专利名称：拱形桁架屋面大板的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种拱形桁架屋面大板，该板适于在各种仓库和工业厂房的屋盖上应用。
一般工业厂房和仓库的屋盖结构，传统的作法是在钢筋混凝土屋架或钢屋架的上弦杆上，放置大型屋面板做找平层、隔气层、保温层，再做找平层和防水层，这种作法的弊病是，传热系数太大，屋盖保温性能差，不符合建筑节能的要求；其次，这种屋盖的屋架和屋面板是两种独立构件，屋面板作为荷载加在屋架上，浪费了结构材料，增加了屋盖荷载，以钢屋架为主要承重结构的屋盖自重约为3.80KN/M2，以钢筋混凝土屋架为主要承重结构的屋盖自重约为4.30KN/M2；另外，屋盖上的天窗构造复杂，造型欠佳，采光不匀；屋盖工序多，高空作业量过大，施工麻烦；保温层和防水层质量难以控制，造价过高；对于非保温的工业建筑屋盖结构，其缺点与上述情形类似；由此看来，传统作法的工业建筑屋盖结构的弊病是很大的。建筑界人士提出了许多改进工业建筑屋盖结构的措施，但是，至今尚未得到满意的解决；近期以来，哈尔滨市在工业建筑屋盖结构上，正在推广应用拱形屋面大板，该板的上弦拱形板在结构构造方面采用了不同的处理方法，构成了三种拱形屋面大板，即非保温拱形屋面大板，陶粒混凝土保温拱形屋面大板，节能拱形屋面大板，这三种拱形屋面大板安装成的工业建筑屋盖结构，比传统的作法是有了很大的改进，但是，仍存在一种严重的通病，就是屋面大板的边肋，浇注混凝土难度大，进度慢，而且质量难以保证；原因是，这种板采用叠屋生产工艺，要求模板制作和架设的偏差很小，当模板向左偏了1厘米，则大板的左边肋偏大了1厘米，右边肋偏小了1厘米，势必又影响到制作下块板的尺寸，但是，由于屋面大板的构件大，使模板施工偏差很小是难以做到的；同时，屋面大板的边肋厚度只有4厘米，如产生模板施工偏差稍大些，造成某边肋的厚度更小，边肋的跨中部位高度又很高，一般在1.10米至1.6米，又有纵横方向钢筋的拦阻，混凝土很难浇注，振捣力稍大，便会胀模，即使工人放慢施工速度，小心细致的操作，仍难免存在较多的蜂窝，麻面和露筋或大孔洞的质量弊病；由此认为这种屋面大板的优点虽较多，且突出，但是存在的这一弊病也是严重的，对该板的推广应用受到了很大的影响。
本实用新型的目的，在于提出一种拱形桁架屋面大板，这种板可以成功地解决了拱形屋面大板在叠层生产中的弊病，其优点是第一，“板架合一”的和拱形桁架为边肋的板式结构，结构性能好；第二，叠屋生产，边肋桁架的腹杆为小号型钢或预制混凝土小型杆件，能确保边肋的制作尺寸，同时，保证了边肋桁架的质量，施工方便，进度快；第三，可以设计制作成非保温屋面大板、保温屋面大板和节能屋面大板；当为节能屋面大板时，其传热系数可以达到和超过国家提出的第二步建筑节能目标的技术指标；第四，屋面大板的上弦拱形板上设有天窗孔，光照均匀充足，室内空间开阔敞亮；第五，保温层和防水层的质量能够得到保证；第六，屋盖自重轻，结构材料省，造价低；从以上优点看来，拱形桁架屋面大板的屋盖结构是一种理想的多功能的工业建筑屋盖结构。
本实用新型的主要技术内容，该拱形桁架屋面大板的上弦为二次抛物线拱形板，在上弦拱形板两侧设置钢筋混凝土边肋桁架，桁架腹杆是预制钢筋混凝土杆件或小号型钢，适合于屋面大板的重叠生产工艺；当是非保温屋面大板，其上弦拱形板为单层钢筋混凝土受力板；当是保温屋面大板，其上弦拱形板断面由三层构成，即下层是钢筋混凝土受力板，中间层为一般保温层，上层为水泥砂浆找平层；当是节能屋面大板，其上弦拱形板断面也由三层构成，即下层是钢筋混凝土受力板，中间层为高效保温层，上层为配有构造钢筋的细石混凝土找平层，找平层用轻质混凝土肋和钢筋连接于下层板上；上弦拱形板两端支承在拱脚梁上；屋面大板是采用重叠生产的施工工艺，钢筋混凝土桁架应稍向内侧倾斜，桁架下弦杆外侧边配置后张预应力钢筋，预应力钢筋的两端锚固在拱脚梁上，从而形成了拱形桁架屋面大板。该板跨度为12米至36米，板宽一般为3000MM-3600MM，钢筋混凝土拱形下层板厚为45MM-65MM；将屋面大板逐块起吊拼装在屋顶上，板的天窗孔、拼接缝和端头应进行构造与保温处理，然后，铺设防水层，便成由拱形桁架屋面大板组成的屋盖结构。
