專利名稱：用于屋頂和其它應(yīng)用的組合式薄殼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于曲面屋頂(所謂的薄殼屋頂)和其它類似的應(yīng)用(例如用于樓板和橋梁)的混凝土薄殼，曲面屋頂及類似混凝土薄殼(下面為描述簡便只稱為薄殼屋頂)的成型目前需要利用臨時的模板，模板的架設(shè)需要相當(dāng)?shù)募记杉按罅康臏?zhǔn)備，而且在混凝土澆鑄時還需要臨時支撐，此外，還需要鋼筋的準(zhǔn)備及定位工作，每一屋頂結(jié)構(gòu)通常需要在現(xiàn)場建造模板然后在使用后拆除，如果要再用，就需要完全重新組裝，而在許多情況下，由于不同的薄殼屋頂形狀不同，模板不能重復(fù)使用，本實(shí)用新型的目的就是克服上述問題，提供一種新型的模塊化模板單元件和用這種單元件組裝成的永久性模板，用以建造組合式的薄殼屋頂，本實(shí)用新型的在澆鑄和形成薄殼屋頂中使用的模塊化模板單元件包括一個由薄壁剛性材料整體成型而得的頂部敞開的盒子，該盒子具有形狀規(guī)則的底和向上的周邊板，其中，底可以是曲面的或平面的，周邊板以直角或其它合適的角度從底的相應(yīng)邊緣延伸，從而使模板底面具有與設(shè)計(jì)曲面相同的曲面，或非常相近的曲面(單元件底的全部或部分角點(diǎn)位于設(shè)計(jì)曲面上)。
優(yōu)選地，周邊板上至少備有一排鄰近底的螺栓孔，以使周邊板與鄰近單元件的相應(yīng)用邊板能以螺栓連接，從而每一對固定在一起的周邊板形成沿周邊板長度方向延伸的連接。
優(yōu)選地，各單元件由普通鋼或以下一組材料中的一種形成，該組材料包括不銹鋼，鋁和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。
優(yōu)選地，薄壁材料的厚度通常為05-5mm，并且在極端情況下可以是其它的厚度。
優(yōu)選地，底的長和寬在0.3-2m之間。
優(yōu)選地，周邊板的高度在40-250mm之間。
另外，本實(shí)用新型還提供由多個模塊化模板單元件組成的用于薄殼屋頂?shù)挠谰眯阅０澹涮卣髟谟谕ㄟ^沿周邊板的長度方向把各單元件的周邊板與鄰近單元件的周邊板固定連接到一起而形成。
需要時，模板還包括附置于周邊板上邊緣沿模板延伸的頂部抗拉加強(qiáng)筋。
下面，參照附圖，通過具體實(shí)施例來描述本實(shí)用新型的永久性模塊化模板。其中


圖1示出由多個固定在一起的單元件形成的模板的一部分的透視圖；圖2示出其中一個單元件的透視圖；圖3以向上彎曲的曲面底和平面底兩種情況給出了圖2所示單元件的截面圖；圖4示出連接在一起的多個單元件及其連接細(xì)節(jié)的截面圖；圖5示意性地示出已安裝就位用來澆鑄兩堵墻之間的薄殼屋頂?shù)哪０宓膫?cè)示圖。
參照附
圖1，一片屋頂模板包括由通常以成排螺栓(未示出)牢固固定在一起的96個單元件10形成的一個陣列，用以覆蓋一定的空間，如此形成的模板結(jié)構(gòu)會提供成行的棱條11和成列的棱條12，棱條由各單元件的周邊板13通過螺栓連接在一起形成。這些棱條除了使單元件連接在一起之外還具有其它幾個功能。在施工過程中，它們有以下作用(a)防止混凝土從單元件的敞開頂部流出并脫離模板；(b)作為模板結(jié)構(gòu)的加勁肋板提高其在濕混凝土荷載作用下的屈曲承載力；(c)頂部加強(qiáng)筋的定位件。
混凝土凝固后，這些棱條有以下作用(a)在由長螺栓(圖4中典型地示出兩個)輔助的情況下，用作抵抗模板與混凝土之間的剪切和剝離應(yīng)力的連接件；(b)作為抗拉鋼筋抵抗薄殼承受的負(fù)彎矩。通常，在形成薄殼屋頂時，在每個頂部敞開的單元件中填入混凝土到比周邊板的上邊緣稍高的地方，從而提供足夠的混凝土覆蓋層以保護(hù)周邊板不受環(huán)境侵蝕。
在圖2和圖3中可以看到，每一個頂部敞開的單元件10包括周邊板13以及矩形或具有其它規(guī)則形狀的底14。底14可以是平面的或曲面的，底14為曲面時，可以沿一個或兩個方向向上或向下彎曲，例如，具有兩個方向向上彎曲的底14的單元件10可以形成穹頂?shù)谋の蓓敗Ｍǔ?，曲面底具有與要構(gòu)建的薄殼屋頂相同的曲率，并且周邊板相對子相應(yīng)的底以直角從邊緣延伸(見圖3a)，這保證了當(dāng)周邊板與相鄰單元件的周邊板用螺栓牢固連接在一起時，相鄰底的下表面形成一個與屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)底面相同的光滑曲面(見圖4a)?；蛘?，也可以使用平面底，在這種情況下，周邊板全部以一個適當(dāng)?shù)慕嵌认鄬τ诘變A斜，從而，當(dāng)周邊板用螺栓牢固連接在一起時，相鄰底的下表面逼近薄殼屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)底面所有單元件底的全部或部分角點(diǎn)位于此曲面上(見圖4b)。根據(jù)同樣的原理，單元件的底也可以具有其它曲率和形狀。
如圖2所示，各周邊板最好具有平行布置的兩排孔，包括孔15和孔16，從而可以通過每對以螺栓連接在一起的周邊板容易地提供牢固的連接。
