一種曲面建筑結構的制作方法

本發明屬于建筑領域，尤其涉及一種曲面建筑結構。

背景技術：

建設劇場以及展覽館等建筑時，由于其建筑結構較大，其形狀通常為不規則的曲面，外部需要安裝幕墻板作為裝飾面，且其保溫、防水隔音功能要求較高。因此具有建設耗時長、外立面清洗不便、防水層防水性不好等問題，具體如下：

在建設劇場等大型建筑時，經常需要架設鋼結構作為支撐，其中安裝鋼結構時，需要用到胎架作為支撐，鋼結構安裝完畢后，再將胎架拆除，然后進行下一步施工。通常架設的鋼結構為一個整體，在拆卸胎架時，需要從中部開始，向四周逐步拆卸，從而逐步釋放拆除掉胎架后鋼結構產生的應力。由于拆卸胎架時，鋼結構的受力狀態會逐漸發生變化，因此需要將胎架完全拆除之后才可以進行以后的工序。若在胎架拆除前進行后續施工，則在胎架拆除后的豎向變形的作用下，屋面的檁條和防水板會產生較大的附加內力及應力，容易產生裂縫，從而影響屋面防水層的安全使用和防水性能。但是由于胎架需要按照次序拆除，所以其所用時間較長，有時長達幾個月的時間。這大大拖延了工程的期限，尤其對于要求工期較為緊急的工程，在此步驟不僅耗時長，而且所雇用的大量工人在此期間無法施工，造成了人力的浪費和工期的延長。

建筑物的外表面常常會在鋼結構上焊接檁托，通過檁托連接固定支桿作為幕墻板如GRC板的支撐結構。但是劇場、藝術館的外表面常常為不規則的曲面，因此其支桿不能平行地面設置，而是需要根據劇場或藝術館外表面的形狀進行角度調節。但是現有的檁拖沒有此功能。

此外，檁托需要以鋼結構作為支撐，因此其需要穿透屋頂將固定幕墻板的固定支桿固定。這會導致檁托穿透防水層，破壞防水層的整體性，造成穿刺處容易漏水。

最后，由于屋頂為曲面結構，因此為了清洗幕墻板，需要在外立面加裝固定點，用于固定安全繩，以保障工作人員清洗的安全。但是固定點外露會影響建筑的美觀。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明提供了一種曲面建筑結構。本發明通過設置剛柔雙防水層和雙保溫層保證了建筑的防水和保溫功能，且通過設置空腔增加了建筑的保溫及隔音功能，在檁托穿過處做特殊的防水處理，設置特殊的檁托結構，方便根據實際情況進行調節，還設置有可拆卸的安全鎖固定結構，方便清洗幕墻板的同時，可通過快速拆卸防止其影響建筑美觀。

為達到上述技術效果，本發明的技術方案是：

一種曲面建筑結構，包括鋼結構，鋼結構上設置有曲面屋頂，所述鋼結構包括將鋼結構分割為若干獨立區域的共用邊界；其中每相鄰的兩個獨立區域均通過檁條與一個共用邊界相連，至少一個獨立區域的檁條與共用邊界通過鉸接點滑動固定連接；

所述曲面屋頂包括第一保溫層，第一保溫層上固定有主檁條，主檁條連接有次檁條；主檁條和次檁條上固定有第二保溫層；第一保溫層和第二保溫層之間形成間隔腔；所述第二保溫層的下表面涂有柔性防水層，第二保溫層的上表面設置有剛性防水層；

鋼結構上焊接有檁托結構,所述檁托結構包括穿過曲面屋頂的檁托,檁托上固定有固定支桿,固定支桿上固定有固定套筒，固定套筒可拆卸連接有安全繩固定件，安全繩固定件包括與固定套筒配合的插筒；

