力产生的双向压应力是构件表面加涂料形成自防水的基本保障，只须在构件接缝上盖贴条形防水材料，免去了隔气层、保温层、找平层、六层作法防水等繁琐工序及其相应的工时和材料。所以其材料的品种、数量均很少，而且价廉易购集;屋顶总自重较小工程量和工序均少，而且技术难度及工艺要求较低;不言而喻，造价很低，工期较短。

由于其屋顶之内外表面与槽形板上油毡豆石相比要光平且色浅得多，故吸散热明显低之于通常作法，加之总热阻很大而经济及墙体面积小，故空调采暖之能耗较小;此外又免除了一般混凝土预制构件在蒸气养护、起吊脱模、堆放和运输方面的能耗，所以节能总效果很明显。由于免去了沥青油毡施工及除锈、刷漆及屋面上若干高空工序，故有益于改善劳动条件，同时因多方面节约能源及免除安装木基层时之槌击声响，也将有益于环境保护。

缘于混凝土的材料性能以及空心筒拱的体形构造，不言而喻，在抵抗地震、火灾、飓风、暴雪、暴雨、雷击、温差、蛀腐及锈蚀等侵袭方面均具较高的安全性;同时在强度与稳定方面具有较大储备。在雪荷载较重地区，可考虑将热风鼓入屋顶构件之空腔内将积雪融掉的措施;在风速甚高地区，对超大跨之筒拱屋顶，可考虑在拱两端处设广告墙，除商业利益外，尚能明显降低风对拱顶盖之影响。

然而应该指出，虽然中国专利申请87101842中所提供的技术具有明显的综合效益，但在下述情况下，尚须采取本发明所提供的技术加以解决与完善、具体分析如下：

（a）87101842中适用于很大跨度的双工字形预制构件，系由板与肋相胶结而成形，在起吊其上板或整个构件时，须在上板内埋设较多吊环。还要与主肋上面之埋件相焊接，这样既要耗费材料又要耗用工时，而且当板的面积较大而厚度较小时。因受力状况不佳难于吊起，对此，本发明用“吸吊槽梁”技术来解决。

（b）87101842中适用于中等跨度（18～80米）的空心长方体构件，虽然其纵横肋有开设和不开设孔洞两种选择，但其空腔之内模板系由保温板材胶合而成，不再取出，这对需要保温之屋顶，且该材料较廉时才为合理，否则就不够合理。对此，本发明用“有纵向斜拉筋的横肋空心构件”或者用“鱼骨形肋空心构件”来解决。

（c）87101842中用于拼装由空心长方体构件组成筒拱的单跨移动式支架，适用于拱跨较短，且矢跨比较小的情况，否则就不够合理，因为那对跨长且高的拱形桁架不太经济，将来改为屋架用时，其比例亦不美观。对此，本发明用“双伸臂主跨外加对称的两耳跨拼装桁架”以完善之。

（d）迄今为止，无空中抗推力拉杆的拱结构之拱足均支承于低支点结构上，诸如，斜柱、刚架、扶壁、矮墩及落地等型式;然而有些建筑物要求拱脚位置较高又希望不设空中拉杆以充分利用空间及增加室内美观，但当推力较大时，前述抗推力结构类型均难以经济合理地保障安全。对此，本发明用“在看台斜梁中穿设后张抗推钢索”或用“带有斜向后张腹索的竖立抗推桁架”或用“带有斜向腹柱而在水平梁中后张腹索的竖立抗推桁架”来解决，二种型式任择其一。