專利名稱：鋼管裝配剪力鍵大、中跨度屋頂空腹保溫隔熱結(jié)構(gòu)及施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑結(jié)構(gòu)，特別是一種應(yīng)用于大、中跨度建筑屋頂?shù)匿摴苎b配剪力鍵大、 中跨度屋頂空腹保溫隔熱結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
利用空氣間層增加建筑墻面和屋面的熱阻，是建筑保溫隔熱中經(jīng)常采用的措施之一。
傳統(tǒng)的建筑屋面常采用架空隔熱層做法如圖1所示，該方法在結(jié)構(gòu)層上支磚墩，磚墩上 擱置預(yù)制小板，在預(yù)制小板與結(jié)構(gòu)層之間形成了空氣層以達(dá)到隔熱之效果。磚砌支墩及其上 的預(yù)制隔熱小板不成為結(jié)構(gòu)構(gòu)件，僅僅是為了形成架空的空腔以達(dá)保溫隔熱之目的。此時(shí)磚 砌支墩及其上的預(yù)制小板對(duì)結(jié)構(gòu)層而言是外加的荷載，特別是結(jié)構(gòu)層的厚度隨著跨度的增加 而需加厚，從而增加荷載。這種做法存在的問題是首先它不適用于上人屋面；其次，隨著 使用年份的增加，預(yù)制小板多有斷裂、毀壞等SL象；再者，小磚墩及其上的預(yù)制小板增加了 結(jié)構(gòu)層的負(fù)荷量。屋頂作為主要的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，除了肩負(fù)著保溫隔熱的作用之外，還起著更為 重要的防水、防滲的作用。傳統(tǒng)的架空層屋面只在結(jié)構(gòu)層上設(shè)有一道防水層，該道防水層隨 著使用年份的增加，要行翻修或檢修，在檢修前需首先拆除預(yù)制小板和磚支墩，這無疑增加 了檢修的費(fèi)用和周期。目前屋頂?shù)臐B水、漏水是工程技術(shù)人員力圖徹底解決又仍未完成的一 大難題。特別是在大、中跨度的屋面中，既要達(dá)到保溫隔熱，又要防止屋頂?shù)臐B水、漏水， 這些問題一直困擾著建筑技術(shù)領(lǐng)域。
眾所周知，隨著結(jié)構(gòu)跨度的增加，為了滿足變形的要求，結(jié)構(gòu)的高度也相應(yīng)地增加，從 結(jié)構(gòu)受力的角度來看，增加結(jié)構(gòu)的高度可以使結(jié)構(gòu)承受更大的彎矩，試想，在中、大跨度的 屋頂結(jié)構(gòu)中采用空腹結(jié)構(gòu)可以減少材料的用量，提高結(jié)構(gòu)的承載效率。但是空腹結(jié)構(gòu)的力學(xué) 分析表明，隨著結(jié)構(gòu)高度的增加，整體彎曲變形減小而剪切變形則逐步增加。因此，僅從結(jié) 構(gòu)受力合理的角度來說，空腹結(jié)構(gòu)存在一個(gè)合理的高度，使得結(jié)構(gòu)的剛度最大。此外，空腹 結(jié)構(gòu)的高度(此高度影響空氣間層的厚度)還受到其它因素如建筑要求、施工便捷等的制約。
從建筑熱工的知識(shí)我們知道，熱量的傳遞主要通過三個(gè)途徑， 一為導(dǎo)熱，二為對(duì)流，三為輻射。在建筑物的屋頂采用空腹夾層結(jié)構(gòu)，在上、下板肋之間形成空氣間層，無疑增加了 建筑屋頂層的總熱阻，但是理論分析表明，空氣間層的熱阻在空氣間層的厚度超過一定量時(shí)， 其熱阻值幾乎不變。也就是說，熱阻值并非隨著空氣間層厚度的增加而增加。為了改善建筑 空腹屋頂?shù)谋馗魺嵝阅埽覀儜?yīng)當(dāng)尋求熱量的對(duì)流以及減少熱量的輻射。
