專利名稱：一種封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種膜結構的建筑技術，更具體地說，它涉及一種封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑。
背景技術：
傳統的封閉式大空間結構建筑，如各種室內體育場館， 一般為剛性結構，其頂部自重較 大，每平方米的自重通常在幾百公斤，重的甚至過千，因而對基礎的要求高、投資大、建設 周期較長；而膜材物料的單位重量輕，其建筑所需要的基礎要求低，因而具有施工容易、建 筑成本低、建設周期短的優點。目前使用膜材物料的封閉式大空間建筑的篷房，是由鋁合金 型材或鋼型材構成結構框架上外鋪膜材而成；因膜材無預張力及骨架承載力弱，所以只能使 用1 3個月；并且篷房建設所需要的厚鋁型材需要由國外進口，成本造價高昂。另一種封閉
式膜結構建筑是封閉式充氣膜結構(air-supported structure),是用膜裁成氣囊式形體，向 氣囊內充氣形成一個氣承式的結構體系并用索穩定整個結構系統(cable-net system)。其膜 材的用量很大，膜材或整個結構造價也很大；使用時室內空氣流動不暢，室內非常悶熱，室 內需經常送風,較適用于北方天氣寒冷地方；因經常性地機械送排風，并且其使用的膜材不透 光而導至全天照明,機械和設備投入量很大，不節能；火災后防護性能極差，當火災發生后氣 囊的膜材竄破后結構體系會在一至兩個小時內倒塌，并且室內的煙霧沒法立即散去，很容易 造成在室內的人員昏迷，造成人員和財產的嚴重損失。所以這種膜結構適合于跨度很長(》 100米)且臨時性體育場館。
通過鋼柱、索構成一個基本結構骨架體系，并加入張拉膜技術形成鋼-索-膜結構建筑， 具有材料成本低，使用壽命長的優點，結構體系安全和施工方便等優點。至目前為止，國內、 外還未見到封閉式大空間張拉鋼-索-膜結構的建筑之相關報道。
實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題是針對現有技術的上述不足，提供一種造價低廉、施工方 便、結構牢固、使用壽命較長的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑。
本實用新型的技術方案是這樣的 一種封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，包括頂部、側 立面和兩端的山墻，其中，所述的側立面是由多個張拉膜結構塊體成縱向連續組合而成，各 張拉膜結構塊體之間均設有剛性邊界構件連接；所述頂部的膜塊由剛性邊界構件頂部和兩端 山墻頂部之間拉通的多條縱向和橫向預應力鋼索所構成的鋼索網支承，頂部的膜塊、預應力 鋼索和剛性邊界構件共同組成鋼-索-膜結構體系。進一步的，上述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑中，所述的山墻為中間高兩邊低的剛
性結構體；頂部在縱向剖面上膜塊中間部位比兩端山墻低，頂部的橫向剖面上膜塊的中間部
位比兩邊高；頂部的縱向或橫向的排水坡度為IOI
上述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑中，所述的山墻也可以為中間低兩邊高的剛性結 構體；頂部在中間縱向剖面上膜塊的中間部位比兩端山墻高，頂部的橫向剖面上膜塊的中間 部位比兩邊略低；頂部的縱向或橫向的排水坡度為10%。
更進一步的，上述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑中，所述的剛性邊界構件間的距離 以6米至8米為佳。
上述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑中，所述的剛性邊界構件可以為基本垂直；剛性 邊界構件的頂部也可以向外傾斜。
本實用新型與現有技術相比，有以下優點
