[其他]大跨度空心筒拱屋頂及其建筑方法

在審

• 申請號: 101987000001842
• 申請日: 1987-03-14
• 公開（公告）號: CN1003723B
• 公開（公告）日: 1989-03-29
• 發明（設計）人: 閻石鈐;萬福章;閻石城
• 申請（專利權）人: 閻石鈐
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所
• 代理人: 錢惠蓮

大跨混凝土簡拱單元由若干雙工截面的預制拱板及兩個空心長方體邊梁組成；中跨度時則僅由空心長方體組成；在構件接縫中填入抗壓材料形成整體。雙工形構件由就室內地坪疊澆的薄板組件膠結成形。其可移式支架兼用于預制拼裝及裝修；易拆改成屋架。構件的構造特點，能兼承重、圍護、隔熱及雙向壓力自防水功能：其空腔似吊頂，易置聲、光、空調設備：其內表面易貼輕塑板材，兼音質、裝飾及保溫處理。適用于各類大跨工民建筑。

本發明技術領域屬拱形屋頂。

大（中）跨度的建筑物，在現代工業和民用領域的應用正日趨廣泛，流行的屋頂結構型式有平板網架、懸索、薄殼;尚有拱、剛架、充氣膜及它們的結合體等。有橋吊的中跨度廠房或倉庫則常用桁板體系、T形板、V形折板及鞍形殼等。

如所周知，上列各類現有技術均具有各自的某些優點，然而用之形成建筑物全部功能的總造價、維修費及能耗均較高;總工期亦較長;隨跨度之增大，各項費用及技術難度將急劇上升。在不容忽視的安全與美學方面亦各有不同程度顧忌;再者，材料供應和施工技術設備條件，也常限制它們的應用。

采用被認為先進的網架或懸索時，為降低荷載和造價，往往用木檁和木望板，由于鋼管或鋼索的年久銹蝕及耐火性低;木基層的可燃、蟲蛀、朽爛均可能危及安全;又由于木基層質輕且不易連接得很牢固，故抗颼風掀頂能力很差。大跨度平的或中凹的屋頂在暴雨或大雪情況下，因嚴重超載而塌毀的情況，于世界范圍內已不乏實例。

網架重心高且水平方向為剛性平板，故地震時柱（一般很高）和基礎低面的力矩較大;懸索的鋼筋混凝土支承環本身位置高，重量很大而剛度卻很小，故傳給柱和基底的地震力矩亦較大，且墻面高大，故風載對它們的下部結構影響均較大。

結構用的鋼管、鋼索和薄壁型鋼等，如同木材和鋁合金瓦一樣在我國尚不能普遍地大量供應，網架或懸索下若不吊頂，則欠美觀;吸音不易處理;照明及空調及音響設備不易妥善安放;而且網架下弦以上巨大的無效結構空間必然會增大空調能耗。反之，若為了美觀與節能，滿吊保溫頂棚，則不僅其本身耗費很多工時和材料，而且因增大荷載，使結構用材料明顯增多。如果采用混凝土屋面基層，雖然在安全、耐久方面較木基層為優，但結構將明顯地增加鋼材和混凝土的用量，且吊頂工序常須搭設滿堂腳手架，既費工又費時。懸索結構雖然其鋼索用鋼量不大，但是其支承環卻須耗用大量的鋼材、模板、混凝土及工時，其總自重并不很輕。網架或懸索上較為合理的輕質保溫、防水及圍護材料均較昂貴且材源欠豐;隔音效果也差;其墻體、立柱和基礎亦須耗用較多工料。

大跨度的網架或懸索結構下既使作吊頂，其室內空間在許多情況下仍不能被充分利用，且四周墻體面積又較高大;屋面及墻面之熱阻因構造與造價關系常不便作得很充分，故空調耗能費用額巨。

網架或懸索結構對施工技術及設備條件要求均較高，尤其是當跨度較大的情況。各道工序所完成的建筑、結構功能均較單一，互相關系為簡單迭加，故工序繁多。又由于許多工序須待上一道工序全部完成后才能開始，不易同時作業，且總工作量較大，故總工期長。再者，懸索中間凹下而形成的外立面和室內景觀尚不為大多數人所樂于接受。國外有將網架桿件及節點鍍銅或鍍鉻以求美觀和耐久，但其所造價過于昂貴。

不言而喻，鋼或木結構的維修工作量大，壽命較短。

大（中）跨度情況下，平面結構諸如桁架、肋拱及剛架的出平面穩定性及抗震能力均較差，自重大，經濟性較空間網架、懸索更差。

T形板、V形折板及鞍形殼的跨度很有限，如超過30M時，運輸、吊裝均感困難，耗材亦多。T形板和鞍形殼的模板較麻煩。V形板之保溫防水處理亦不甚簡單，且其內外表面積均大，不利于節能。

充氣薄膜則由于其巨大的能耗，較低的安全性與舒適性，很高的維修費，故至今尚不能被視為永久性的結構方案。

各種材料作成的球形殼雖可作到很大跨度，但其模板或支架工程艱巨;空間利用率很低;音質處理花費很大;就美學觀點而言，圓形或多邊形平面所對應的立面均缺乏壯觀之感。其應用范圍亦狹窄。