所述固定套筒內部兩側分別凸出成形有卡臺，卡臺之間形成插接縫；擋臺內側向下凸出成形有擋板；卡臺下方形成卡接腔；

所述插筒底部通過連接柱固定連接有長條狀的卡條，卡條兩端均向上突出有與擋板配合的凸起；卡條下方固定有彈簧；

檁托穿過屋頂處黏貼有自粘性防水層，檁托上部固定有上遮蓋，所述上遮蓋包括與檁托固定連接的環套，環套一體成型有斜向下設置的遮擋面，遮擋面的邊沿形成內折的V形折邊；所述檁托外周圍繞有豎向擋水環，豎向擋水環頂部一體成形有外折的倒V形折邊；豎向擋水環處于遮擋面正下方；倒V形折邊處于V形折邊內側；豎向擋水環底部向外延伸形成與屋頂頂部緊密貼合的密閉面；密閉面與檁托之間黏貼固定有防水套，防水套成形有褶皺。

進一步的改進，所述鉸接點包括焊接在共用邊界上的第一鋼片和焊接在檁條上的第二鋼片，第一鋼片和第二鋼片通過長圓孔可調式固定。

進一步的改進，所述固定支桿上焊接釉哈芬槽，固定支桿兩側分別焊接固定有牛腳，牛腳通過固定角鋼固定幕墻板底部的固定鋼筋，固定鋼筋通過連接桿與幕墻板固定；固定螺栓的螺栓帽處于哈芬槽內，固定螺栓通過固定螺母固定有緊固座，固定套筒與緊固座一體成形。

進一步的改進，所述檁托結構包括焊接在鋼結構上的銅套筒，其特征在于，銅套筒可調節連接有檁托；檁托頂部固定有托板，托板的周邊均勻設置有四個第二長圓孔，第二螺栓穿過第二長圓孔固定有角鐵；所述角鐵分別設有用于將固定支桿固定的豎向長圓孔和與第二長圓孔配合設置的橫向長圓孔；

固定支桿被夾持固定在兩個角鐵之間；固定支桿兩側分別固定有夾持片，夾持片內側為與固定支桿配合的弧形，夾持片外側為與角鐵配合的平面；第三螺栓穿過夾持固定支桿的角鐵上的豎向長圓孔與螺母連接將固定支桿固定。

進一步的改進，所述固定支桿內安裝有支撐部件；所述支撐部件包括中部的調節盤，調節盤上設有螺紋孔，調節盤上通過螺紋孔螺紋連接有若干對稱設置的調節桿，調節桿末端連接有與固定支桿內壁配合的弧形支撐板。

附圖說明

圖1為曲面防水保溫屋頂的整體的結構示意圖一；

圖2為曲面防水保溫屋頂的整體的結構示意圖二；

圖3為共用邊界的支撐結構；

圖4為鉸接點的結構一；

圖5為鉸接點的結構二；

圖6為未設置共用邊界時B區拆除胎架后的變形云圖；

圖7為設置共用邊界時B區拆除胎架后的變形云圖；

圖8為雙層保溫防水屋頂的立體結構示意圖；

圖9為雙層保溫防水屋頂的截面結構示意圖；

圖10為檁托穿透處的防水結構示意圖；

圖11為密閉面處的防水結構示意圖；

圖12為檁托結構的正面結構示意圖；

圖13為檁托結構的側面結構示意圖；

圖14為檁托結構的俯視結構示意圖；

圖15為檁托結構角度調節后的結構示意圖；

圖16為檁托結構根據屋面形狀調節的側面結構示意圖。

圖17為支撐部件的結構示意圖；

圖18清洗固定結構的總體結構示意圖；

圖19為固定套筒的縱向剖面圖；

圖20為固定套筒的俯視結構示意圖；

圖21為插筒的立體結構示意圖。

具體實施方式

以下通過具體實施方式并且結合附圖對本發明的技術方案作具體說明。

實施例1

如圖1和圖2所示，為一個大劇院的鋼結構1，由于建設劇院時，工期很緊急，為了減少拆除胎膜對工期的影響，需要進行分區施工，但是由于整個劇院為一設計整體，將其劃分成為完全獨立的區域進行施工，會由于拆卸過程中鋼結構1的形變而導致各區域無法合攏。為了解決上述問題，設計人員創造性的將劇院劃分為中部的A區域，和四周的B、C、D、E四個邊部區域。相鄰區域的邊界處設置共用邊界12，共用邊界12固定各區的檁條13。為了使得共用邊界12的結構具有一定的彈性，從而能夠適應拆除胎架后，鋼結構的整體形變，檁條13與共用邊界12通過鉸接點14滑動固定。鉸接點在工程領域即為可沿桿件長度方向自由釋放的鉸接節點。