本实用新型的技术效果在于，拱形桁架屋面大板的最大距度可达36米，大中小型仓库和大中小型工业厂房的非保温屋盖、保温屋盖和节能屋盖均可应用；用该板安装成的节能屋盖结构，其传热系数很小KR≤0.37W/M2·K，比国家提出在哈尔滨地区第二步建筑节能目标KR≤0.51W/M2·K的指标还要小得多，节省了大量冬季采暧煤耗量，而且，冬季劳动环境也改善了；屋面大板两侧的边肋桁架，其腹杆采用小号型钢或预制钢筋混凝土小型杆件，施工简单方便，进度快，同时，能精确地控制边肋桁架的施工尺寸，保证了混凝土强度达到设计要求，消除了过去的拱形屋面大板边肋构件不易避免的质量弊病；拱形桁架屋面大板除具有上述独特的技术效果外，还保留着过去非拱形桁架形式的拱形屋面大板之突出优点，如板架合一“的屋盖结构，结构性能好，整体性好，抗震性强；能节省大量结构材料，自重轻；叠屋浇注混凝土生产工艺是先进的；当是节能拱形桁架屋面大板，其保温层采用以塑料薄膜袋装的膨胀珍珠岩为主，板端采用少量苯板，这样，保温层不会由于板面受雨淋或防水层漏水而导致保温层含水量的提高，这就保证了屋盖结构保温层的保温性能；另外，防水层铺设在坚硬的上弦拱形板面上，加之保温层是干燥的，屋面防水层不会产生粘结不牢、气鼓、气泡和裂缝等现象，从而保证了防水层的质量；屋面大板的厂房空间开阔，光照充足、均匀、敞亮，工作环境舒畅，使用效果好；拱形桁架屋面大板的屋盖结构造价低，比传统工业建筑屋盖结构降低造价约31％。
图1为本实用新型的结构示意图；图2左边半跨为本实用新型正面图，右边半跨为本实用新型纵剖面图；图3为本实用新型横剖面图；L板长、B板宽、h拱形下层板厚、1预应力钢筋、2拱形下层板、3拱形下层板纵肋、4保温层、5找平层、6轻质混凝土肋、7桁架下弦杆、8桁架竖腹杆、9桁架斜腹杆、10拱脚梁、11预应力钢筋锚固件、12吊钩、13天窗孔。
实现本实用新型的最佳方案如图示，拱形桁架屋面大板的主筋为后张预应力钢筋1，板宽B一般为3米，板长L在12米至36米，上弦拱形板为二次抛物线曲面，矢高为L/18～L/15，在上弦拱形板两侧设置边肋桁架，桁架下弦杆7是钢筋混凝土受拉杆，断面高度为200MM-260MM，桁架竖腹杆8是预制钢筋混凝土杆，断面一般为40MM×100MM，桁架斜腹杆9，一般是小号型钢；当为非保温屋面大板，其上弦拱形板为单层钢筋混凝土受力板，板厚约为45MM-65MM；当为保温屋面大板，其上弦拱形板断面由三层构成，即拱形下层板2为钢筋混凝土受力板，中间层为一般保温层4，上层为M7.5～M10的水泥砂浆找平层5，厚度为20MM-25MM；当为节能屋面大板，其上弦拱形板断面也由三层构成，即拱形下层板2也为钢筋混凝土受力板，中间为高效保温层4，一般采用塑料薄膜袋装的膨胀珍珠岩，厚度约为180MM，上层为配有构造钢筋的细石混凝土找平层5，细石混凝土强度等级为C25，厚度为25MM，并用轻质骨料混凝土肋6和钢筋牢固连接于拱形下层板2上，形成拱形上弦板为整体断面；拱形下层板2的厚度一般为45MM-65MM，拱形下层板纵肋3厚度为40MM，高度约为200MM，拱脚梁10厚度一般为200MM-260MM，屋面大板的混凝土强度等级为C80-C40；预应力钢筋锚固件11宜采用通用设计图，吊钩12为工级钢筋，天窗孔13直径为1000MM；拱形桁架屋面大板起吊拼装在屋顶上后，对板的天窗孔，拼接缝和端头应进行构造和保温处理，然后，铺设屋面防水层。以上技术方案为最佳。
