水電站大跨度地下廠房格構式鋼桁架頂棚結構的製作方法

2023-05-26 08:50:16 1

專利名稱：水電站大跨度地下廠房格構式鋼桁架頂棚結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水電站大跨度地下廠房格構式鋼桁架頂棚結構。
背景技術：
水電站大跨度地下廠房的跨度一般為20m 32m，目前水電站大跨度地下廠房頂棚結構比較常用的是在地下廠房橫向的上遊側和下遊側的巖壁外側的兩個支撐柱之間修築鋼網架結構、輕型鋼鋼梁加裝飾吊頂板結構或鋼-混凝土組合現澆結構，拱形波紋鋼屋蓋也有應用。鋼-混凝土組合現澆結構具有承載能力強、體型較小、抗滲性能強、抗腐蝕能力強、防火性能好等優點，但對施工時機的要求高，後期施工則需要利用廠內橋式起重機立模，存在施工幹擾大、效率低、施工工期長、工程投資大等缺點；鋼網架結構承載能力較強，但對施工安裝精度要求較高，且限於地下廠房條件的限制只能採用高空散裝法，同樣存在施工難度大、工期長等缺點；輕型鋼梁加裝飾頂拱形板和拱形波紋鋼屋蓋結構具有施工快捷、方便的優點，但其承載能力差、抗腐蝕能力差，防火性能差，後期維護費用大。

實用新型內容本實用新型解決的技術問題是提供一種承載能力強且施工便捷的水電站大跨度地下廠房格構式鋼桁架頂棚結構。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是水電站大跨度地下廠房格構式鋼桁架頂棚結構，包括兩榀由上弦杆，腹杆和下弦杆結合構成的拱形桁架，所述兩榀拱形桁架相互平行且相隔一距離，所述相互平行的兩榀拱形桁架通過綴板或綴條相連形成拱形桁架單元，在地下廠房橫向的上遊側和下遊側的巖壁外側修築的兩個支撐柱之間設置有一組所述拱形桁架單元，所述一組拱形桁架單元沿地下廠房的縱軸線方向間隔排布，所述拱形桁架單元的兩端分別與兩個支撐柱相連；所述一組拱形桁架單元的上方設置有一組檁條或系杆，所述一組檁條或系杆沿拱形桁架單元的上弦杆的延伸方向間隔排布且每根檁條或系杆分別與各個拱形桁架單元的上弦杆相連，形成上層網格結構；所述一組拱形桁架單元的下方設置有一組系杆，所述一組系杆沿拱形桁架單元的下弦杆的延伸方向間隔排布且每根系杆分別與各個拱形桁架單元的下弦杆相連，形成下層網格結構；所述拱形桁架單元上方設置有覆蓋整個廠房頂部的拱形板結構，所述拱形板結構與拱形桁架單元的弧形相適配，所述拱形板結構通過拱形桁架單元支撐並與下方的上層網格結構中的檁條或系杆通過自攻釘相連。進一步的是所述拱形桁架單元的各個拱形桁架的上弦杆的兩端和下弦杆的兩端都設置有連接套筒，所述連接套筒的端部焊接有支座底板，所述支座底板與對應的支撐柱的頂部設置的預埋板焊接。進一步的是所述一組拱形桁架單元中位於端部的最外側的三個拱形桁架單元形成拱形桁架端跨，所述拱形桁架端跨中的至少兩個相鄰的拱形桁架單元之間設置有一組桁架上弦杆水平支撐件和一組桁架下弦杆水平支撐件，所述桁架上弦杆水平支撐件的一端與其中一個拱形桁架單元的上弦杆相連，所述桁架上弦杆水平支撐件的另一端與另一個拱形桁架單元的上弦杆相連；所述桁架下弦杆水平支撐件的一端與其中一個拱形桁架單元的下弦杆相連，所述桁架下弦杆水平支撐件的另一端與另一個拱形桁架單元的下弦杆相連。進一步的是所述拱形桁架端跨中的至少兩個相鄰的拱形桁架單元之間設置有一組桁架垂直支撐件，所述桁架垂直支撐件的一端與上層網格結構中的檁條或系杆相連，所述桁架垂直支撐件的另一端與下層網格結構中的系杆相連。