專利名稱：一種封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種膜結(jié)構(gòu)的建筑技術(shù)，更具體地說(shuō)，它涉及一種封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的封閉式大空間結(jié)構(gòu)建筑，如各種室內(nèi)體育場(chǎng)館， 一般為剛性結(jié)構(gòu)，其頂部自重較 大，每平方米的自重通常在幾百公斤，重的甚至過(guò)千，因而對(duì)基礎(chǔ)的要求高、投資大、建設(shè) 周期較長(zhǎng)；而膜材物料的單位重量輕，其建筑所需要的基礎(chǔ)要求低，因而具有施工容易、建 筑成本低、建設(shè)周期短的優(yōu)點(diǎn)。目前使用膜材物料的封閉式大空間建筑的篷房，是由鋁合金 型材或鋼型材構(gòu)成結(jié)構(gòu)框架上外鋪膜材而成；因膜材無(wú)預(yù)張力及骨架承載力弱，所以只能使 用1 3個(gè)月；并且篷房建設(shè)所需要的厚鋁型材需要由國(guó)外進(jìn)口，成本造價(jià)高昂。另一種封閉
式膜結(jié)構(gòu)建筑是封閉式充氣膜結(jié)構(gòu)(air-supported structure),是用膜裁成氣囊式形體，向 氣囊內(nèi)充氣形成一個(gè)氣承式的結(jié)構(gòu)體系并用索穩(wěn)定整個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(cable-net system)。其膜 材的用量很大，膜材或整個(gè)結(jié)構(gòu)造價(jià)也很大；使用時(shí)室內(nèi)空氣流動(dòng)不暢，室內(nèi)非常悶熱，室 內(nèi)需經(jīng)常送風(fēng),較適用于北方天氣寒冷地方；因經(jīng)常性地機(jī)械送排風(fēng)，并且其使用的膜材不透 光而導(dǎo)至全天照明,機(jī)械和設(shè)備投入量很大，不節(jié)能；火災(zāi)后防護(hù)性能極差，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后氣 囊的膜材竄破后結(jié)構(gòu)體系會(huì)在一至兩個(gè)小時(shí)內(nèi)倒塌，并且室內(nèi)的煙霧沒(méi)法立即散去，很容易 造成在室內(nèi)的人員昏迷，造成人員和財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。所以這種膜結(jié)構(gòu)適合于跨度很長(zhǎng)(》 100米)且臨時(shí)性體育場(chǎng)館。
通過(guò)鋼柱、索構(gòu)成一個(gè)基本結(jié)構(gòu)骨架體系，并加入張拉膜技術(shù)形成鋼-索-膜結(jié)構(gòu)建筑， 具有材料成本低，使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)體系安全和施工方便等優(yōu)點(diǎn)。至目前為止，國(guó)內(nèi)、 外還未見(jiàn)到封閉式大空間張拉鋼-索-膜結(jié)構(gòu)的建筑之相關(guān)報(bào)道。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種造價(jià)低廉、施工方 便、結(jié)構(gòu)牢固、使用壽命較長(zhǎng)的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣的 一種封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，包括頂部、側(cè) 立面和兩端的山墻，其中，所述的側(cè)立面是由多個(gè)張拉膜結(jié)構(gòu)塊體成縱向連續(xù)組合而成，各 張拉膜結(jié)構(gòu)塊體之間均設(shè)有剛性邊界構(gòu)件連接；所述頂部的膜塊由剛性邊界構(gòu)件頂部和兩端 山墻頂部之間拉通的多條縱向和橫向預(yù)應(yīng)力鋼索所構(gòu)成的鋼索網(wǎng)支承，頂部的膜塊、預(yù)應(yīng)力 鋼索和剛性邊界構(gòu)件共同組成鋼-索-膜結(jié)構(gòu)體系。進(jìn)一步的，上述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑中，所述的山墻為中間高兩邊低的剛