屋頂空腹夾層結(jié)構(gòu)在滿足強(qiáng)度和剛度要求時(shí)，結(jié)構(gòu)的高度不大，通常在1/25 1/30的 跨度左右。以往空腹夾層結(jié)構(gòu)的施工是現(xiàn)澆下層的板肋和上下層板肋之間的剪力鍵，再利用 預(yù)制板或特制的模殼(該模殼不再取出)作為上層板肋的模板澆注上層板肋，形成的空腹夾 層結(jié)構(gòu)具有封閉的空氣間層。由于結(jié)構(gòu)的高度不大，剪力鍵的施工難度較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)的不足而提供一種集建筑結(jié)構(gòu)的跨越功能與建筑保 溫隔熱功能于一體的鋼管裝配剪力鍵大、中跨度屋頂空腹保溫隔熱結(jié)構(gòu)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的鋼管裝配剪力鍵大、中跨度屋頂空腹保溫隔熱結(jié)構(gòu)， 它包括上弦肋板層、下弦肋板層和剪力鍵，其特征是所述的剪力鍵是鋼管剪力鍵，上弦肋板 層包括上弦肋和上弦板，下弦肋板層包括下弦板和下弦肋，下弦板和下弦肋以及豎向鋼管剪 力鍵的下部在頂層樓面通過支模板和鋼筋， 一次性現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土生成一體結(jié)構(gòu)，并且由此 由上弦肋板層和下弦肋板層通過鋼管剪力鍵連接成空腹結(jié)構(gòu)。其特征是鋼管剪力鍵分成上部 鋼管剪力鍵和下部鋼管剪力鍵，裝配的位置設(shè)在剪力鍵高度的中部，上弦肋板層和下弦肋板 層通過鋼管剪力鍵組成結(jié)構(gòu)承力構(gòu)件的一部分與其下的屋面結(jié)構(gòu)層組成共同受力的空腹結(jié) 構(gòu)；上部鋼管剪力鍵和下部鋼管剪力鍵上分別設(shè)有上部剪力鍵鋼管螺紋和下部剪力鍵鋼管螺 紋，并通過開孔螺母連接成整體。開孔螺母可以是六角螺母。
一種鋼管裝配剪力鍵大、中跨度屋頂空腹保溫隔熱結(jié)構(gòu)的施工方法它包括對(duì)空腹結(jié)構(gòu) 采用現(xiàn)澆與預(yù)制相結(jié)合的施工方式，其特征是下弦肋板層的下弦板和下弦肋以及豎向的剪力 鍵是在頂層樓面支承模板、放置鋼筋， 一次性現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土生成，在剪力鍵的頂部預(yù)留出 受力主筋與上弦肋板層的上弦肋連接成整體；由于空腹結(jié)構(gòu)的空腔高度較小，上弦肋板層如 用支模板現(xiàn)澆的方式，模板將無法取出，因此，上弦肋板層的上弦板和上弦肋采用預(yù)制疊合 的施工方法，剪力鍵的頂端預(yù)埋角鋼環(huán)或是一圈耳板用以支承作為上弦板和上弦肋預(yù)制構(gòu)件，待下弦肋板層的下弦板和下弦肋以及剪力鍵達(dá)到確定的設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，將頂面留有抗剪鋼 筋的預(yù)制板擱置于剪力鍵頂端預(yù)埋的角鋼環(huán)或耳板上，調(diào)整剪力鍵預(yù)留出的受力鋼筋，并綁 扎上弦肋板層的上弦板和上弦肋鋼筋，后再澆注混凝土使其與作為上弦板和上弦肋的預(yù)制板 連接成整體，待后澆的混凝土達(dá)到確定設(shè)計(jì)強(qiáng)度以后，拆除下弦肋板層的支承模板，生成整 體受力的空腹結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明將傳統(tǒng)架空層屋面的預(yù)制小板和磚砌支墩改變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)承力構(gòu)件的一部分與其下 的屋面結(jié)構(gòu)層組成共同受力的空腹結(jié)構(gòu)，這樣既保持了原來的建筑保溫隔熱功能又增加了屋 頂結(jié)構(gòu)的剛度和承載能力。