(1) 本實用新型不但提高了膜結構建筑的結構安全和使用周期，而且極大地降低頂部結 構支承體系的復雜性和減輕自重，有效地維持建筑的外形穩定性，降低結構投資，并且具有 豐富變化的外立面線條，結合使用建筑節能原理后，無論從顏色、造型及使用都勝過篷房和 充氣膜結構，避免了普通篷房上圍護結構的膜材由于無法施加預張力而造成松弛和充氣膜結
構重量大等弊端；
(2) 本實用新型的膜結構體系中，鋁或鋼型材所占比例較小，大部分為索及膜材，主要 立面的圍蔽也是膜材，均為輕質材料，因而施工非常方便，施工周期短，所需施工設備較為 簡易，施工場地的建筑余物很少且膜材余料均能回收利用，施工中也無污染物排放。
(3) 本實用新型的膜結構體系中，膜結構自重一般只是約為lkg/m2，具有比傳統封閉式 大空間建筑所不能比擬的輕便和節省。
(4) 本實用新型的膜結構體系使用壽命長，通常可提供5至20年的正常使用周期，特 別適合建設較長使用期限的網球、羽毛球等體育場館。
(5) 本實用新型可采用透光率8 15%的聚氯乙烯涂層膜材作為頂部膜塊，這樣白天可 以有效的利用自然光線，室外全云天空時室內的照度達為1000Lux漫射光，所以室內的照度 非常柔和、舒適且滿足相關建筑規范的照度要求；并且側立面采用光反射率《0.2的彩色聚 氯乙烯涂層膜材，室內不可能出現眩光現象，所以特別適合于建設網球、羽毛球等體育場館。 在白天八時到十七時之間，室內不用人工照明，節省了能耗，克服了鋼結構及充氣結構網球、 羽毛球等體育場館白天采用人工照明的缺點；在正規比賽時，可在室內屋面吊掛光反射率《 0.2遮光布，滿足相關競賽規則要求。
以下結合附圖中的實施例對本實用新型作進一步地詳細說明，但不構成對本實用新型的 任何限制。圖1是本實用新型具體實施例1的立體結構示意圖； 圖2是本實用新型實施例1的主視圖； 圖3是圖2的左視圖； 圖4是圖2的俯視圖；圖5是本實用新型具體實施例2的立體結構示意圖；圖6是本實用新型實施例2的主視圖； -圖7是圖6的左視圖；圖8是圖6的俯視圖。
具體實施方式
實施例1參閱圖1至圖4所示，本實用新型的一種封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，包括頂部l、 側立面2和兩端的山墻3，側立面2是由多個張拉膜結構塊體2a成縱向連續組合而成，各張 拉膜結構塊體2a之間均設有剛性邊界構件4連接；山墻3為中間高兩邊低的剛性結構體；頂 部1的膜塊la是由剛性邊界構件4頂部和兩端山墻3頂部之間拉通的多條縱向和橫向預應力 鋼索所構成的鋼索網支承，頂部l在縱向剖面上膜塊la的中間部位比兩端山墻3低，頂部l 的橫向剖面上膜塊la的中間部位比兩邊高，使頂部1的縱向或橫向的排水坡度為10%左右， 這樣可形成自然向建筑物的兩側排水所需要的坡度；頂部l的膜塊la、預應力鋼索、剛性邊 界構件4、山墻3共同組成鋼-索-膜結構體系；本實用新型縱向及橫向的開間距離為剛性邊 界構件4間的距離，為6米，本實施例中剛性邊界構件4的頂部向外傾斜；本實用新型的頂 部1的膜塊la可采用透光率8 15%的聚氯乙烯涂層膜材，完全可以滿足內部照明的需要， 在白天使用時不再需要電源進行照明，可以大大地節約能源和營運成本；側立面2的膜材采 用光反射率《0.2的彩色聚氯乙烯涂層膜材，以保證室內不出現眩光現象；本實用新型預應 力鋼索上施加的預應力為鋼索極限承載力的5 20%，具體的預應力大小應根據場館所在地的 風荷載、活荷載或雪荷載確定，荷載大則施加的預應力大。本實用新型在頂部1與側立面2 交接部還應設置鋼索或型鋼進行轉接支承，以保證頂部1與側立面2交接面的抗變形能力。實施例2參閱圖4至圖8所示，為本實用新型的另一種封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，包括頂 部l、側立面2和兩端的山墻3，側立面2是由多個張拉膜結構塊體2a成縱向連續組合而成， 各張拉膜結構塊體2a之間均設有剛性邊界構件4連接；山墻3為中間低兩邊高的剛性結構體;頂部1的膜塊la是由剛性邊界構件4頂部和兩端山墻3頂部之間拉通的多條縱向和橫向預應 力鋼索所構成的鋼索網支承，頂部1在中間縱向剖面上膜塊la的中間部位比兩端山墻3高， 頂部1的橫向剖面上膜塊la的中間部位比兩邊略低，使頂部1的縱向或橫向的排水坡度為 10%左右，這樣同樣可形成自然向建筑物的兩側排水所需要的坡度；頂部1的膜塊la、預應 力鋼索、剛性邊界構件4、山墻3共同組成鋼-索-膜結構體系；本實用新型縱向及橫向的開 間距離為剛性邊界構件4間的距離，為8米，本實施例中剛性邊界構件4基本垂直。