大跨度建筑的屋面结构技术领域
本发明涉及一种屋面结构，特别涉及大跨度建筑的屋面结构。
背景技术
屋面结构采用大跨度时屋面梁受力会很大，有些工程采用预应力筋来提升力
学性能，但仍可能达不到安全要求，另外当预应力筋过长时预应力张拉应力损失
会比较大，可以在屋面梁下面设置混凝土柱来减少跨度，但是屋面梁下面的混凝
土柱显然会影响使用功能。如何减少屋面梁的跨度，又能最大限度地发挥使用功
能是工程人员面临的课题。可以在在屋面中央设置支撑柱减少屋面梁的跨度，但
是支撑柱会承受很大的压力，支撑柱容易出现承压破坏。另外，如何设置预应力
张拉机具也是该项技术措施遇到的难题。
发明内容
本发明是提供一种大跨度建筑的屋面结构，解决支撑柱容易出现承压破坏和
预应力张拉机具难以设置的问题。
本发明在屋面中央设置支撑柱，支撑柱可以使屋面梁跨度减少一半，并在支
撑柱上部设置预制管，预制管作为张拉预应力筋的支座，预制管下面设置橡胶缓
冲层，橡胶缓冲层使柱顶由刚接变为铰接，这个措施不仅可以缓解支撑柱的压力，
同时提高了结构的抗震性能，由于该部位为独立柱，在地震发生时所受到地震水
平力也会很大，本发明通过这个措施可以有效的改善结构的力学性能。
本发明在屋面中央设置支撑柱，支撑柱包括混凝土圆柱、混凝土圆台、橡胶
缓冲层、复合混凝土柱，混凝土圆柱直径为1.5～2m，混凝土圆柱上面为上大下
小的混凝土圆台，混凝土圆台高度为600～800mm，混凝土圆台顶面直径为
1.8～2.3m，混凝土圆柱和混凝土圆台插入工字钢进行加强，混凝土圆台上面为橡
胶缓冲层，橡胶缓冲层包括橡胶和钢圈，钢圈包裹在橡胶外围，钢圈厚度为
8～12mm，橡胶缓冲层厚度为150～200mm，橡胶缓冲层顶面和底面均设置钢连接
板，钢连接板厚度为6～8mm，橡胶缓冲层上面为复合混凝土柱，复合混凝土柱
包括预制管和混凝土芯，预制管包裹在混凝土芯外面，预制管采用八边形，预制
管的边形数量也可以根据与其联接的预应力斜梁数量来确定，预制管底部比预应
力梁底部低150～200mm，预制管底面设置铁垫圈以便连接，混凝土芯混凝土强
度为C35或者以上。预制管内侧面设置承压钢板，承压钢板目的是避免预制管
在预应力张拉时受局部承压破坏，承压钢板外面设置预应力锚具。在支撑柱四周
设置预应力梁和预应力斜梁，形成发射形结构，预应力梁和预应力斜梁的受拉主
筋有预应力筋和非预应力筋，预应力筋设置在中间，非预应力筋设置在预应力筋
的两侧，预应力梁和预应力斜梁之间设置斜向梁，斜向梁可以承受屋面板传递过
来的应力，避免屋面板应力因跨度过大而开裂。屋面板厚度采用150～180mm。
施工步骤包括：
(1)混凝土圆柱和混凝土圆台采用整体浇筑，先支设混凝土圆柱和混凝土
圆台的模板；模板采用方木作为次楞，钢管作为主楞，主楞间距为0.15～0.2m，
双钢管作为主楞，间距为0.2～0.25m，方木通过对穿螺栓进行固定，对穿螺栓采
用M14或者M16螺栓；双钢管通过扣件与脚手架连成整体，每个扣件的拧紧力
矩应达到45N·m～60N·m；然后安装工字钢，将工字钢用钢筋支架焊接在支
撑柱的主筋上，钢筋支架采用箍筋形式，钢筋支架设置间距为350～450mm，然
后浇筑混凝土圆柱和混凝土圆台；
(2)待混凝土圆柱和混凝土圆台混凝土强度达到70％～80％后安装橡胶缓冲
层，橡胶缓冲层底面的钢连接板与工字钢顶面焊接；
(3)安装预制管，将预制管底面的铁垫圈与橡胶缓冲层顶面的钢连接板焊接；
(4)安装预应力梁、预应力斜梁、斜向梁的模板及钢筋；
预应力梁和预应力斜梁起拱高度应为跨度的1/1000～3/1000；
预应力梁和预应力斜梁脚手架立杆纵横间距为0.7m，梁下设立支撑立杆，
立杆步距为1.2m；斜向梁脚手架立杆纵横间距为0.8m，梁下设立支撑立杆，立
杆步距为1.5m；脚手架底部距地不大于200mm设置纵横扫地杆；立杆应垂直，
接头位置错开布置，上层和下层立杆位置相对应，立杆应对接连接。横杆宜采用
对接连接，对接接头应相互错开，接头不得设在同步及同跨内，相邻接头水平距
离不小于500mm。脚手架立杆底部应设置垫木；在架体四周设置由下至上的竖
向连续式剪刀撑，在中间纵横向每不超过10m加设一道剪刀撑，竖向剪刀撑斜
杆与地面的倾斜角为45°～60°，水平剪刀撑与支架纵或横向夹角应为45°～