屋頂空腹結(jié)構(gòu)因?yàn)榧袅︽I的高度較小，同時(shí)剪力鍵又是上弦肋板層的支承構(gòu)件，施工較 為復(fù)雜。根據(jù)空腹結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，剪力鍵在其高度中部存有反彎點(diǎn)，為了使空腹結(jié)構(gòu)的施 工便捷，同時(shí)增加空氣間層中空氣的對(duì)流，本發(fā)明將通常的鋼筋混凝土剪力鍵改變?yōu)殇摴苎b 配的剪力鍵，鋼管剪力鍵分成上部和下部，裝配的位置設(shè)在剪力鍵高度的中部，上、下部分 的鋼管通過開孔螺母連接成整體。開孔螺母的作用在于連接上下部的鋼管，同時(shí)將空氣間層 的熱空氣排除屋面。
本發(fā)明在大、中跨度的屋頂中采用空腹結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的架空層結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)受力性能分 析，該空腹結(jié)構(gòu)的整體彎矩轉(zhuǎn)化為上、下肋板的壓、拉軸向力，結(jié)構(gòu)具有更大的剛度。
空腹結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形計(jì)算可以采用通用有限元分析軟件完成，此時(shí)上、下弦肋板層的 板為板殼單元，上、下弦肋板層的肋為空間梁?jiǎn)卧?，連接上、下弦肋板層肋的鋼管剪力鍵為 塊體單元或是空間梁柱單元。當(dāng)空腔的高度較小時(shí)，空腹結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為板的受力特點(diǎn)，以
兩向彎曲變形及兩向彎矩為主；當(dāng)空腔高度較高時(shí)，則主要表現(xiàn)為框架的受力特點(diǎn)，變形以 剪切變形為主，同時(shí)存有兩向的彎曲變形。在豎向荷載作用下，空腹結(jié)構(gòu)的上、下弦肋板層
板主要承受壓力、拉力，當(dāng)然同時(shí)還承受局部彎矩；上、下層肋則為壓彎、拉彎構(gòu)件；鋼管 剪力鍵承受雙向的剪力和小量的雙向彎矩，并且彎矩的反彎點(diǎn)在剪力鍵高度的中間。因此只 要通過合理的計(jì)算，該結(jié)構(gòu)完全可以承受上人屋面等各種荷載的作用。
施工建造方面，空腹結(jié)構(gòu)可以采用現(xiàn)澆與預(yù)制相結(jié)合的施工方式。下弦肋板層的板和肋 以及豎向鋼管剪力鍵的下部分可以在頂層樓面支模板、放置鋼筋， 一次性現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土生成。此時(shí)的下部分鋼管剪力鍵內(nèi)部可以用混凝土填實(shí)。當(dāng)下弦肋板層板、肋混凝土達(dá)到設(shè)計(jì) 強(qiáng)度的70%以后，通過開孔螺母安裝帶鋼板的上部分鋼管剪力鍵，調(diào)節(jié)開孔螺母，使得上部 鋼管剪力鍵所帶的鋼板達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。由于空腹結(jié)構(gòu)的空腔高度較小，上弦肋板層的板和肋 如用支模板現(xiàn)澆的方式，模板將無法取出，因此，上弦肋板層的板和肋采用預(yù)制疊合的施工 方法。將預(yù)制板的上弦板和預(yù)制板的上弦肋擱置于上部分鋼管剪力鍵所帶的鋼板支承板上， 綁扎上弦肋板層的板和肋鋼筋，后再澆注混凝土使其與預(yù)制板連接成整體，待后澆的混凝土 達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度以后，拆除下弦肋板層的支承模板，生成整體受力的空腹結(jié)構(gòu)。
空腹結(jié)構(gòu)的上、下板肋均為結(jié)構(gòu)的組成部分，同時(shí)保存了空腔，從屋頂防水、防滲來看，