如圖4或圖5所示，鉸接點14包括焊接在共用邊界12上的第一鋼片141和焊接在檁條13上的第二鋼片142，第一鋼片141和第二鋼片142通過長圓孔143可調式固定。即，第一鋼片141和第二鋼片142一個設置長圓孔，一個設置圓孔，然后通過螺栓或其它固定結構可調式固定。其中長圓孔143的滑移量限定為20㎜，從而保證胎架完全拆除后，能夠焊接固定。第一鋼片141和第二鋼片142均設置長圓孔也可，只要保證滑移量在限定范圍內。第一鋼片141和第二鋼片142上均設有弧形凹槽144，其中第一鋼片141上的弧形凹槽144為四分之一圓，第二鋼片142上的弧形凹槽144為半圓。兩個弧形凹槽144相互搭疊形成預防豎向形變的緩沖。

其具體分區施工步驟如下：先拆除A區域的胎架，然后即可同時或分批拆除B、C、D、E區域的胎架，然后對各區域進行后續施工。優選對稱區域的胎架同時進行卸載，即B、D區域的胎架同時拆卸，C、E區域的胎架同時拆卸，從而相對區域拆卸時對A區域產生的應力能夠相互抵消一大部分。

其原理如下：A區域的檁條13均通過鉸接點14與共用邊界固定，由于鉸接點14的存在，能夠容忍鋼結構一定程度的變形，因此形成緩沖間隔，其余區域的檁條13與共用邊界12可通過鉸接點固定，也可焊接固定，若通過鉸接點固定，則需先焊接后再進行后續施工。由于A區域的緩沖間隔作用，因此B、C、D、E四個區域胎架的拆除，不會產生相互影響。從而實現分區同時卸載施工。再上述實施例中B、C、D、E四個周圍區域的檁條優選與共用邊界固定連接，從而不必再后續焊接。

如圖3所示，共用邊界12底部固定有桁架式支撐18，桁架式支撐18固定在砼結構19上，檁條13形成傘狀結構，從而形成較大的空間剛度，以滿足屋面防水層的施工要求。

如圖6和圖7所示，對設置用邊界和未設置共用邊界的B區鋼結構進行的變形云圖，從圖中可以看出，共用邊界對共用邊界處的受力影響較大，但是對其余部位的受力影響較小。

上述實施例為花瓣形建筑施工的形態。本專利的共用邊界12也可擴展為在長條狀建筑或環狀建筑上應用。先通過共用邊界劃分獨立區域，然后間隔對獨立區域的胎架進行拆除。

實施例2

在上述專利的基礎上，在鋼結構上方建造有曲面屋頂。如圖8和圖9所示，為了解決建筑的防水、保溫、隔音等功能，曲面屋頂的結構如下：包括壓型板201，壓型板201下方通過鍍鋅折件208與鋼結構連接固定；壓型板201上鋪設有防水隔氣膜202，防水隔氣膜202上方為第一離心玻璃絲綿217形成的第一保溫層；第一離心玻璃絲綿217上方鋪設有單面鋁箔保溫巖棉203；單面鋁箔保溫巖棉203上方固定有主檁條204，主檁條204上固定有連接板205，連接板205上設有上下兩個第一長圓孔206，連接板205通過第一長圓孔206固定連接有次檁條207；第一長圓孔206用于安裝誤差跟溫度變形的一個調節。其中鋼結構上焊接穿過第一離心玻璃絲綿217的支撐點221，支撐點221將主檁條204固定并形成支撐。

主檁條204和次檁條207上方設置有矮立邊屋面板210，矮立邊屋面板210上設置有第二離心玻璃絲綿211形成的第二保溫層；矮立邊屋面板210和第二離心玻璃絲綿211之間噴涂有液體橡膠防水層212，液體橡膠防水層212形成柔性防水層。主檁條204和次檁條207上固定有自粘卷材213，自粘卷材213固定有穿過第二離心玻璃絲綿211的鋁合金支座214。第二離心玻璃絲綿211上方固定有透氣膜215，透氣膜215上方固定有直立鎖邊屋面板216形成的剛性防水層。鋁合金支座214將剛性防水層固定，即固定住直立鎖邊屋面板216的鎖邊。直立鎖邊屋面板216為鋁鎂錳金屬屋面板。