進一步的是所述拱形桁架單元的外表面，檁條的外表面，系杆的外表面，桁架上弦杆水平支撐件的外表面，桁架下弦杆水平支撐件的外表面以及桁架垂直支撐件的外表面都設置有防火塗料層。進一步的是所述拱形桁架單元的外表面，檁條的外表面，系杆的外表面，桁架上弦杆水平支撐件的外表面，桁架下弦杆水平支撐件的外表面以及桁架垂直支撐件的外表面都設置有鍍鋅層。進一步的是所述上弦杆，腹杆，下弦杆，檁條，系杆和桁架垂直支撐件由方形鋼管制成，所述桁架上弦杆水平支撐件和桁架下弦杆水平支撐件由鋼帶製成。進一步的是所述拱形板結構由上而下依次包括上拱形板，巖棉層和下拱形板。進一步的是所述支撐柱的頂部通過錨杆與支撐柱對應的巖壁相連。本實用新型的有益效果是本實用新型的頂棚結構承載能力強，施工便捷，檢修維護方便，且可保溫、防腐、防潮、防滲、防火。

圖1為在兩個支撐柱之間設置一組拱形桁架單元的示意圖；圖2為上層網格結構的示意圖；圖3為下層網格結構的示意圖；圖4為拱形桁架單元的端部與對應的支撐柱的連接關係示意圖；圖5為檁條、桁架垂直支撐件和系杆的連接關係示意圖；圖中標記為拱形桁架單元1，上弦杆11，下弦杆12，腹杆13，拱形板結構2，上拱形板21，巖棉層22，下拱形板23，支撐柱31，支撐柱32，檁條4，系杆5，巖壁6，桁架上弦杆水平支撐件71，桁架下弦杆水平支撐件72，桁架垂直支撐件73，錨杆8，連接套筒9，支座底板91，預埋板92。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步說明。如圖1至圖5所示，水電站大跨度地下廠房格構式鋼桁架頂棚結構，包括兩榀由上弦杆11，腹杆13和下弦杆12結合構成的拱形桁架，所述兩榀拱形桁架相互平行且相隔一距離，所述相互平行的兩榀拱形桁架通過綴板或綴條相連形成拱形桁架單元1，在地下廠房橫向的上遊側和下遊側的巖壁外側修築的兩個支撐柱之間設置有一組所述拱形桁架單元1，所述兩個支撐柱為支撐柱31和支撐柱32，所述一組拱形桁架單元1沿地下廠房的縱軸線方向間隔排布，所述拱形桁架單元1的兩端分別與兩個支撐柱相連；所述一組拱形桁架單元的上方設置有一組檁條4或系杆，所述一組檁條4或系杆沿拱形桁架單元的上弦杆11的延伸方向間隔排布且每根檁條4或系杆分別與各個拱形桁架單元的上弦杆11相連，形成上層網格結構；所述一組拱形桁架單元的下方設置有一組系杆5，所述一組系杆5沿拱形桁架單元的下弦杆12的延伸方向間隔排布且每根系杆5分別與各個拱形桁架單元的下弦杆12相連，形成下層網格結構；所述拱形桁架單元1上方設置有覆蓋整個廠房頂部的拱形板結構2，所述拱形板結構2與拱形桁架單元的弧形相適配，所述拱形板結構2通過拱形桁架單元支撐並與下方的上層網格結構中的檁條4或系杆通過自攻釘相連。上述上層網格結構中可設置一組檁條，也可設置一組系杆。通過上層網格結構和下層網格結構的共同作用，使得本實用新型的頂棚結構具有較高的承載能力，且施工便捷，施工工期短，同時，由於設置有拱形板結構，可防止拱板結構上方的廠房頂部風道內的水分侵蝕拱形桁架單元和影響廠內發電設備的安全運行。上述拱形桁架單元與支撐柱的連接方式有多種，例如可通過澆築混凝土方式。為了使施工便捷，有利於縮短工期，且使拱形桁架單元與支撐柱的連接牢靠，使支撐柱可對拱形桁架單元穩固支撐，如圖4所示，所述拱形桁架單元的各個拱形桁架的上弦杆的兩端和下弦杆的兩端都設置有連接套筒9，所述連接套筒9的端部焊接有支座底板91，所述支座底板91與對應的支撐柱的頂部設置的預埋板92焊接。