這種結(jié)構(gòu)體系具有雙重的防水、防滲防線；剪力鍵連接螺母上所開的孔洞可以將形成的空氣
間層上部的熱空氣排出屋面，上部鋼管剪力鍵出屋面的部分可以做成彎管，以防止雨水的進(jìn) 入。上部剪力鍵鋼管并非每個(gè)均要伸出屋面，可以根據(jù)需要在一個(gè)封閉的空腔內(nèi)設(shè)置兩個(gè)即 可。采用裝配式鋼管剪力鍵可以避免一般混凝土剪力鍵的"螺螄殼里做道場(chǎng)"的困難，同時(shí) 增加了空氣間層中熱空氣的對(duì)流排出功能，提高了屋頂空腹結(jié)構(gòu)的保溫隔熱效果。
應(yīng)當(dāng)指出的是，空腹結(jié)構(gòu)適用于大、中跨度的平屋頂屋面，因?yàn)殡S著屋頂跨度的增加， 結(jié)構(gòu)為了滿足剛度的要求，本身就要求增加結(jié)構(gòu)層的高度。
本發(fā)明根據(jù)空腹夾層結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)和熱傳導(dǎo)理論，發(fā)明了鋼管裝配剪力鍵的屋頂空腹 夾層結(jié)構(gòu)的形式，降低了施工難度，增加了空氣間層的空氣對(duì)流。
建筑物的屋頂作為橫向承力分體系，除了與豎向構(gòu)件，如柱子或剪力墻等連接成整體受 力之外，主要承受豎向荷載的作用。通常情況在相同的豎向荷載下，結(jié)構(gòu)層的高度隨著結(jié)構(gòu) 跨度的增加而增加。傳統(tǒng)的架空隔熱層屋面，在大、中跨度建筑中應(yīng)用，則結(jié)構(gòu)層的高度本 身就比較大，并且由于架空層的存在， 一般不可以用于上人屋面。采用本發(fā)明技術(shù)，將結(jié)構(gòu) 層做成空腹結(jié)構(gòu)，既保持了原來架空的建筑功能，又將原來結(jié)構(gòu)層的整體彎矩轉(zhuǎn)化成了上、 下弦肋板層肋板的軸向力，提高了材料的利用率，大大地提高了屋蓋結(jié)構(gòu)的豎向剛度和承載 能力，同時(shí)從材料總量上省去了原來的架空預(yù)制小板和磚砌支墩。另一方面，通常的防水層 可以做在空腹結(jié)構(gòu)的上弦肋板層上表面，與原先的架空屋面相比，日后的防水層檢修大為簡(jiǎn) 單，同時(shí)空腹結(jié)構(gòu)的上、下弦層部分的上表面均可以根據(jù)需要設(shè)置防水構(gòu)造層，即使下弦肋板層不設(shè)置構(gòu)造防水層，因其為現(xiàn)澆層，本身密實(shí)性較好，也可以起著防水、防滲的功能。 值得一提的是，本發(fā)明采用的裝配鋼管剪力鍵大大地降低了空腹結(jié)構(gòu)的施工難度，同時(shí)增加 了空腔內(nèi)熱空氣的對(duì)流排出功能，提高了屋面的隔熱效果。 本發(fā)明的技術(shù)效果還可以歸納如下-
(1) 本發(fā)明著眼于通過結(jié)構(gòu)的空腹形成獲得建筑節(jié)能效果和防水、防滲的多道防線， 在大、中跨度的屋蓋中采用空腹結(jié)構(gòu)可以集建筑功能與結(jié)構(gòu)受力性能于一體。
(2) 采用鋼管裝配剪力鍵，克服了以往鋼筋混凝土空腹結(jié)構(gòu)中短小的剪力鍵支模和鋼 筋綁扎的困難，提高了施工的速度。
(3) 空腹結(jié)構(gòu)的空氣間層提高了屋面的總熱阻，同時(shí)鋼管裝配剪力鍵的開孔螺母有利 于空氣間層內(nèi)熱空氣對(duì)流排出，提高了屋面的隔熱性能。
(4) 傳統(tǒng)架空層屋面僅有一道結(jié)構(gòu)層，而空腹結(jié)構(gòu)的現(xiàn)澆下弦層板肋和裝配整體上弦 肋板層板肋兩道結(jié)構(gòu)層，增加了屋頂?shù)姆浪⒎罎B防線。
(5) 傳統(tǒng)架空層屋面防水層的維修需將架空層局部或全部拆除，費(fèi)工、費(fèi)時(shí)，而空腹 結(jié)構(gòu)平整的上弦層表面降低了日后防水層的維護(hù)費(fèi)用。