矮立邊屋面板210和單面鋁箔保溫巖棉203形成間隔腔218。

上述屋頂采用了采用雙保溫層和雙防水層，保證了建筑的保溫性能和防水性能，同時離心玻璃絲綿還具有吸音、消音功能，增加了建筑的隔音效果。而間隔腔218不僅進一步增加了屋頂的隔熱性能，而且增加了建筑的隔音效果。而液體橡膠防水層212形成的柔性防水層具有一定的收縮性能，不易由于建筑的熱脹冷縮而損壞。布設在頂部的直立鎖邊屋面板216形成的剛性防水層，具有剛性，且通過彎曲的鎖邊也具有一定的收縮或延伸余量。同時具有防止機械損傷，防紫外線等功能。

實施例3

在建筑外，一般會加裝幕墻板作為裝飾層，裝飾層需要搭接在固定支桿上，然后再將裝飾層固定。而為了保證固定的穩定性，裝飾層的支撐點需要設置在鋼結構上。即在鋼結構上焊接固定檁托結構3，

如圖10所示，檁托結構3包括焊接在鋼結構1上的銅套筒301，銅套筒301內設置有內螺紋，銅套筒301螺紋連接有檁托302，固定支桿303的兩端均與檁托302連接固定。然后固定支桿303將裝飾層固定。但是檁托結構3會穿過屋頂，從而穿破屋頂的防水層，導致防水層失效。為解決上述問題，本專利在檁托302穿過處設置有如體10所示的防水結構，檁托302穿過屋頂后，上部的四周黏貼自粘性防水層219，自粘性防水層219包括黏貼在直立鎖邊屋面板216底部的下翻邊2191和黏貼在檁托結構3外壁上的上翻邊2192；檁托302上固定有上遮蓋220，所述上遮蓋220包括與檁托302固定連接的環套2201，環套2201處于上翻邊2192上方，環套2201一體成型有斜向下設置的遮擋面2202，遮擋面2202的邊沿形成內折的V形折邊2203；所述檁托302圍繞有豎向擋水環2161，豎向擋水環2161頂部一體成形有外折的倒V形折邊2162；倒V形折邊2162處于V形折邊2203內側。豎向擋水環2161底部向外延伸形成環狀的密閉面2163，密閉面2163與直立鎖邊屋面板216的接觸處黏貼密封防水條2164，密封防水條2164為液體橡膠防水層噴涂而成。如圖11所示，密閉面2163臨近直立鎖邊屋面板216處成形有凸起2165，從而增加密封防水條2164的厚度。上遮蓋220、上遮蓋220上方的檁托302、密閉面2163上方均黏貼柔性防水材料如橡膠防水層形成防水套222，防水套222上設有褶皺形成伸縮余量。上遮蓋220和豎向擋水環2161與直立鎖邊屋面板216的材料一致。防水套222上方固定有壓緊環條223，螺釘224穿過壓緊環條223將防水套222與密閉面2163及第二保溫層連接壓緊連接，從而防止防水套222周邊翹起。壓緊環條223上方及四周再黏貼橡膠防水材料形成密封凸起224。檁托302外周外凸成形有用于支撐第二防水層的支撐環225，從而保持穿透處應力的穩定，防止因為形變導致防水層失效。

上述結構中，自粘性防水層219形成內部的一層防水，上遮蓋220與豎向擋水環2161和倒V形折邊2162形成第二層防水，黏貼的柔性防水材料形成的防水套222為第三層防水層，進行密封。若防水套222由于某些原因出現破損，導致水滲透進去時，遮蓋220在上方形成遮擋，防止水直接落入檁托302與屋頂之間的縫隙，豎向擋水環2161防止水落到屋頂之后流入檁托302與屋頂之間的縫隙；而V形折邊2203和倒V形折邊2162相互配合，防止落在屋頂的水濺射進入到檁托302與屋頂之間的縫隙。