性結(jié)構(gòu)體；頂部在縱向剖面上膜塊中間部位比兩端山墻低，頂部的橫向剖面上膜塊的中間部
位比兩邊高；頂部的縱向或橫向的排水坡度為IOI
上述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑中，所述的山墻也可以為中間低兩邊高的剛性結(jié) 構(gòu)體；頂部在中間縱向剖面上膜塊的中間部位比兩端山墻高，頂部的橫向剖面上膜塊的中間 部位比兩邊略低；頂部的縱向或橫向的排水坡度為10%。
更進(jìn)一步的，上述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑中，所述的剛性邊界構(gòu)件間的距離 以6米至8米為佳。
上述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑中，所述的剛性邊界構(gòu)件可以為基本垂直；剛性 邊界構(gòu)件的頂部也可以向外傾斜。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有以下優(yōu)點(diǎn)
(1) 本實(shí)用新型不但提高了膜結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)安全和使用周期，而且極大地降低頂部結(jié) 構(gòu)支承體系的復(fù)雜性和減輕自重，有效地維持建筑的外形穩(wěn)定性，降低結(jié)構(gòu)投資，并且具有 豐富變化的外立面線條，結(jié)合使用建筑節(jié)能原理后，無(wú)論從顏色、造型及使用都勝過(guò)篷房和 充氣膜結(jié)構(gòu)，避免了普通篷房上圍護(hù)結(jié)構(gòu)的膜材由于無(wú)法施加預(yù)張力而造成松弛和充氣膜結(jié)
構(gòu)重量大等弊端；
(2) 本實(shí)用新型的膜結(jié)構(gòu)體系中，鋁或鋼型材所占比例較小，大部分為索及膜材，主要 立面的圍蔽也是膜材，均為輕質(zhì)材料，因而施工非常方便，施工周期短，所需施工設(shè)備較為 簡(jiǎn)易，施工場(chǎng)地的建筑余物很少且膜材余料均能回收利用，施工中也無(wú)污染物排放。
(3) 本實(shí)用新型的膜結(jié)構(gòu)體系中，膜結(jié)構(gòu)自重一般只是約為lkg/m2，具有比傳統(tǒng)封閉式 大空間建筑所不能比擬的輕便和節(jié)省。
(4) 本實(shí)用新型的膜結(jié)構(gòu)體系使用壽命長(zhǎng)，通常可提供5至20年的正常使用周期，特 別適合建設(shè)較長(zhǎng)使用期限的網(wǎng)球、羽毛球等體育場(chǎng)館。
(5) 本實(shí)用新型可采用透光率8 15%的聚氯乙烯涂層膜材作為頂部膜塊，這樣白天可 以有效的利用自然光線，室外全云天空時(shí)室內(nèi)的照度達(dá)為1000Lux漫射光，所以室內(nèi)的照度 非常柔和、舒適且滿足相關(guān)建筑規(guī)范的照度要求；并且側(cè)立面采用光反射率《0.2的彩色聚 氯乙烯涂層膜材，室內(nèi)不可能出現(xiàn)眩光現(xiàn)象，所以特別適合于建設(shè)網(wǎng)球、羽毛球等體育場(chǎng)館。 在白天八時(shí)到十七時(shí)之間，室內(nèi)不用人工照明，節(jié)省了能耗，克服了鋼結(jié)構(gòu)及充氣結(jié)構(gòu)網(wǎng)球、 羽毛球等體育場(chǎng)館白天采用人工照明的缺點(diǎn)；在正規(guī)比賽時(shí)，可在室內(nèi)屋面吊掛光反射率《 0.2遮光布，滿足相關(guān)競(jìng)賽規(guī)則要求。


