鋼筋混凝土腔室壁板格構旋轉曲面穹頂結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及建筑物構造中的穹頂結構，特別是一種鋼筋混凝土腔室壁板格構旋轉曲面穹頂結構。
【背景技術】
[0002]建筑形體是由兩條以上平行曲線(含二曲線)在空間沿一軸旋轉而成的三維空間穹頂體，母線可為圓弧線、雙曲線、橢圓線或拋物線等，將上述穹頂體截切可以形成各種截面，多為圓弧形，在公告號為101864806A，發明名稱為“勁性支撐穹頂結構”的發明專利中，已經設計出適合建筑物的穹頂結構，但隨著社會發展，現有的鋼筋混凝土穹頂建筑結構只能滿足直徑略大的大棚建設，卻不能滿足超大跨度如體育場館、大跨度機庫、機場航站樓、候車廳、博物館、展覽館及若干有特殊要求的建筑，比如秦始皇陵考古所需用中間不設柱子直徑500米以上超大跨度大棚;為此提供了這種鋼筋混凝土腔室壁板旋轉曲面穹頂結構，以適用于各種跨度及超大跨度公共建筑應用。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種可以實現超大跨度建筑的結構，以適用于中間不設柱子超大跨度建筑的應用，例如用此種設計可以建造秦始皇陵考古所需用中間不設柱子跨徑500米以上超大跨度大棚。
[0004]本發明的技術方案為:一種鋼筋混凝土腔室壁板格構旋轉曲面穹頂結構，包括外環梁、內環梁，其技術要點是:外環梁的相對兩端連接有嵌固外環梁的豎向拱形壁板，設有內環梁時，豎向拱形壁板的中部與內環梁連接嵌固，豎向拱形壁板采用對稱設置方式，與豎向拱形壁板相交叉的位置設置有法向環形壁板，法向環形壁板與豎向拱形壁板交叉分割嵌固形成似楔形的板式格構空間，曲面殼板按上中下層分別與法向環形壁板、豎向拱形壁板連接嵌固，形成板式格構封閉腔室，曲面殼板與法向環形壁板、豎向拱形壁板相交處設有暗梁，曲面殼板在法向環形壁板內設暗梁中通過，法向環形壁板暗梁在豎向拱形壁板內設暗梁中通過，所有殼板、暗梁均通過暗柱連成一個整體，外環梁邊界處設置有加強結構。
[0005]本發明的優點及技術效果是該空間旋轉曲面穹頂抗力體系的剛度、整體性、穩定性極好，抗震能力強，適用于各種中間不設柱子各種跨度及超大跨度建筑，在荷載作用下具有三維受力特性的結構可滿足鋼筋混凝土結構超大跨度空間強度、剛度、穩定協調統一要求。旋轉曲面穹頂結構由于采用兩層以上(含兩層)現澆高性能鋼筋混凝土曲面殼板結構設計，高性能高強度混凝土可以減輕結構自重的荷載效應，可模性好、耐火性好并具有極好的氣密性、耐久性，可滿足不同需求，例如可滿足對于氣密性、耐久性有特殊要求的秦始皇陵考古需密閉汞氣、其建筑大棚需長壽命的要求。旋轉曲面穹頂特點是具有三維受力特性的空間結構，這種結構具有良好的空間力學性能，這種板式格構封閉腔室旋轉曲面穹頂結構體其曲面殼板內力以薄膜內力或軸力為主，具有明確的立體力學特點，其主要內力是沿著中曲面方向傳遞的拉力、壓力、順剪力，豎向拱形壁板、法向環形壁板的存在極大增強了穹頂體抗彎剛度和整體定性及安全冗余度，增強了抗過載荷能力并具有較好的抗連續坍塌能力。此種空間結構僅在外環梁附近小范圍內存在中曲面外彎矩、豎向剪力，需要按設計要求加強。旋轉曲面穹頂是以整個結構形體來抵抗外部荷載的，其結構由于傳力結構與承重結構合二為一體，內力傳遞途徑簡潔明確，整體性好、剛度大，可覆蓋大跨度空間而中間不用設支柱，具有極好的結構整體性能、良好的力學性能和可觀的經濟效益。每一種旋轉曲面穹頂造型均具有特有曲面、弧線特點，因此每棟建筑設計均可形成獨特的建筑風格。