本實用新型是利用剛性邊界構件4頂部及兩端山墻3頂部在縱向及橫向各拉通的預應力 鋼索，多條預應力鋼索所形成的索網與膜一起共同受力，與側立面2及兩端山墻3及剛性邊 界構件4一起形成了一個空間受力的結構體系。并且本實用新型其頂部1的膜塊la和縱向側 立面2的各張拉膜結構塊體2a之間使用鋼索或型鋼轉接支承構件連接，使整個建筑的頂部1 和縱向側立面2的鋼索和膜材通過受力平衡形成自然的分界面，圍蔽成封閉式的大空間鋼-索-膜結構體系建筑。
權利要求1.一種封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，包括頂部(1)、側立面(2)和兩端的山墻(3)，其特征在于，所述的側立面(2)是由多個張拉膜結構塊體(2a)成縱向連續組合而成，各張拉膜結構塊體(2a)之間均設有剛性邊界構件(4)連接；所述頂部(1)的膜塊(1a)由剛性邊界構件(4)頂部和兩端山墻(3)頂部之間拉通的多條縱向和橫向預應力鋼索所構成的鋼索網支承，頂部(1)的膜塊(1a)、預應力鋼索和剛性邊界構件(4)共同組成鋼-索-膜結構體系。
2. 根據權利要求1所述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，其特征在于，所述的山墻(3) 為中間高兩邊低的剛性結構體；頂部(1)在縱向剖面上膜塊(la)的中間部位比兩端山墻(3) 低，頂部(1)的橫向剖面上膜塊(la)的中間部位比兩邊高；頂部(1)的縱向或橫向的排 水坡度為10%。
3. 根據權利要求1所述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，其特征在于，所述的山墻(3) 為中間低兩邊高的剛性結構體；頂部(1)在中間縱向剖面上膜塊(la)的中間部位比兩端山 墻(3)高，頂部(1)的橫向剖面上膜塊(la)的中間部位比兩邊低；頂部(1)的縱向或橫 向的排水坡度為10%。
4. 根據權利要求1所述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，其特征在于，所述的剛性邊 界構件(4)間的間隔距離為6米至8米。
5. 根據權利要求1所述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，其特征在于，所述的頂部(l) 與側立面(2)交接部設有鋼索或型鋼轉接支承。
6. 根據權利要求2或3所述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，其特征在于，所述的剛 性邊界構件(4)為基本垂直。
7. 根據權利要求2或3所述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，其特征在于，所述的剛 性邊界構件(4)的頂部向外傾斜。
專利摘要本實用新型公開了一種封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，屬膜結構的建筑技術，其技術要點包括頂部、側立面和兩端的山墻，其中，所述的側立面是由多個張拉膜結構塊體成縱向連續組合而成，各張拉膜結構塊體之間均設有剛性邊界構件連接；所述頂部的膜塊是由剛性邊界構件頂部和兩端山墻頂部之間拉通的多條縱向和橫向預應力鋼索所構成的鋼索網支承，頂部的膜塊、預應力鋼索和剛性邊界構件共同組成鋼-索-膜結構體系。本實用新型具有造價低廉、施工方便、結構牢固、使用壽命較長的優點，可用于體育場館建設。
文檔編號E04B1/342GK201411778SQ200920053700
公開日2010年2月24日 申請日期2009年3月31日 優先權日2009年3月31日
發明者周耀軍, 譚文杰 申請人:廣州市杰志建筑技術開發有限公司