圖1是傳統(tǒng)的架空層屋面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是空腹結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是空腹結(jié)構(gòu)下弦層平面結(jié)構(gòu)圖； 圖4是空腹結(jié)構(gòu)上弦層平面結(jié)構(gòu)圖； 圖5是空腹結(jié)構(gòu)剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6-l是上弦板結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6-2是上弦肋結(jié)構(gòu)示意圖6-3是6-1的B-B剖視圖7是出屋面鋼管裝配剪力鍵的裝配圖； 圖7-1是鋼管剪力鍵上部結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7-2是鋼管剪力鍵下部結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是不出屋面鋼管裝配剪力鍵的裝配圖。
圖中l(wèi).結(jié)構(gòu)層，2.水泥砂漿找平層，3.防水層，4.水泥砂漿找平層，5.預(yù)制隔熱小 板，6.磚砌支墩，7.保溫層，8.架空隔熱層，9.通風(fēng)窗，10.太陽輻射熱，11.輻射 熱，12.室內(nèi)熱量，13.通風(fēng)散熱，14.下弦板，15.下弦肋，16.鋼管剪力鍵，17. 上弦板，18.上弦肋，19.后澆混凝土， 20.梅花形布置抗剪鋼筋，21.支承板，22.上部 剪力鍵鋼管螺紋，23.上部剪力鍵栓釘，24.開孔螺母，25.下部剪力鍵鋼管螺紋，26.下 部剪力鍵栓釘，27.封板，上部鋼管剪力鍵28、下部鋼管剪力鍵29。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例
如圖3、圖4、圖5所示，本發(fā)明提供的鋼管裝配剪力鍵大、中跨度屋頂空腹保溫隔熱 結(jié)構(gòu)，它包括上弦肋板層、下弦肋板層和剪力鍵，所述的剪力鍵是鋼管剪力鍵16，上弦肋板 層包括上弦肋18和上弦板17，下弦肋板層包括下弦板14和下弦肋15，下弦板14和下弦肋 15以及豎向鋼管剪力鍵16的下部在頂層樓面通過支模板和鋼筋， 一次性現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土生 成一體結(jié)構(gòu)，并且由此由上弦肋板層和下弦肋板層通過鋼管剪力鍵16連接成空腹結(jié)構(gòu)。如 圖7、圖8所示，鋼管剪力鍵16可分成上部鋼管剪力鍵28和下部鋼管剪力鍵29，裝配的位 置設(shè)在鋼管剪力鍵高度的中部，上弦肋板層和下弦肋板層通過鋼管剪力鍵16組成結(jié)構(gòu)承力 構(gòu)件的一部分與其下的屋面結(jié)構(gòu)層組成共同受力的空腹結(jié)構(gòu)；上部鋼管剪力鍵28和下部鋼 管剪力鍵29上分別設(shè)有上部剪力鍵鋼管螺紋22和下部剪力鍵鋼管螺紋25，并通過開孔螺母 24連接成整體。開孔螺母24可以是六角螺母。
一種鋼管裝配剪力鍵大、中跨度屋頂空腹保溫隔熱結(jié)構(gòu)的施工方法它包括對(duì)空腹結(jié)構(gòu) 采用現(xiàn)澆與預(yù)制相結(jié)合的施工方式，其特征是下弦肋板層的下弦板和下弦肋以及豎向的鋼管 剪力鍵16是在頂層樓面支承模板、放置鋼筋， 一次性現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土生成，在鋼管剪力鍵 16的頂部預(yù)留出受力主筋與上弦肋板層的上弦肋18連接成整體；由于空腹結(jié)構(gòu)的空腔高度 較小，上弦肋板層如用支模板現(xiàn)澆的方式，模板將無法取出，因此，上弦肋板層的上弦板17 