由于上遮蓋220、豎向擋水環2161和倒V形折邊2162均為剛性防水結構，因此具有使用壽命長，不易破損的特點。由于上遮蓋220與豎向擋水環2161之間設置縫隙，且防水套222具有伸縮余量，因此不會由于建筑的熱脹冷縮而將防水套拉破。自粘性防水層219形成密封，進一步預防屋頂滲水。這樣通過特殊的設計，使得易于滲水的檁托302穿透處變得比屋頂其余部分的防水性能更加優越。銅套筒301的上部設置第一透氣孔226，銅套筒301的下部誰知第二透氣孔227，第一透氣孔226與間隔腔218連通；第二透氣孔227與室內連通；從而使得間隔腔218留有與室內連通的通氣通道，方式由于氣體熱脹冷縮導致對屋頂造成應力壓力，影響屋頂壽命。

實施例4

由于本專利涉及的為劇場、藝術館等的外表面為不規則曲面的建筑。因此其枝大多數的固定支桿303不是平行地面的平面設置，而是需要根據劇場或藝術館外表面的形狀進行各種角度調整的立體傾斜狀設計。這使得對固定支桿303進行固定的檁托302的高度、檁托302傾斜的角度、檁托302的轉角均要精確固定，一旦其中一個參數不對，則需要拆除檁托302，重新安裝。但是在建筑的實際建造中，不可能和模擬的模型完全一致，其中會有誤差，安裝人員安裝檁托302時，也很難非常精確的將檁托302安裝好，很容易出現一些誤差，即實施例3中的，如圖10所示的檁托結構對于曲面建筑的適用性不高。為了方便對誤差進行適應調節，本專利對檁托進行如下改進：如圖12、13和14所示，檁托302頂部固定有托板304，托板304的周邊均勻設置有四個第二長圓孔305，第二螺栓306穿過第二長圓孔305固定有角鐵307；所述角鐵307分別設有用于將固定支桿303固定的豎向長圓孔308和與第二長圓孔305配合設置的橫向長圓孔309。

固定支桿303被夾持固定在兩個角鐵307之間；固定支桿303兩側分別固定有夾持片310，夾持片310內側為與固定支桿303配合的弧形，夾持片310外側為與角鐵307配合的平面；第三螺栓311穿過夾持固定支桿303的角鐵307上的豎向長圓孔308與螺母連接，螺母與角鋼之間設置有鋼墊片313；將固定支桿303夾持固定。為了防止固定時用力過大，將固定支桿303擠壓并行，在固定支桿303內放置有支撐桿312。為了增加阻尼，夾持片310的外側面和角鐵307的內側面做阻尼處理。

上述夾持固定支桿303的步驟為，首先旋轉檁托302，由于檁托302與銅套筒301螺紋連接，因此檁托302可以上下運動，對檁托302的高度進行初步調節，調節到位后，焊接固定。然后根據固定支桿303的朝向，調節角鐵307的角度。由于第二長圓孔305和橫向長圓孔309之間成直角調節后也可成其他角度，因此使得兩個相對設置的角鐵可以轉動，同時兩個角鐵上的豎向長圓孔308依然相互相對設置，并且保持兩個角鐵之間的距離可調。這樣，調節相對設置的角鐵307，使得固定支桿303處于兩個角鐵307之間。然后將第三螺栓311穿過兩個角鐵上的豎向長圓孔308和固定支桿303上的穿孔并連接螺母將固定支桿303夾持固定，固定之前在固定支桿303中放入支撐桿312。其中豎向長圓孔308用于對固定支桿303的固定高度進行微調。再使用螺栓和螺母穿過第二長圓孔305和橫向長圓孔309將兩個角鐵分別固定即完成對固定支桿303的精確固定，其中螺母與角鐵之間設置有鋼墊片。如圖15和16所示，上述固定方式可以在高度上進行較大幅度的初定位，并在高度、橫向和縱向上進行精細的立體調節，從而可以根據實際情況調節檁托結構，提高了檁托結構安裝的容錯率，提高了建筑效率。

銅套筒301與鋼結構的連接處設置有加強肋314。

為了方便快速的對檁托302進行上下快速調節，銅套筒301內可為光滑結構，檁托302移動到初步定位位置后，將檁托與銅套筒301之間焊接一個點或兩個點進行預固定。當固定支桿303安裝好之后，再焊接檁托與銅套筒301連接處，進行最后固定。為了增加固定的效果，銅套筒301的頂部設置有斜面315。斜面315的傾斜角度優選為45°。

