一種波浪狀屋面建筑及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種屋面建筑，尤其是一種波浪狀屋面建筑，同時還涉及其建筑施工方法，屬于建筑工程技術領域。
【背景技術】
[0002]眾所周知，混凝土在使用過程中極易出現影響觀感甚至安全性能的裂縫，其生成的原因主要是熱脹冷縮及內部應力。
[0003]隨著造型藝術和建筑技術的不斷發展，豐富多彩的幾何曲線被越來越多應用于建筑設計。例如，正弦曲線由于不僅具有理想的美學效果，而且合理利用還有助于承受載荷，尤其是在其基礎上形成的波浪起伏曲面，因其表面張力最小，所形成的屋面表面不易產生裂縫，受力狀態良好，在施工時不需要設置后澆帶，因此避免了滲水。
[0004]為了滿足客戶要求，申請人設計了俯視為葉形、兩葉邊分別由以相位差180°正弦曲線為基礎構成的波浪狀屋面。當付諸實施時，單純曲線進行拉伸之類的變換，不僅得到的屋面形象變得呆板、不生動，且建筑施工十分困難，并且與之匹配的曲面狀屋面支撐系統也顯得繁瑣和難以實現。
[0005]因此，如何才能使上述曲面波浪狀屋面的建造盡可能簡捷易行，成為有待解決的難題。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于:提出一種具有簡捷穩定支撐并且屋面便于施工建造的波浪狀屋面建筑，同時給出相應的建筑施工方法，從而使其切實可行。
[0007]為了達到以上目的，本發明的波浪狀屋面建筑包括支撐系統和垂向投影為葉形的屋頂曲面，其特征在于:
所述支撐系統包括作為中軸的肋梁，所述肋梁支撐在間隔分布的橫跨拱形支撐上，所述肋梁的兩端分別與對應所述屋頂曲面邊緣的兩側拱狀支撐連接，所述拱狀支撐由與所述屋頂曲面兩側邊緣起伏曲線相配的拱頂以及位于所述起伏曲線上拱段下方的拱門構成；
所述屋頂曲面支撐在所述支撐系統上，具有支撐在所述肋梁上的中線以及兩側的邊緣起伏曲線，所述中線兩側分別虛擬沿對稱中線方向延伸且相位差180°的兩條正弦曲線，所述兩條正弦曲線對應點之間的連接線垂直且相交于中線，所述邊緣起伏曲線由所述葉形兩側邊的垂向投影與延續連接線形成的矩形初始屋頂面的截交線構成。
[0008]進一步，相鄰拱門之間設有鏤空的拱洞。
[0009]進一步，所述拱形的輪廓為二次曲線。
[0010]進一步，所述拱門的輪廓為正弦曲線。
[0011]基于以上建筑設計結構，本發明波浪狀屋面建筑的建筑施工方法包括以下步驟: 步驟一、借助計算機設計放樣步驟一之一、構建初始屋頂面一一在以所述葉形長度和寬度確定的矩形水平面兩長邊位置分別形成預定起伏高度和起伏頻率的兩條相位差180°的正弦曲線，再將所述兩條正弦曲線對應點之間用垂直且相交于矩形水平面寬度方向中線的連接線逐一連接，構建出由延續連接線形成的矩形初始屋頂面；
步驟一之二、形成邊緣起伏曲線一一將所述葉形的兩側邊垂向投影到矩形初始屋頂面，以所形成的截交線作為屋頂曲面的邊緣起伏曲線。
[0012]步驟二、建造支撐系統
步驟二之一、構建拱形支撐模板一一按預定間隔將一組拱形支撐澆筑模板分別橫跨固定在對應待建屋頂曲面中線之下，各拱形支撐模板的拱頂留出肋梁模板凹槽；
步驟二之二、構建肋梁模板一一將長槽狀的肋梁模板嵌入支撐在各拱形支撐模板的拱頂凹槽中固定；
步驟二之三、構建拱狀支撐模板一一在對應待建屋頂曲面兩側邊緣位置分別固定兩端與肋梁兩端連接的拱狀支撐模板，所述拱狀支撐模板主要由與所述屋頂曲面兩側邊緣起伏曲線相配的拱頂模板以及對應所述起伏曲線上拱段下方的拱門模板構成；
步驟二之四、澆筑支撐系統一一完成內部鋼筋綁扎后進行混凝土澆筑，養護固化后建成支撐系統。
[0013]步驟三、建造屋頂曲面
步驟三之一、構建立桿支架一一在對應屋頂曲面投影位置按預定間隔建立相交直線構成的平面網格，所述平面網格的交點一一搭設頂部標高等于屋頂曲面對應點高度的立桿，并與其輔助支撐構成立桿支架；