在上述基礎上，為進一步提高本實用新型的頂棚結構整體穩定性和滿足抗震設防要求，如圖2和圖3所示，所述一組拱形桁架單元中位於端部的最外側的三個拱形桁架單元形成拱形桁架端跨，所述拱形桁架端跨中的至少兩個相鄰的拱形桁架單元之間設置有一組桁架上弦杆水平支撐件71和一組桁架下弦杆水平支撐件72，所述桁架上弦杆水平支撐件71的一端與其中一個拱形桁架單元的上弦杆相連，所述桁架上弦杆水平支撐件71的另一端與另一個拱形桁架單元的上弦杆相連；所述桁架下弦杆水平支撐件72的一端與其中一個拱形桁架單元的下弦杆相連，所述桁架下弦杆水平支撐件72的另一端與另一個拱形桁架單元的下弦杆相連。通過設置一組桁架上弦杆水平支撐件71和一組桁架下弦杆水平支撐件72，可使拱形桁架單元的上弦杆和下弦杆得到良好支撐，有利於提高頂棚結構整體穩定性。為了在上述基礎上，為進一步提高本實用新型的頂棚結構整體穩定性和滿足抗震設防要求，如圖5所示，所述拱形桁架端跨中的至少兩個相鄰的拱形桁架單元之間設置有一組桁架垂直支撐件73，所述桁架垂直支撐件73的一端與上層網格結構中的檁條4或系杆相連，所述桁架垂直支撐件73的另一端與下層網格結構中的系杆5相連。通過桁架垂直支撐件可對檁條或系杆進良好支撐，進而可提高頂棚結構整體穩定性。為了使頂棚結構具有較好的防火性能，所述拱形桁架單元的外表面，檁條的外表面，系杆的外表面，桁架上弦杆水平支撐件的外表面，桁架下弦杆水平支撐件的外表面以及桁架垂直支撐件的外表面都設置有防火塗料層。為了使頂棚結構具有較好的防腐蝕性能，所述拱形桁架單元的外表面，檁條的外表面，系杆的外表面，桁架上弦杆水平支撐件的外表面，桁架下弦杆水平支撐件的外表面以及桁架垂直支撐件的外表面都設置有鍍鋅層。上述拱形板結構的實施方式有多種，例如可僅為一層鋼板。為了使拱形板結構在具有較好的防水性能的同時具有較好的防火和保溫性能，如圖4所示，所述拱形板結構由上而下依次包括上拱形板21，巖棉層22和下拱形板23。上述巖棉層22可換成其它滿足消防要求的保溫材料層。 為了進一步提高承載能力，所述支撐柱32的頂部通過錨杆8與支撐柱32對應的巖壁6相連。
權利要求1.水電站大跨度地下廠房格構式鋼桁架頂棚結構，包括兩榀由上弦杆(11)，腹杆(13) 和下弦杆(12)結合構成的拱形桁架，所述兩榀拱形桁架相互平行且相隔一距離，所述相互平行的兩榀拱形桁架通過綴板或綴條相連形成拱形桁架單元(1)，其特徵是在地下廠房橫向的上遊側和下遊側的巖壁外側修築的兩個支撐柱(31,3 之間設置有一組所述拱形桁架單元(1)，所述一組拱形桁架單元(1)沿地下廠房的縱軸線方向間隔排布，所述拱形桁架單元(1)的兩端分別與兩個支撐柱相連；所述一組拱形桁架單元的上方設置有一組檁條(4)或系杆，所述一組檁條(4)或系杆沿拱形桁架單元的上弦杆(11)的延伸方向間隔排布且每根檁條(4)或系杆分別與各個拱形桁架單元的上弦杆(11)相連，形成上層網格結構；所述一組拱形桁架單元的下方設置有一組系杆(5)，所述一組系杆( 沿拱形桁架單元的下弦杆(12)的延伸方向間隔排布且每根系杆( 分別與各個拱形桁架單元的下弦杆 (12)相連，形成下層網格結構；所述拱形桁架單元(1)上方設置有覆蓋整個廠房頂部的拱形板結構O)，所述拱形板結構(2)與拱形桁架單元的弧形相適配，所述拱形板結構(2)通過拱形桁架單元支撐並與下方的上層網格結構中的檁條(4)或系杆通過自攻釘相連。