和上弦肋18采用預(yù)制疊合的施工方法，鋼管剪力鍵16的頂端預(yù)埋角鋼環(huán)或是一圈耳板用以支承作為上弦板17和上弦肋18預(yù)制構(gòu)件，待下弦肋板層的下—弦板14和下弦肋15以及鋼管 剪力鍵16達(dá)到確定的設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，將頂面留有抗剪鋼筋的預(yù)制板擱置于鋼管剪力鍵16頂端 預(yù)埋的角鋼環(huán)或耳板上，調(diào)整鋼管剪力鍵16預(yù)留出的受力鋼筋，并綁扎上弦肋板層的上弦 板17和上弦肋18鋼筋，后再澆注混凝土使其與作為上弦板17和上弦肋18的預(yù)制板連接成 整體，待后澆的混凝土達(dá)到確定設(shè)計(jì)強(qiáng)度以后，拆除下弦肋板層的支承模板，生成整體受力 的空腹結(jié)構(gòu)。
當(dāng)將圖1中的預(yù)制隔熱小板及磚砌支墩改造為結(jié)構(gòu)的一部分后，屋頂?shù)慕ㄖ拭嫒鐖D2 所示。該圖中，上下均為結(jié)構(gòu)層，上層結(jié)構(gòu)板上表面可以設(shè)置防水層，下層結(jié)構(gòu)板的上表面 設(shè)置防水層和保溫層，兩個(gè)結(jié)構(gòu)層中間形成架空隔熱層。
太陽輻射熱一部分被上層結(jié)構(gòu)板反射出去，另一部分穿過上層結(jié)構(gòu)板進(jìn)入架空隔熱層， 由于架空隔熱層一個(gè)單元塊內(nèi)為連通的空腔，建筑屋面邊部單元空腔塊內(nèi)的熱量被自然通風(fēng) 散熱出去，內(nèi)部單元空腔塊的熱空氣流動(dòng)依靠本發(fā)明的裝配鋼管剪力鍵排出屋面，同時(shí)在下 層結(jié)構(gòu)層的上表面設(shè)置的保溫層進(jìn)一步阻隔了熱輻射向建筑室內(nèi)的傳播。
圖2中兩個(gè)結(jié)構(gòu)層以及其上表面的兩道防水層增強(qiáng)了建筑屋頂?shù)姆浪?、防滲能力。 圖3、圖4、圖5表示了空腹結(jié)構(gòu)的組成。在設(shè)計(jì)計(jì)算上，可以采用通用的有限元分析 軟件計(jì)算各個(gè)構(gòu)件的內(nèi)力和變形，計(jì)算模型中，板采用板殼單元，肋采用空間梁?jiǎn)卧?，剪?鍵采用塊體單元或是空間梁柱單元。精確的分析要考慮板殼單元與空間梁?jiǎn)卧墓?jié)點(diǎn)偏心影 響。
圖3中，下弦肋板層結(jié)構(gòu)由下弦肋和下弦板組成，下弦肋可以是圖中的向上翻，也可以 是向下翻，無論是向上或是向下翻，對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析均無大的影響，僅板殼單元與空間梁?jiǎn)?元的偏心方向改變。下弦肋向上翻的建筑效果是頂層室內(nèi)屋頂平整，沒有梁凸出頂棚，但是 增加了下弦肋板層頂面的防水、保溫層的處理難度；下弦肋向下翻，則頂層室內(nèi)頂棚存有規(guī) 則的井字格，同時(shí)下弦層頂面的防水、保溫層處理簡(jiǎn)單。使用者可以根據(jù)具體的要求選擇下 弦肋上翻或下翻的形式。下弦肋板層的板和肋以及鋼管剪力鍵16的下部可以同普通的現(xiàn)澆 混凝土結(jié)構(gòu)一樣， 一次用混凝土澆注成型。鋼管剪力鍵下部29的栓釘因?yàn)槠矫嫖恢迷谙孪?肋兩個(gè)方向的交匯處，并不會(huì)凸出下弦肋的邊緣。待下弦肋板層板和肋達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以后，如圖7、圖7-1、圖7-2所示，通過開 孔螺母24安裝帶支承板21的上部分鋼管剪力鍵28，調(diào)節(jié)開孔螺母24，使得上部鋼管剪力 鍵28所帶的支承板21達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，支承板21可以是鋼板。
