三维曲面砖拱拼接单元、三维曲面拱顶系统及制作方法

本发明涉及装配式拱顶，特别是涉及一种三维曲面砖拱拼接单元、三维曲面拱顶系统及制作方法。

背景技术：

1、现有的三维曲面砖拱系统主要以烧结砖砌筑的方式来实现。需要精确的测量和精细的砌筑技术，以确保砖砌的精度和结构的完整性。此外，在砌筑过程中，还需要注意砖砌的紧密程度，以确保砖砌的牢固性。以砌筑方式来实现的三维曲面砖拱，整体质量大、空间尺度受限、边界受力需额外加固。

2、现有的三维曲面砖拱系统也存在以干挂系统来实现。在干挂系统中每块砖均需金属件与龙骨相连，构件多，整体重量较大。为实现完美曲面，需高精度细分，模块小、数量多、造价高。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种三维曲面砖拱拼接单元、三维曲面拱顶系统及制作方法，以解决上述现有技术存在的问题，结构简单、施工便捷、整体性好、曲面平滑、精度高、自重轻、有效降低成本。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供了一种三维曲面砖拱拼接单元，包括：三维曲面砖拱本体、多个软性连接件和龙骨框架，所述三维曲面砖拱本体包括三维曲面砖体和uhpc高强度混凝土浇筑体，所述三维曲面砖体为多个砖体拼砌而成的三维曲面，且各所述砖体之间设置有填充间隔，所述uhpc高强度混凝土浇筑体用于一体浇筑于所述三维曲面砖体的外侧和各所述填充间隔；各所述软性连接件的底端埋设固定于所述三维曲面砖拱本体的顶部；所述龙骨框架的顶部用于与混凝土主体结构连接，所述龙骨框架的底部用于与各所述软性连接件远离所述三维曲面砖拱本体的一端连接。

4、优选的，所述砖体的外侧设置有u型燕尾槽，所述u型燕尾槽与所述填充间隔连通，所述u型燕尾槽包括第一竖槽、第二竖槽和横槽，所述横槽设置于所述砖体一侧的底部且与所述砖体的底面连通，所述第一竖槽的底部与所述横槽的一端连通，另一端与所述砖体的顶面连通，所述第二竖槽的底部与所述横槽远离所述第一竖槽的一端连通，另一端与所述砖体的顶面连通。

5、优选的，所述uhpc高强度混凝土浇筑体包括第一浇筑体、第二浇筑体和第三浇筑体，所述第一浇筑体、所述第二浇筑体和所述第三浇筑体一体浇筑形成且均为浇筑uhpc高强度混凝土而成，所述第一浇筑体设置于所述填充间隔内以将相邻的所述砖体进行连接，所述第二浇筑体浇筑于所述u型燕尾槽内，所述第三浇筑体浇筑于所述三维曲面砖体外侧。

6、优选的，所述第三浇筑体的厚度为20-30mm。

7、优选的，还包括多个uhpc加强包裹件和多个连接螺栓，所述软性连接件的顶部设置有连接孔，所述uhpc加强包裹件浇筑包裹于所述软性连接件凸出所述uhpc高强度混凝土浇筑体的部分且与所述uhpc高强度混凝土浇筑体相融固定连接，所述连接螺栓穿过所述连接孔与所述龙骨框架固定连接，所述连接孔的直径大于所述连接螺栓的直径。