拱形桁架屋面大板采用叠层制作的施工工艺，第一步，按屋面大板边肋桁架的设计要求，预先制作好钢筋混凝土竖腹杆8和小号型钢斜腹杆9；第二步，根据屋面大板设计图，制作胎模和模板，胎模表面抹水泥砂浆，待水泥砂浆强度达到M5后，才能在胎模上浇注混凝土；同时，制作拱形下层板2模板、拱形下层板纵肋3模板、桁架下弦杆7模板和拱脚梁10模板；第三步，铺设和绑扎钢筋及浇注混凝土，方法是在胎模两侧表面铺放塑料薄膜，按图示铺设边肋桁架下弦杆7，拱形下层板纵肋3和拱脚梁10的钢筋，并绑扎这些钢筋，然后，铺放预先制作完的桁架竖腹杆8和桁架斜腹杆9，腹杆两端的锚固筋分别与下弦杆7及纵肋3的钢筋交错搭接和绑扎牢固，并固定好吊钩12与妥善支撑模板，其后，浇注这些板和杆件的混凝土，并震捣密实；随即制作拱形下层板2，方法是在胎模的上表面铺放塑料薄膜，其上放置拱形下层板2的钢筋和绑扎这些钢筋，浇注和震捣混凝土，板面抹平；当是非保温拱形桁架屋面大板，这拱形下层板2就是上弦拱形板，至此，可以进行混凝土养护。
对于保温的和节能的拱形桁架屋面大板的施工工序还有第四步，当是保温屋面大板，即在拱形下层板2上表面铺一般保温层4，其上做水泥砂浆找平层5；当是节能屋面大板，在拱形下层板2上表面，砌置轻质混凝土肋6和铺设高效保温层4，其上放置找平层5的构造钢筋，绑扎这些钢筋，并与拱形下层板2伸出的连接筋绑牢，浇注找平层5的细石混凝土和震捣密实；然后，进行屋面大板的混凝土养护。
非保温的、保温的或节能的屋面大板，当制作完的这块屋面大板的混凝土养护至强度达到70％后，在其上表面，采用相应相同的上述步骤和方法，制作第二块屋面大板，依次类推，可以叠层生产6块至9块屋面大板，叠层浇注最后一块屋面大板的混凝土养护至设计强度等级以后，用千斤顶张拉预应力钢筋1，由下至上的逐块张拉，预应力钢筋1的两端锚固件11妥善锚固牢，这样，拱形屋架屋面大板制作完。
用拱形屋架屋面大板吊装在仓库或厂房的屋面上后，对大板的天窗孔、拼接缝和端头进行结构构造和保温处理，然后，在整个建筑物屋面上铺设防水层；这样，由拱形桁架屋面大板构成的工业建筑屋盖结构便施工完毕。
权利要求1，一种拱形桁架屋面大板，其特征在于该板的上弦拱形板的轴线为二次抛物线形式，上弦拱形板支承在拱脚梁上，两侧设置钢筋混凝土边肋桁架，桁架腹杆为预制钢筋混凝土杆件或小号型钢，桁架下弦杆为钢筋混凝土受拉杆，其外侧边配置后张预应力钢筋，并锚固在拱脚梁上，构成拱形桁架屋面大板整体结构。
2，根据权利要求1所述拱形桁架屋面大板，其特征在于该板的上弦拱形板为单层钢筋混凝土受力板，这构成拱形桁架屋面大板为非保温的。
3，根据权利要求1所述拱形桁架屋面大板，其特征在于该板的上弦拱形板的断面由三层组成，即下层为钢筋混凝土受力板，中间层为一般保温层，上层为水泥砂浆找平层，这构成拱形桁架屋面大板为保温的。
4，根据权利要求1所述拱形桁架屋面大板，其特征在于该板的上弦拱形板的断面由三层组成，即下层为钢筋混凝土受力板，中间层为高效保温层，上层为配有构造钢筋的细石混凝土找平层，找平层用轻质混凝土肋和钢筋连接于下层板上，组成上弦拱形板整体断面，这构成拱形桁架屋面大板为节能的。
专利摘要本实用新型为一种拱形桁架屋面大板，是“板架合一”和后张预应力钢筋混凝土的板式结构，跨度可达36米，能制作成非保温的、保温的和节能的屋面大板，适于各种跨度的仓库、厂房等屋盖上应用；屋面大板的上弦拱形板两侧设置边肋桁架，其腹杆为预制钢筋混凝土杆或小号型钢，适于叠层生产；该板结构新颖，保温性能特好，自重很轻，抗震性强，制作工艺先进；室内光照均匀充足和开阔敞亮、造价低，经济和社会效益突出。
文档编号E04C2/04GK2248738SQ95205918
公开日1997年3月5日 申请日期1995年3月21日 优先权日1995年3月21日
发明者张慧文, 齐秀增 申请人:张慧文, 齐秀增