【附圖說明】
[0006]
圖1是本發明總體結構俯視示意圖；
圖2是圖1的剖視圖；
圖3是本發明中曲面殼板斷面圖；
圖4是圖2中B-B處的剖面圖；
圖5是本發明中法向環形壁板單件平面圖；
圖6是圖2中D-D處的斷面圖；
圖7是本發明中豎向拱形壁板單件圖；
圖8是本發明中法向環形壁板單件斷面圖；
附圖標記如下:1、外環梁2、法向環形壁板3、豎向拱形壁板4、暗柱5、曲面殼板(1)
6、內環梁7、曲面殼板(2) 8、加強結構9、曲面殼板(3) 10、腔室11、豎向拱形壁板內設暗梁。12、法向環形壁板內設暗梁。
【具體實施方式】
[0007]如圖1所示，本發明是涉及一種鋼筋混凝土腔室壁板格構旋轉曲面穹頂結構，包括外環梁1、內環梁6，其中外環梁1的相對兩端連接有嵌固外環梁的豎向拱形壁板3，設有內環梁6時，豎向拱形壁板3的中部與內環梁6連接嵌固，豎向拱形壁板3采用對稱設置方式，與豎向拱形壁板3相交叉的位置設置有法向環形壁板2，法向環形壁板2與豎向拱形壁板3交叉分割嵌固形成似楔形的板式格構空間，曲面殼板(多層)本例按上中下層分別與法向環形壁板
2、豎向拱形壁板3連接嵌固，形成板式格構封閉腔室，法向環形壁板2與豎向拱形壁板3交叉處設置暗柱4，外環梁1邊界處設置有加強結構8，其斷面似牛角形腔室壁板腋部加強結構構造，曲面殼板5、7、9為雙向曲面板，封閉腔室是由兩塊上下曲面殼板5、7或7、9，兩塊法向環形壁板2、兩塊豎向拱形壁板3交叉相對構成的六面立體似楔形形狀板式格構結構。
[0008]圖4為圖2中暗柱處剖面圖，顯示法向環形壁板2的內設暗梁12、曲面殼板5、7、9均通過暗梁12，、暗梁12連同殼板5、7、9均通過豎向拱形壁板3內設暗梁11，所有殼板、暗梁均通過暗柱4，暗柱4將加強結構、殼板、暗梁連接一體，增強了曲面穹頂整體性、剛度及穩定性。
[0009]圖5是法向環形壁板單件平面圖，為平行、不同標高、多道環形封閉壁板，與豎向拱形壁板3交叉分割形成(兩兩相交)似楔形封閉空間四面壁板體。
[0010]圖6是圖2中D-D斷面圖，顯示殼板與法向環形、豎向拱形壁板交叉位置節點。
[0011]圖7是豎向拱形壁板單件圖，顯示豎向拱形壁板為弧形直板，其中部與內環梁交接嵌固。
[0012]圖8是法向環形壁板單件斷面圖，顯示與曲面切平面垂直一點法線(即向量)方向壁板斷面。
[0013]曲面殼板、豎向拱形壁板、法向環形壁板均雙層雙向配筋，外環梁邊界附近增加一層鋼筋，豎向拱形壁板、法向環形壁板與曲面殼板交叉處均設暗梁，即曲面殼板在法向環形壁板暗梁中通過、法向環形壁板暗梁及曲面殼板在豎向拱形壁板暗梁中通過，以上曲面板、徑向環形壁板暗梁、豎向拱形壁板暗梁在交叉處均通過暗柱。兩層以上(含兩層)現澆高性能鋼筋混凝土曲面殼板具有極好的氣密性、耐久性，例如可滿足對氣密性、耐久性有特殊要求的秦始皇陵考古密閉汞氣、建筑長壽命要求。