以下結(jié)合附圖中的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的 任何限制。圖1是本實(shí)用新型具體實(shí)施例1的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1的主視圖； 圖3是圖2的左視圖； 圖4是圖2的俯視圖；圖5是本實(shí)用新型具體實(shí)施例2的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例2的主視圖； -圖7是圖6的左視圖；圖8是圖6的俯視圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1參閱圖1至圖4所示，本實(shí)用新型的一種封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，包括頂部l、 側(cè)立面2和兩端的山墻3，側(cè)立面2是由多個(gè)張拉膜結(jié)構(gòu)塊體2a成縱向連續(xù)組合而成，各張 拉膜結(jié)構(gòu)塊體2a之間均設(shè)有剛性邊界構(gòu)件4連接；山墻3為中間高兩邊低的剛性結(jié)構(gòu)體；頂 部1的膜塊la是由剛性邊界構(gòu)件4頂部和兩端山墻3頂部之間拉通的多條縱向和橫向預(yù)應(yīng)力 鋼索所構(gòu)成的鋼索網(wǎng)支承，頂部l在縱向剖面上膜塊la的中間部位比兩端山墻3低，頂部l 的橫向剖面上膜塊la的中間部位比兩邊高，使頂部1的縱向或橫向的排水坡度為10%左右， 這樣可形成自然向建筑物的兩側(cè)排水所需要的坡度；頂部l的膜塊la、預(yù)應(yīng)力鋼索、剛性邊 界構(gòu)件4、山墻3共同組成鋼-索-膜結(jié)構(gòu)體系；本實(shí)用新型縱向及橫向的開(kāi)間距離為剛性邊 界構(gòu)件4間的距離，為6米，本實(shí)施例中剛性邊界構(gòu)件4的頂部向外傾斜；本實(shí)用新型的頂 部1的膜塊la可采用透光率8 15%的聚氯乙烯涂層膜材，完全可以滿足內(nèi)部照明的需要， 在白天使用時(shí)不再需要電源進(jìn)行照明，可以大大地節(jié)約能源和營(yíng)運(yùn)成本；側(cè)立面2的膜材采 用光反射率《0.2的彩色聚氯乙烯涂層膜材，以保證室內(nèi)不出現(xiàn)眩光現(xiàn)象；本實(shí)用新型預(yù)應(yīng) 力鋼索上施加的預(yù)應(yīng)力為鋼索極限承載力的5 20%，具體的預(yù)應(yīng)力大小應(yīng)根據(jù)場(chǎng)館所在地的 風(fēng)荷載、活荷載或雪荷載確定，荷載大則施加的預(yù)應(yīng)力大。本實(shí)用新型在頂部1與側(cè)立面2 交接部還應(yīng)設(shè)置鋼索或型鋼進(jìn)行轉(zhuǎn)接支承，以保證頂部1與側(cè)立面2交接面的抗變形能力。實(shí)施例2參閱圖4至圖8所示，為本實(shí)用新型的另一種封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，包括頂 部l、側(cè)立面2和兩端的山墻3，側(cè)立面2是由多個(gè)張拉膜結(jié)構(gòu)塊體2a成縱向連續(xù)組合而成， 各張拉膜結(jié)構(gòu)塊體2a之間均設(shè)有剛性邊界構(gòu)件4連接；山墻3為中間低兩邊高的剛性結(jié)構(gòu)體;頂部1的膜塊la是由剛性邊界構(gòu)件4頂部和兩端山墻3頂部之間拉通的多條縱向和橫向預(yù)應(yīng) 力鋼索所構(gòu)成的鋼索網(wǎng)支承，頂部1在中間縱向剖面上膜塊la的中間部位比兩端山墻3高， 頂部1的橫向剖面上膜塊la的中間部位比兩邊略低，使頂部1的縱向或橫向的排水坡度為 10%左右，這樣同樣可形成自然向建筑物的兩側(cè)排水所需要的坡度；頂部1的膜塊la、預(yù)應(yīng) 力鋼索、剛性邊界構(gòu)件4、山墻3共同組成鋼-索-膜結(jié)構(gòu)體系；本實(shí)用新型縱向及橫向的開(kāi) 間距離為剛性邊界構(gòu)件4間的距離，為8米，本實(shí)施例中剛性邊界構(gòu)件4基本垂直。本實(shí)用新型是利用剛性邊界構(gòu)件4頂部及兩端山墻3頂部在縱向及橫向各拉通的預(yù)應(yīng)力 鋼索，多條預(yù)應(yīng)力鋼索所形成的索網(wǎng)與膜一起共同受力，與側(cè)立面2及兩端山墻3及剛性邊 界構(gòu)件4一起形成了一個(gè)空間受力的結(jié)構(gòu)體系。并且本實(shí)用新型其頂部1的膜塊la和縱向側(cè) 立面2的各張拉膜結(jié)構(gòu)塊體2a之間使用鋼索或型鋼轉(zhuǎn)接支承構(gòu)件連接，使整個(gè)建筑的頂部1 和縱向側(cè)立面2的鋼索和膜材通過(guò)受力平衡形成自然的分界面，圍蔽成封閉式的大空間鋼-索-膜結(jié)構(gòu)體系建筑。