步驟三之二、構建屋面楞架一一在立桿支架頂部固定沿屋頂曲面長度方向間隔分布與屋頂曲面相配的起伏主楞，在各主楞之間按預定間隔固定對應相應連接線位置的直線次楞，構成屋面楞架；
步驟三之三、鋪設屋面模板一一在次楞之間固定密布的模板條，形成屋面底模板，并在此基礎上綁扎鋼筋、固定周邊模板擋邊，再于鋼筋層之上構建周邊搭在模板擋邊之上并留出澆注口的模板蓋板，形成屋面澆筑模板；
步驟三之四、澆筑屋頂曲面一一從澆注口向屋面模板的空腔內澆筑混凝土，養護固化，建成屋頂曲面。
[0014]歸納起來，本發明具有如下顯著優點:
1)屋面的波浪狀不僅外形美觀自然，而且縱向與橫向均能夠適應溫度變化引起的熱脹冷縮變形，有效避免裂紋及后澆帶常出現的滲漏水現象；
2)縱橫雙向有機結合的拱形及拱狀支撐結構，在基本不采用梁類構件的情況下，仍能夠滿足屋面傳力的需求，具有足夠的支撐強度；
3)屋面中線下設置無需彎曲的肋梁作為中間支撐，而屋面的連接線設置直條的次楞，因此大大簡化了建筑結構，方便了建筑施工；
4)屋面下方空間開敞，通風透光。
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
[0016]圖1為本發明實施例一的初始屋頂面構建立體示意圖。
[0017]圖2為本發明實施例一的屋頂曲面投影邊緣起伏曲線示意圖。
[0018]圖3為本發明實施例一的拱形支撐模板立體結構示意圖之一。
[0019]圖4為本發明實施例一的拱形支撐模板立體結構示意圖之二。
[0020]圖5為本發明實施例一的拱形支撐模板立體結構示意圖之三。
[0021]圖6為本發明實施例一的肋梁模板構建立體結構示意圖之一。
[0022]圖7為本發明實施例一的肋梁模板構建立體結構示意圖之二。
[0023]圖8為本發明實施例一的拱狀支撐模板構建結構示意圖之一。
[0024]圖9為本發明實施例一的拱狀支撐模板構建結構示意圖之二。
[0025]圖10為本發明實施例一的拱狀支撐模板構建結構示意圖之三。
[0026]圖11為本發明實施例一的拱狀支撐模板構建結構示意圖之四。圖12為本發明實施例一的支撐系統立體結構示意圖。
[0027]圖13為本發明實施例一的立桿支架構建立體結構示意圖。
[0028]圖14為本發明實施例一的楞架構建立體結構示意圖。
[0029]圖15為本發明實施例一的模板條構建立體結構示意圖。
[0030]圖16為本發明實施例一完工后的結構示意圖。
[0031]圖17為圖16的E-E剖面放大結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]實施例一
本實施例的葉形波浪狀屋面建筑如圖16、17所示，包括支撐系統I和垂向投影為葉形的屋頂曲面2。支撐系統I如圖12所示，包括作為中軸的肋梁1-1，肋梁1-1支撐在間隔分布的橫跨拱形支撐1-2上，肋梁1-1的兩端分別與對應屋頂曲面2邊緣的兩側拱狀支撐1-3連接。拱狀支撐1-3由與屋頂曲面2兩側邊緣起伏曲線相配的拱頂1-4以及位于起伏曲線上拱段下方的拱門1-5構成。相鄰拱門1-5上部之間設有鏤空的拱洞1-6。屋頂曲面2支撐在支撐系統I上，具有支撐在肋梁1-1上的中線C以及兩側的邊緣起伏曲線2-1，如圖1所示，中線C兩側虛擬沿對稱中線方向延伸且相位差180°的兩條正弦曲線Z=土Asin(Bx)，兩條正弦曲線上X相等對應點之間的連接線In垂直且相交于中線C，邊緣起伏曲線2-1由屋頂曲面2的葉形兩側邊如圖2所示的垂向投影與延續連接線形成的矩形初始屋頂面D的截交線構成。
[0033]本實施例的葉形波浪狀屋面建筑建造過程按如下具體步驟進行:
步驟一、借助計算機設計放樣
步驟一之一、構建初始屋頂面一一如圖1所示，在以待建葉形波浪狀屋面曲面長度L和寬度W確定的矩形水平面P兩長邊位置分別形成預定系數A、B決定起伏高度