[0014]旋轉曲面穹頂適于超大跨度建筑，針對曲面穹頂結構模板施工屬超高大模板且為曲面形狀的特點，需采取豎向拱形壁板支撐控制標高、曲率，法向與“空腔室”筒模(筒模是由模板、角膜和緊伸器等組成)內模板控制“空腔室”曲率及環向曲率，雙層模板是確保鋼筋混凝土脫模后板厚幾何形狀準確的技術措施，為保證曲面穹頂鋼筋混凝土空間位置準確，腳手架及支撐系統應按設計要求起拱，可通過工程試驗加荷載預壓檢驗腳手架及支撐系統及地基的強度、剛度及穩定性，達到消除支撐系統塑性形變、地基沉降變形并測量出支撐系統彈性變形值與計算共同確定預拱度，確保工程完工時所有構件均在工程圖紙設計要求的設計標高及曲率位置。
[0015]本發明中所用模板擬采用組合式定型模板，組合式定型模板具有拆裝靈活、通用性強、周轉次數多、應用范圍廣等特點，被廣泛使用，曲面穹頂鋼筋混凝土結構施工支模難度在于曲面控制成型及法向環形壁板、豎向拱形壁板定位，其定位精度要求極高，底模法向分段、環向模板需要一次性支撐成型，曲率控制困難，測量精度要求也極高，特別是砼必須多方位對稱澆搗，需采用有效技術措施確保曲面穹頂各控制曲面達到設計曲率及在空間工作位置的要求。
[0016]本發明所用到的混凝土采用高性能混凝土，它的特征首先是具有良好的耐久性、耐熱性并且施工方便。免振搗自密實混凝土是具有高度流動性、勻質性、體積穩定性和抗離析性能的混凝土，在自重的作用下，不需任何密實成型措施，就能通過鋼筋的稠密區而不留下任何孔洞自動充滿整個模腔，完成混凝土澆筑施工。由于在配制的過程中添加了聚丙烯纖維，使得混凝土在斷裂韌性上得到很大的提升，收縮性能可控制在規范要求的范圍之內。由于混凝土內部結構更為密實，其抗氯離子滲透和硫酸鹽腐蝕的性能非常突出，特別適合在超高層建筑、大跨度建筑工程中使用。
【主權項】
1.一種鋼筋混凝土腔室壁板格構旋轉曲面穹頂結構，包括外環梁、內環梁，其特征在于:外環梁的相對兩端連接有嵌固外環梁的豎向拱形壁板，設有內環梁時，豎向拱形壁板的中部與內環梁連接嵌固，豎向拱形壁板采用對稱設置方式，與豎向拱形壁板相交叉的位置設置有法向環形壁板，法向環形壁板與豎向拱形壁板交叉分割嵌固形成似楔形的板式格構空間，曲面殼板按上中下層分別與法向環形壁板、豎向拱形壁板分層連接嵌固，形成板式格構封閉腔室，曲面殼板與法向環形壁板、豎向拱形壁板相交處設有暗梁，曲面殼板在法向環形壁板暗梁中通過，法向環形壁板暗梁在豎向拱形壁板暗梁中通過，所有殼板、暗梁均通過暗柱連成一個整體，外環梁邊界處設置有加強結構。
【專利摘要】本發明涉及一種鋼筋混凝土腔室壁板格構旋轉曲面穹頂結構，解決了中間不設柱子的超大跨度建筑的應用，外環梁的兩端連接有嵌固外環梁的豎向拱形壁板，豎向拱形壁板采用對稱設置方式，與豎向拱形壁板相交叉的位置設置有法向環形壁板，法向環形壁板與豎向拱形壁板交叉分割嵌固形成似楔形的板式格構空間，曲面殼板分別與法向環形壁板、豎向拱形壁板連接嵌固，形成板式格構封閉腔室，法向環形壁板與豎向拱形壁板交叉處設置暗梁，該空間旋轉曲面穹頂抗力體系的剛度、整體性、穩定性極好，抗震能力強，滿足鋼筋混凝土結構超大跨度空間強度、剛度、穩定協調統一要求。
【IPC分類】E04B7/10
【公開號】CN105484410
【申請號】CN201610013871
【發明人】劉珺, 初志娜, 李野
【申請人】李曉平
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2016年1月11日