8、优选的，所述龙骨框架为双向的方钢管焊接而成。

9、优选的，还包括多个金属吊杆，所述金属吊杆的底端用于与所述龙骨框架固定连接，所述金属吊杆的顶端用于与所述混凝土主体结构固定连接。

10、优选的，所述金属吊杆的顶端与所述混凝土主体的连接方式为穿结构板固定、预埋件焊接固定或者后置膨胀螺栓固定。

11、本发明还提供了一种三维曲面拱顶系统，包括多个如上任一项所述的三维曲面砖拱拼接单元。

12、本发明还提供了一种如上所述的三维曲面拱顶系统的制作方法，包括以下步骤：

13、s1：在构件厂的水平场地内铺设大模具底板，在大模具底板上搭建cnc雕刻的筋板形成模具；

14、s2、在所述模具上按设计的排砖方案拼砌各所述砖体，相邻的所述砖体之间固定橡胶条以使各所述砖体之间形成填充间隔；

15、s3、预埋软性连接件，在所述砖体远离所述模具的一侧及各所述砖体之间逐层浇筑uhpc高强度混凝土形成所述uhpc高强度混凝土浇筑体；

16、s4、将所述软性连接件连与龙骨钢架进行连接；

17、s5、在所述uhpc高强度混凝土浇筑体完全凝固后，吊起龙骨钢架进行脱模，脱模后去除橡胶条，清理所述砖体表面的漏浆；

18、s6、将完成的三维曲面砖拱拼接单元运输到需要安装的位置，将所述龙骨框架与所述混凝土结构主体进行连接。

19、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

20、本发明提供了一种三维曲面砖拱拼接单元、三维曲面拱顶系统及制作方法，包括多个砌体拼砌形成三维曲面砖体，并通过在各砌体之间的填充间隔和砌体的外侧进行浇筑uhpc高强度混凝土形成uhpc高强度混凝土浇筑体，从而通过uhpc高强度混凝土浇筑体将各个砌体连接成一个整体形成三维曲面砖拱本体，将三维曲面砖拱本体通过多个软性连接件与龙骨框架进行连接，再将龙骨框架与混凝土主体结构进行连接，结构简单，整体性更好，施工更为便捷，曲面平滑、精度高、自重轻，有效降低成本。

技术特征：

1.一种三维曲面砖拱拼接单元，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的三维曲面砖拱拼接单元，其特征在于：所述砖体的外侧设置有u型燕尾槽，所述u型燕尾槽与所述填充间隔连通，所述u型燕尾槽包括第一竖槽、第二竖槽和横槽，所述横槽设置于所述砖体一侧的底部且与所述砖体的底面连通，所述第一竖槽的底部与所述横槽的一端连通，另一端与所述砖体的顶面连通，所述第二竖槽的底部与所述横槽远离所述第一竖槽的一端连通，另一端与所述砖体的顶面连通。

3.根据权利要求2所述的三维曲面砖拱拼接单元，其特征在于：所述uhpc高强度混凝土浇筑体包括第一浇筑体、第二浇筑体和第三浇筑体，所述第一浇筑体、所述第二浇筑体和所述第三浇筑体一体浇筑形成且均为浇筑uhpc高强度混凝土而成，所述第一浇筑体浇筑于所述填充间隔内以将相邻的所述砖体进行连接，所述第二浇筑体浇筑于所述u型燕尾槽内，所述第三浇筑体浇筑于所述三维曲面砖体外侧。

4.根据权利要求3所述的三维曲面砖拱拼接单元，其特征在于：所述第三浇筑体的厚度为20-30mm。

5.根据权利要求1所述的三维曲面砖拱拼接单元，其特征在于：还包括多个uhpc加强包裹件和多个连接螺栓，所述uhpc加强包裹件浇筑包裹于所述软性连接件凸出所述uhpc高强度混凝土浇筑体的部分且与所述uhpc高强度混凝土浇筑体相融固定连接，所述软性连接件的顶部设置有连接孔，所述连接螺栓穿过所述连接孔与所述龙骨框架固定连接，所述连接孔的直径大于所述连接螺栓的直径。

6.根据权利要求1所述的三维曲面砖拱拼接单元，其特征在于：所述龙骨框架为双向的方钢管焊接而成。

7.根据权利要求5所述的三维曲面砖拱拼接单元，其特征在于：还包括多个金属吊杆，所述金属吊杆的底端用于与所述龙骨框架固定连接，所述金属吊杆的顶端用于与所述混凝土主体结构固定连接。

8.根据权利要求7所述的三维曲面砖拱拼接单元，其特征在于：所述金属吊杆的顶端与所述混凝土主体的连接方式为穿结构板固定、预埋件焊接固定或者后置膨胀螺栓固定。

9.一种三维曲面拱顶系统，其特征在于：包括多个如权利要求1~8任一项所述的三维曲面砖拱拼接单元。

10.一种如权利要求9所述的三维曲面拱顶系统的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种三维曲面砖拱拼接单元、三维曲面拱顶系统及制作方法，涉及装配式拱顶技术领域，包括：三维曲面砖拱本体、多个软性连接件和龙骨框架，三维曲面砖拱本体包括三维曲面砖体和UHPC高强度混凝土浇筑体，三维曲面砖体为多个砖体拼砌而成的三维曲面，各砖体之间设置有填充间隔，UHPC高强度混凝土浇筑体用于一体浇筑于三维曲面砖体的外侧和各填充间隔；各软性连接件的底端埋设固定于三维曲面砖拱本体的顶部，顶端用于与龙骨框架的底部连接；龙骨框架的顶部用于与混凝土主体结构连接，本发明对砖体进行UHPC高强度混凝土浇筑反打形成装配式预制件，结构简单、施工便捷、整体性好、曲面平滑、精度高、自重轻、有效降低成本。

技术研发人员：方云飞,梁增贤,张伟,胡勇,张冬旭
受保护的技术使用者：清华大学建筑设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/6