60°；
(5)浇筑预应力梁、预应力斜梁；
(6)对预应力梁、预应力斜梁进行预应力张拉，混凝土强度达到设计强度
100％后方能张拉预应力筋，张拉控制应力取为0.7～0.75预应力钢筋抗拉强度标
准值，预应力张拉完毕后用预应力锚具固定在承压钢板；
(7)浇筑混凝土芯；
(8)浇筑斜向梁及屋面板。
本发明与传统屋面结构相比，内部空间很大，使用性能好。本发明通过支撑
柱的设置可以有效地减少梁的跨度，具有较好的经济效益。另外本发明结构合理、
受力明确、力学性能好。
附图说明
图1为屋面结构平面示意图，图2为支撑柱立面示意图。
各附图中：1、预应力梁，2、预应力斜梁，3、斜向梁，4、预应力筋，5、
非预应力筋，6、屋面板，7、混凝土圆柱，8、复合混凝土柱，9、承压钢板，10、
预应力锚具，11、混凝土圆台，12、工字钢，13、橡胶缓冲层。
具体实施方式
图1为屋面结构平面示意图，图2为支撑柱立面示意图。
实施例中在屋面中央设置支撑柱，支撑柱包括混凝土圆柱7、混凝土圆台11、
橡胶缓冲层13、复合混凝土柱8，混凝土圆柱7直径为1.8m，混凝土圆柱7上
面为上大下小的混凝土圆台11，混凝土圆台11高度为700mm，混凝土圆台11
顶面直径为2m，混凝土圆柱7和混凝土圆台11插入工字钢12进行加强，混凝
土圆台11上面为橡胶缓冲层13，橡胶缓冲层13包括橡胶和钢圈，钢圈包裹在
橡胶外围，钢圈厚度为10mm，橡胶缓冲层13厚度为180mm，橡胶缓冲层13
顶面和底面均设置钢连接板，钢连接板厚度为7mm，橡胶缓冲层13上面为复合
混凝土柱8，复合混凝土柱8包括预制管和混凝土芯，预制管包裹在混凝土芯外
面，预制管采用八边形，预制管底部比预应力梁1底部低180mm，预制管底面
设置铁垫圈以便连接，混凝土芯混凝土强度为C35。预制管内侧面设置承压钢板
9，承压钢板9外面设置预应力锚具10。在支撑柱四周设置预应力梁1和预应力
斜梁2，形成发射形结构，预应力梁1和预应力斜梁2的受拉主筋有预应力筋4
和非预应力筋5，预应力筋4设置在中间，非预应力筋5设置在预应力筋4的两
侧，预应力梁1和预应力斜梁2之间设置斜向梁3。屋面板6厚度采用160mm。
施工步骤包括：
(1)混凝土圆柱7和混凝土圆台11采用整体浇筑，先支设混凝土圆柱7和
混凝土圆台11的模板；模板采用方木作为次楞，钢管作为主楞，主楞间距为
0.18m，双钢管作为主楞，间距为0.22m，方木通过对穿螺栓进行固定，对穿螺
栓采用M14螺栓；双钢管通过扣件与脚手架连成整体，每个扣件的拧紧力矩应
达到50N·m；然后安装工字钢12，将工字钢12用钢筋支架焊接在支撑柱的主
筋上，钢筋支架采用箍筋形式，钢筋支架设置间距为400mm，然后浇筑混凝土
圆柱7和混凝土圆台11；
(2)待混凝土圆柱7和混凝土圆台11混凝土强度达到75％后安装橡胶缓冲
层13，橡胶缓冲层13底面的钢连接板与工字钢12顶面焊接；
(3)安装预制管，将预制管底面的铁垫圈与橡胶缓冲层13顶面的钢连接板
焊接；
(4)安装预应力梁1、预应力斜梁2、斜向梁3的模板及钢筋；
预应力梁1和预应力斜梁2起拱高度为跨度的1/1000；
预应力梁1和预应力斜梁2脚手架立杆纵横间距为0.7m，梁下设立支撑立
杆，立杆步距为1.2m；斜向梁3脚手架立杆纵横间距为0.8m，梁下设立支撑立
杆，立杆步距为1.5m；脚手架底部距地不大于200mm设置纵横扫地杆；立杆
应垂直，接头位置错开布置，上层和下层立杆位置相对应，立杆应对接连接。横
杆宜采用对接连接，对接接头应相互错开，接头不得设在同步及同跨内，相邻接
头水平距离不小于500mm。脚手架立杆底部应设置垫木；在架体四周设置由下
至上的竖向连续式剪刀撑，在中间纵横向每不超过10m加设一道剪刀撑，竖向
剪刀撑斜杆与地面的倾斜角为45°～60°，水平剪刀撑与支架纵或横向夹角应
为45°～60°；
(5)浇筑预应力梁1、预应力斜梁2；
(6)对预应力梁1、预应力斜梁2进行预应力张拉，混凝土强度达到设计强
度100％后方能张拉预应力筋4，张拉控制应力取为0.7预应力钢筋抗拉强度标
准值，预应力张拉完毕后用预应力锚具10固定在承压钢板9；
(7)浇筑混凝土芯；
(8)浇筑斜向梁及屋面板6。