權(quán)利要求1.一種封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，包括頂部(1)、側(cè)立面(2)和兩端的山墻(3)，其特征在于，所述的側(cè)立面(2)是由多個(gè)張拉膜結(jié)構(gòu)塊體(2a)成縱向連續(xù)組合而成，各張拉膜結(jié)構(gòu)塊體(2a)之間均設(shè)有剛性邊界構(gòu)件(4)連接；所述頂部(1)的膜塊(1a)由剛性邊界構(gòu)件(4)頂部和兩端山墻(3)頂部之間拉通的多條縱向和橫向預(yù)應(yīng)力鋼索所構(gòu)成的鋼索網(wǎng)支承，頂部(1)的膜塊(1a)、預(yù)應(yīng)力鋼索和剛性邊界構(gòu)件(4)共同組成鋼-索-膜結(jié)構(gòu)體系。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，其特征在于，所述的山墻(3) 為中間高兩邊低的剛性結(jié)構(gòu)體；頂部(1)在縱向剖面上膜塊(la)的中間部位比兩端山墻(3) 低，頂部(1)的橫向剖面上膜塊(la)的中間部位比兩邊高；頂部(1)的縱向或橫向的排 水坡度為10%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，其特征在于，所述的山墻(3) 為中間低兩邊高的剛性結(jié)構(gòu)體；頂部(1)在中間縱向剖面上膜塊(la)的中間部位比兩端山 墻(3)高，頂部(1)的橫向剖面上膜塊(la)的中間部位比兩邊低；頂部(1)的縱向或橫 向的排水坡度為10%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，其特征在于，所述的剛性邊 界構(gòu)件(4)間的間隔距離為6米至8米。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，其特征在于，所述的頂部(l) 與側(cè)立面(2)交接部設(shè)有鋼索或型鋼轉(zhuǎn)接支承。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，其特征在于，所述的剛 性邊界構(gòu)件(4)為基本垂直。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，其特征在于，所述的剛 性邊界構(gòu)件(4)的頂部向外傾斜。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種封閉式大空間張拉鋼-索-膜建筑，屬膜結(jié)構(gòu)的建筑技術(shù)，其技術(shù)要點(diǎn)包括頂部、側(cè)立面和兩端的山墻，其中，所述的側(cè)立面是由多個(gè)張拉膜結(jié)構(gòu)塊體成縱向連續(xù)組合而成，各張拉膜結(jié)構(gòu)塊體之間均設(shè)有剛性邊界構(gòu)件連接；所述頂部的膜塊是由剛性邊界構(gòu)件頂部和兩端山墻頂部之間拉通的多條縱向和橫向預(yù)應(yīng)力鋼索所構(gòu)成的鋼索網(wǎng)支承，頂部的膜塊、預(yù)應(yīng)力鋼索和剛性邊界構(gòu)件共同組成鋼-索-膜結(jié)構(gòu)體系。本實(shí)用新型具有造價(jià)低廉、施工方便、結(jié)構(gòu)牢固、使用壽命較長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，可用于體育場(chǎng)館建設(shè)。
文檔編號(hào)E04B1/342GK201411778SQ200920053700
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者周耀軍, 譚文杰 申請(qǐng)人:廣州市杰志建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司