擱置上弦板17、上弦肋18于鋼管剪力鍵上部支承板上，上弦板17、上弦肋18的板面 應(yīng)配置抗剪鋼筋，以增強(qiáng)與后澆混凝土的共同工作能力。如圖6-1、圖6-2、圖6-3所示， 上弦板17和上弦肋18為預(yù)制板結(jié)構(gòu)。上弦板17的主筋應(yīng)該伸出四周與后澆混凝土上弦層 兩向肋拉結(jié)成整體。
當(dāng)將預(yù)制板擱置到位后，綁扎上弦板17和上弦肋18的鋼筋，再澆注后澆混凝土 (如圖 5)，待該后澆混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，拆除支承下弦層的模板，空腹結(jié)構(gòu)成型，整體結(jié)構(gòu)共 同工作。之后鋪設(shè)上弦肋板層上表面的防水層3。
裝配鋼管剪力鍵16并非每個(gè)均要伸出屋面排氣，可以在建筑屋頂內(nèi)部一個(gè)封閉空腔內(nèi) 設(shè)置兩個(gè)即可，其它采用圖8不出屋面的裝配鋼管剪力鍵。
應(yīng)該注意的是，下弦肋板層上表面的防水層3和保溫層7要在預(yù)制板擱置前施工完成， 否則以后將無法施工。
本發(fā)明的具體實(shí)施方式
可以分為設(shè)計(jì)計(jì)算和施工制作兩大步驟。
設(shè)計(jì)計(jì)算首先進(jìn)行上、下弦層梁肋的劃分，通常為了減小梁肋的截面尺寸，梁肋的網(wǎng) 格長度取1000 1800mm為宜，其次確定空腹結(jié)構(gòu)的高度，該高度指上弦肋板層梁肋中心到 下弦肋板層梁肋中心的距離，空腹結(jié)構(gòu)的高度可以初取大于其整體跨度的1/30。在初定截面 尺寸之后，用通用的有限元軟件進(jìn)行內(nèi)力分析，求算出各構(gòu)件的截面內(nèi)力及空腹結(jié)構(gòu)的整體 變形，在變形滿足規(guī)范要求之后進(jìn)行截面配筋及強(qiáng)度計(jì)算。若變形不滿足要求，則重新改變 構(gòu)件截面，再次計(jì)算內(nèi)力及變形，直至滿足要求。由于這是本專業(yè)技術(shù)人員所熟知的，在此 不再詳細(xì)描述。
施工制作采用現(xiàn)澆與預(yù)制相結(jié)合的施工方式，按照下列步驟實(shí)施，
1、下弦肋板層的板和肋以及豎向裝配鋼管剪力鍵的下部分可以在頂層樓面支模板、放 置鋼筋， 一次性現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土生成。
102、 待下弦肋板層板和肋達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%以后，鋪設(shè)T^玄層板上表面的防水層和保溫 層。
3、 通過開孔螺母安裝帶支承鋼板的上部分鋼管剪力鍵，調(diào)節(jié)開孔螺母，使得上部鋼管 剪力鍵所帶的鋼板達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。
4、 將頂面留有抗剪鋼筋的預(yù)制板擱置于鋼管剪力鍵上部支承板上，綁扎上弦層的板和 肋鋼筋。
5、 后澆注混凝土使其與預(yù)制板連接成整體。
6、 待后澆的混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度以后，鋪設(shè)上弦肋板層上表面的防水層。 拆除下弦肋板層的支承模板，生成整體受力的空腹結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1、一種鋼管裝配剪力鍵大、中跨度屋頂空腹保溫隔熱結(jié)構(gòu)，它包括上弦肋板層、下弦肋板層和剪力鍵，其特征是所述的剪力鍵是鋼管剪力鍵，上弦肋板層包括上弦肋和上弦板，下弦肋板層包括下弦板和下弦肋，下弦板和下弦肋以及豎向鋼管剪力鍵的下部在頂層樓面通過支模板和鋼筋，一次性現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土生成一體結(jié)構(gòu)，并且由此由上弦肋板層和下弦肋板層通過鋼管剪力鍵連接成空腹結(jié)構(gòu)。
