[发明专利]装配式大跨度混凝土双坡网壳屋盖结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑混凝土结构技术领域，具体涉及框架结构中，采用钢筋混凝土材料修建建筑装配式大跨度双坡屋盖的结构型式及其制作方法。

背景技术

坡屋盖是我国传统建筑的典型标志，在现代混凝土公共与居住建筑中有大量应用。坡屋盖既具有排水良好、抗渗防漏的优点，又可使建筑立面丰富、提高顶层空间的利用率，并可改善顶层的居住环境。

现行双坡屋盖的常用结构型式为普通梁板结构，即除屋盖周边需要支承外，还需在屋脊下设置砌体墙或框架梁来支承屋脊，从而影响了对建筑顶层空间的使用，致使双坡屋盖下不能形成大空间，其施工方法一般为现浇混凝土施工，大面积浇筑时存在混凝土流淌不易控制的问题，致使浇筑后冷缝较多，混凝土的密实度、离析度等质量问题不易解决。刘一威等取消屋脊梁后，主要利用三角形拱架来支承斜放的屋面板，三角形拱架需根据顶层横墙的位置设置，屋盖的推力主要由三角形拱架的下弦来平衡，下弦在室内的暴露需用隔墙来遮盖，因此屋盖下不能形成有效的大空间(刘一威.钢筋混凝土坡屋顶的结构设计.建筑科学，2007年第23卷第9期，P70～77)。根据荷载的传递原则，这种结构实际上是将屋盖的空间结构简化成了平面结构。畅君文等通过纵向次梁将屋盖荷载传递至横向拱架上，也取消了屋脊下的支承结构，但本质上屋盖仍然是单向普通梁板结构，屋盖推力需由边框架柱承担(畅君文，夏锦红.现代混凝土坡屋面结构设计.建筑科学，2008年第24卷第5期，P1-4)。上述两种结构由于构件尺寸较大，可靠的施工方法是现浇混凝土完成施工，因此存在斜屋面浇筑混凝土的通病。

因此，现有技术依然存在不足之处。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为公共与居住建筑的双坡屋盖提供一种装配式大跨度混凝土双坡网壳结构，与现有普通梁板式双坡屋盖相比，因具有良好的空间受力性能而能降低材料用量；因屋脊下不设支承结构而可形成顶层大空间，提高了建筑顶层的空间利用率；因采用预制构件装配化制作而减少了模板消耗量，缩短了建设工期，降低了混凝土斜置的浇筑难度。

为解决上述技术中屋盖的构成问题，本发明采取的技术方案是：利用正交正放网格的密肋平板斜置交汇成拱形屋盖结构，将屋盖坡脚支承于纵向边框架梁上，屋盖两端支承在山墙端隔上，以形成双坡网壳屋盖的周边支承。屋盖荷载经过纵、横向肋的分配后主要以推力的形式传递至抗推结构上。

为解决上述技术中屋盖的制作问题，本发明采取的技术方案是：屋面平板及肋均预制成形，但肋上平板厚度范围内的混凝土留待现浇。现场安放预制构件后，通过现浇连接块连接预制肋，再通过肋上预留位置的混凝土现浇最终将预制构件连为整体。具体制作步骤为：(1)预制屋面平板及肋，但肋上需预留出构件安放后屋面板厚度范围内的混凝土浇筑厚度。(2)搭设满堂脚手架，安放现浇连接块的底模。(3)安放预制肋，对肋底伸出的预留纵筋在现浇连接块内搭接焊，绑扎现浇连接块钢筋笼，安放现浇连接块的4个侧模。(4)绑扎肋面纵筋，安放预制屋面平板。(5)浇筑现浇连接块和预制平板厚度范围内的肋上混凝土。

本发明的有益效果是：(1)用空间网格结构实现了混凝土双坡屋盖的构型，满足传统坡屋面建筑的造型需求，可用于公共及居住建筑的屋盖，并可用于仿古建筑，对古建筑的原样重建具有重要应用价值。(2)屋盖顶棚美观，又由于取消了屋脊下的支承结构，为屋盖下大空间的利用提供了方便，例如可用于高速公路收费站等开敞式建筑，与钢结构相比，明显降低了建筑使用期内结构防锈防腐的维护成本。(3)本发明利用密肋板的双向传力性能，将部分荷载传递至山墙端隔上，又通过抗推结构主要传递屋盖推力，减小了对屋盖纵向边框架梁的推力影响。屋盖具有良好的空间工作性能，可用在12m～30m跨建筑屋盖上。(4)屋盖具有良好的技术经济指标，肋的截面高度可按屋盖跨度的1/35～1/50采用，如在24m跨屋盖中，计算恒载为3.1kN/m²条件下，肋的截面高度为500mm，包含屋面板的屋盖折算混凝土厚度为191mm/m²，为跨度的1/125；钢筋折算用量为43.0kg/m²，与梁板式坡屋盖相比，具有明显的技术经济指标优势。(5)屋盖采用装配化的制作方法，与现浇坡屋面相比，大幅度降低了模板的消耗、缩短了工期，有效消除了斜置大屋面现浇混凝土的流淌问题，从而可确保屋面混凝土的施工质量。