通常，各單元件可以由約厚0.5-5mm和足以形成底14的長與寬都在0.3-2m之間的薄壁材料制造。底可以是所示的矩形，或任何其它的規(guī)則形狀，包括梯形，菱形，六邊形，八邊形等等，模板結(jié)構(gòu)也可以由不同形狀的單元件適當(dāng)組合而成并以螺栓相連。通常單元件以均一的樣式用螺栓(或其它方式)連接在一起。就是說，各周邊板固定到相鄰單元件的等長度的周邊板上。顯然，當(dāng)矩形單元件用螺栓拼接時，周邊板沿長度方向偏移將提供一個步進(jìn)形式的陣列。
周邊板通常高約40-250mm，單元件10通常由普通鋼制成，也可以由其它材料例如不銹鋼，鋁或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成，在前者情況下，單元件可以方便地通過沖壓形成，而在后者情況下，可以通過例如模制技術(shù)來制造，另外，由于薄殼屋頂建成后底14的下表面有可能是可見的，需要時下表面可以印制裝飾花紋以增加美感，除了混凝土通常不需要附加鋼筋的優(yōu)點(diǎn)外，所述的模板結(jié)構(gòu)還可以在現(xiàn)場由未經(jīng)專門訓(xùn)練的工人組裝，單元件的搬運(yùn)和組裝都很容易。另外，從商業(yè)上考慮重要的是單元件10可以批量生產(chǎn)。根據(jù)所要求的薄殼屋頂類型，可以容易地以基本相同的制造工藝制成不同尺寸，不同形狀以及具有不同曲率的單元件。
在實(shí)際工程中如果需要，可以在模板組裝之后及澆鑄混凝土之前，在模板結(jié)構(gòu)上安裝由普通鋼或其它合適材料例如纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成的如圖4a所示的頂部抗拉加強(qiáng)筋17。該加強(qiáng)筋置于周邊板之上，并可用焊接或粘結(jié)與部分或全部與之接觸的周邊板上邊緣連接，當(dāng)薄殼屋頂在負(fù)彎矩作用下上表面受拉時，該頂部抗拉加強(qiáng)筋能增加薄殼屋頂?shù)膹?qiáng)度，此外，如果需要，在模板組裝之后甚至在組合式薄殼建成之后，相鄰底的邊緣之間可施以焊接以增強(qiáng)相鄰單元件之間的連接。
權(quán)利要求1．一種在澆鑄和形成曲面薄殼屋頂以及其它類似的薄殼結(jié)構(gòu)中使用的模塊化模板單元件，其特征在于各單元件包括一個由薄壁剛性材料整體成型而得的頂部敞開的盒子，該盒子具有形狀規(guī)則的底和向上的周邊板，其中，底可以是曲面的或平面的，周邊板以直角或其它合適的角度從底的相應(yīng)邊緣延伸，從而使模板底面具有與設(shè)計(jì)曲面相同的曲面，或非常相近的曲面(單元件底的全部或部分角點(diǎn)位于設(shè)計(jì)曲面上)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化模板單元件，其特征在于周邊板上至少備有一排鄰近底的螺栓孔，以使周邊板與鄰近單元件的相應(yīng)周邊板能以螺栓連接，從而每一對固定在一起的周邊板形成沿周邊板長度方向延伸的連接。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化模板單元件，其特征在于各單元件由普通鋼或以下一組材料中的一種形成，該組材料包括不銹鋼，鋁和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化模板單元件，其特征在于薄壁材料的厚度通常為0.5-5mm，并且在極端情況下可以是其它的厚度。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化模板單元件，其特征在于底的長和寬在0.3-2m之間。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化模板單元件，其特征在于周邊板的高度在40-250mm之間。
7．由多個根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化模板單元件組成的用于建造作為屋頂及其它應(yīng)用的組合式薄殼的永久性模板，其特征在于通過沿周邊板的長度方向把各單元件的周邊板與鄰近單元件的周邊板連接到一起而形成。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的模板，其特征在于包括附置于周邊板上邊緣沿模板延伸的頂部加強(qiáng)筋。
專利摘要為用于屋頂和其它應(yīng)用的組合式薄殼提供永久性模板的模塊化模板單元件包括一個具有底和周邊板的頂部敞開的盒子,在使用的時候,單元件與單元件用螺栓連接成一個陣列以形成用于組合式薄殼的模板。單元件的底可以是向上彎曲的或平面的或向下彎曲的。連接到一起的周邊板可起到增強(qiáng)剛性和強(qiáng)度的作用并防止模板與混凝土之間剝離。該單元件由薄壁剛性材料制造,可以通過沖壓或模制技術(shù)大批量生產(chǎn),該單元件可由未經(jīng)專門訓(xùn)練的工人在現(xiàn)場組裝。
文檔編號E04G11/00GK2439496SQ00203310
公開日2001年7月18日 申請日期2000年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月3日
發(fā)明者滕錦光 申請人:香港理工大學(xué)