2 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼管裝配剪力鍵大、中跨度屋頂空腹保溫隔熱結(jié)構(gòu)，其特征是鋼管剪力鍵分成上部鋼管剪力鍵和下部鋼管剪力鍵，裝配的位置設(shè)在剪 力鍵高度的中部，上弦肋板層和下弦肋板層通過鋼管剪力鍵組成結(jié)構(gòu)承力構(gòu)件的一部分與其下的屋面結(jié)構(gòu)層組成共同受力的空腹結(jié)構(gòu)；上部鋼管剪力鍵和下部鋼 管剪力鍵上分別設(shè)有上部剪力鍵鋼管螺紋和下部剪力鍵鋼管螺紋，并通過開孔螺 母連接成整體。
3 、 一種鋼管裝配剪力鍵大、中跨度屋頂空腹保溫隔熱結(jié)構(gòu)的施工方法它包括對(duì)空腹結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆與預(yù)制相結(jié)合的施工方式，其特征是下弦肋板層的下弦板和下弦 肋以及豎向的剪力鍵是在頂層樓面支承模板、放置鋼筋， 一次性現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土生成，在剪力鍵的頂部預(yù)留出受力主筋與上弦肋板層的上弦肋連接成整體；上弦 肋板層的上弦板和上弦肋采用預(yù)制疊合的施工方法，剪力鍵的頂端預(yù)埋角鋼環(huán)或 是一圈耳板用以支承作為上弦板和上弦肋預(yù)制構(gòu)件，待下弦肋板層的下弦板和下 弦肋以及剪力鍵達(dá)到確定的設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，將頂面留有抗剪鋼筋的預(yù)制板擱置于剪 力鍵頂端預(yù)埋的角鋼環(huán)或耳板上，調(diào)整剪力鍵預(yù)留出的受力鋼筋，并綁扎上弦肋 板層的上弦板和上弦肋鋼筋，后再澆注混凝土使其與作為上弦板和上弦肋的預(yù)制 板連接成整體，待后澆的混凝土達(dá)到確定設(shè)計(jì)強(qiáng)度以后，拆除下弦肋板層的支承 模板，生成整體受力的空腹結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼管裝配剪力鍵大、中跨度屋頂空腹保溫隔熱結(jié)構(gòu)及施工方法，它包括上弦肋板層、下弦肋板層和剪力鍵，其特征是所述的剪力鍵是鋼管剪力鍵，上弦肋板層包括上弦肋和上弦板，下弦肋板層包括下弦板和下弦肋，下弦板和下弦肋以及豎向鋼管剪力鍵的下部在頂層樓面通過支模板和鋼筋，一次性現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土生成一體結(jié)構(gòu)，并且由此由上弦肋板層和下弦肋板層通過鋼管剪力鍵連接成空腹結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)效果在于獲得建筑節(jié)能效果和防水、防滲的多道防線，在大、中跨度的屋蓋中采用這種結(jié)構(gòu)可以集建筑功能與結(jié)構(gòu)受力性能于一體；并且克服了以往鋼筋混凝土空腹結(jié)構(gòu)中短小的剪力鍵支模和鋼筋綁扎的困難，提高了施工的速度；有利于空氣間層內(nèi)熱空氣對(duì)流排出，提高了屋面的隔熱性能。
文檔編號(hào)E04B7/18GK101603345SQ20091010025
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月2日
發(fā)明者徐鵬如, 南 肖 申請(qǐng)人:浙江八達(dá)建設(shè)集團(tuán)有限公司;浙江大學(xué)