實施例5

在實施例4中，為了防止固定支桿303變形，在其內安裝支撐桿312。但是支撐桿312為直桿，且為鋼性管。這使得支撐桿312要具有很高的加工精度，否則容易放不進去，或者無法進行有效支撐。此外，由于固定支桿303經常是傾斜設置，支撐桿312很容易出現滑落到固定支桿303內部或放置不平直，導致無法有效支撐的問題。而且支撐桿兩端支撐面比較小，為點支撐，而夾持片310對固定支桿303的擠壓為面擠壓，這導致支撐點外的部位還是可能被擠壓變形。為了解決上述問題，對支撐桿312進行改進形成如圖17所示的支撐部件316；所述支撐部件316包括中部的調節盤317，調節盤317上設有螺紋孔318，調節盤317上通過螺紋孔318螺紋連接有若干對稱設置的調節桿319，調節桿319末端連接有與固定支桿303內壁配合的弧形支撐板320。調節桿319優選設置為四根，且兩兩對稱形成十字狀。

實施例6

在建筑外的裝飾用的幕墻板5需要經常需要清洗。作為平面建筑，其清洗較為容易，但是曲面建筑，由于其屋面為曲形，所以工人不便站立，因此需要固定設置凸出的固定點，連接安全繩，保證工人的工作安全會。但是這樣會導致固定點外露，影響建筑的美觀。為此，提供了一種便于拆卸的清洗固定結構4。具體結構如圖18所示：沿固定支桿303的延伸方向固定哈芬槽401，固定支桿303兩側分別焊接固定有牛腳402，牛腳402通過固定角鋼403固定幕墻板5底部的固定鋼筋404，固定鋼筋404通過連接桿405與幕墻板5固定，連接桿405與幕墻板5的固定處固定設有弧狀加厚層406保持連接桿405與幕墻板5連接的緊固性。固定螺栓407的螺栓帽處于哈芬槽401內，固定螺栓407通過固定螺母408固定有緊固座409，緊固座409上一體成形有固定套筒410，固定套筒410處于相鄰幕墻板5形成的縫隙411之間，固定套筒410可拆卸連接有安全繩固定件。安全繩固定件包括與固定套筒410配合的插筒412,插筒412上方一體成型有固定環413，固定環413上套設有安全繩連接件414。固定套筒410內部可設置內螺紋，插筒412外設置外螺紋，從而固定套筒410與插筒412螺紋可拆卸連接。固定套筒410

但是使用螺紋連接，容易擰的過緊，從而導致螺紋間擠壓力過大，導致拆卸不便或擰的過松，導致緊固不足，導致清洗人員發生危險。因此提供了一種快速安裝拆卸的卡接結構:如圖19和20所示，固定套筒410內部兩側分別凸出成形有卡臺415，卡臺415之間形成插接縫416；擋臺415內側向下凸出成形有擋板417；卡臺415下方形成卡接腔420；

如圖21所示，所述插筒412底部通過連接柱417固定連接有長條狀的卡條418，卡條418兩端均向上突出有與擋板417配合的凸起419；卡條418下方固定有彈簧421。卡條418的長度與插接縫416及插筒412內徑的長度相同；凸起419的外側為與固定套筒410內壁配合的弧形，凸起419的內側為與擋板417配合的平面狀。彈簧421可以設置三個，分別設置在卡條418的兩端和中部。

使用時，將插筒412插入固定套筒410，使得卡條418穿過插接縫416，同時彈簧421被固定套筒410底部壓縮，然后將卡條418轉動90°，松手，彈簧將卡條418彈起，使得凸起419與擋板417配合將插筒412卡接固定。拆卸時，與上述方法逆向操作即可。使用本方法，不僅可以快速安裝和拆卸插筒412，同時連接緊固，且具有限位作用。

由于哈芬槽401沿固定支桿303的延伸方向固定，因此可根據需要拆除固定套筒410，重新固定，從而根據需要更換固定點。

上述僅為本發明的一個具體導向實施方式，但本發明的設計構思并不局限于此，凡利用此構思對本發明進行非實質性的改動，均應屬于侵犯本發明的保護范圍的行為。