2.如權利要求1所述的水電站大跨度地下廠房格構式鋼桁架頂棚結構，其特徵是所述拱形桁架單元的各個拱形桁架的上弦杆的兩端和下弦杆的兩端都設置有連接套筒(9)， 所述連接套筒(9)的端部焊接有支座底板(91)，所述支座底板(91)與對應的支撐柱的頂部設置的預埋板(9 焊接。
3.如權利要求1所述的水電站大跨度地下廠房格構式鋼桁架頂棚結構，其特徵是所述一組拱形桁架單元中位於端部的最外側的三個拱形桁架單元形成拱形桁架端跨，所述拱形桁架端跨中的至少兩個相鄰的拱形桁架單元之間設置有一組桁架上弦杆水平支撐件 (71)和一組桁架下弦杆水平支撐件(72)，所述桁架上弦杆水平支撐件(71)的一端與其中一個拱形桁架單元的上弦杆相連，所述桁架上弦杆水平支撐件(71)的另一端與另一個拱形桁架單元的上弦杆相連；所述桁架下弦杆水平支撐件m的一端與其中一個拱形桁架單元的下弦杆相連，所述桁架下弦杆水平支撐件m的另一端與另一個拱形桁架單元的下弦杆相連。
4.如權利要求3所述的水電站大跨度地下廠房格構式鋼桁架頂棚結構，其特徵是所述拱形桁架端跨中的至少兩個相鄰的拱形桁架單元之間設置有一組桁架垂直支撐件(73)， 所述桁架垂直支撐件(7 的一端與上層網格結構中的檁條(4)或系杆相連，所述桁架垂直支撐件(73)的另一端與下層網格結構中的系杆(5)相連。
5.如權利要求4所述的水電站大跨度地下廠房格構式鋼桁架頂棚結構，其特徵是所述拱形桁架單元的外表面，檁條的外表面，系杆的外表面，桁架上弦杆水平支撐件的外表面，桁架下弦杆水平支撐件的外表面以及桁架垂直支撐件的外表面都設置有防火塗料層。
6.如權利要求4所述的水電站大跨度地下廠房格構式鋼桁架頂棚結構，其特徵是所述拱形桁架單元的外表面，檁條的外表面，系杆的外表面，桁架上弦杆水平支撐件的外表面，桁架下弦杆水平支撐件的外表面以及桁架垂直支撐件的外表面都設置有鍍鋅層。
7.如權利要求4所述的水電站大跨度地下廠房格構式鋼桁架頂棚結構，其特徵是所述上弦杆(11)，腹杆(13)，下弦杆(12)，檁條，系杆和桁架垂直支撐件由方形鋼管制成，所述桁架上弦杆水平支撐件和桁架下弦杆水平支撐件由鋼帶製成。
8.如權利要求1所述的水電站大跨度地下廠房格構式鋼桁架頂棚結構，其特徵是所述拱形板結構由上而下依次包括上拱形板(21)，巖棉層0 和下拱形板03)。
9.如權利要求1所述的水電站大跨度地下廠房格構式鋼桁架頂棚結構，其特徵是所述支撐柱(3 的頂部通過錨杆(8)與支撐柱(3 對應的巖壁(6)相連。
專利摘要本實用新型公開了一種水電站大跨度地下廠房格構式鋼桁架頂棚結構，承載能力強且施工便捷。該結構包括設置在地下廠房的兩個支撐柱之間的一組拱形桁架單元；一組拱形桁架單元的上方設置有一組檁條或系杆，檁條或系杆沿拱形桁架單元的上弦杆的延伸方向間隔排布且每根檁條或系杆分別與各個拱形桁架單元的上弦杆相連；一組拱形桁架單元的下方設置有一組系杆，一組系杆沿拱形桁架單元的下弦杆的延伸方向間隔排布且每根系杆分別與各個拱形桁架單元的下弦杆相連；拱形桁架單元上方設置有覆蓋整個廠房頂部的拱形板結構，拱形板結構與拱形桁架單元的弧形相適配，拱形板結構通過拱形桁架單元支撐並與下方的檁條或系杆相連。
文檔編號E04C3/11GK202324281SQ20112045945
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者廖成剛, 張勇, 王波, 肖平西, 黃克戩, 龔少紅 申請人:中國水電顧問集團成都勘測設計研究院