室内临时冰场冰面支承的复合木箱结构及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种临时铺设室内冰场冰面所需的可拆装式冰下支承结构及其施工方法。
【背景技术】
[0002]2022年冬奥会、冬季残奥会期间，水立方内将举办冰壶和轮椅冰壶比赛。为配合冬奥场馆要求，水立方内部场馆将进行改造，将室内游泳场馆临时转换成冰上项目的场馆。这就需要在原有常规场馆的场地上构建冰面及其下部基础，冰上项目完成以后再恢复场地原貌。在改建与恢复的过程中均不能破坏原有场地。同时考虑场馆的运行需求，要求能够快速地随时完成功能上的转换。
[0003]在场馆的原有场地上建设冰面基础的常规方案很多，如堆积各类砌块、搭设钢结构或混凝土结构框架并上托保温板或温控板，或者在原地面上做防水直接浇冰等。但这些方法均不具备通用性与灵活性，或装拆周期长，或基础笨重难以在室内展开大型施工机械操作，或对原有场地损害严重，或基础材料无法重复安装利用。种种弊端不利于场地功能的随时转换，不具备较好的经济效益，也不符合绿色环保的发展主旋律。
[0004]因此有必要开发一种室内临时冰场冰面支承的高效节能方案，要求冰面下部基础:1、具有足够的承载力和刚度，能够在冰上运动进行过程中和浇冰等维护过程中，确保冰面不开裂、无颤动、无噪音;2、具有较好的隔热保温性能，能够尽量减少冰层制冷过程中与地面的温度交换，灵敏地调节冰层温度，并确保场馆地面上的原有结构不受冻开裂与脱落；
3、拆装方便、存储运输方便、并可重复利用，要求基础必须是可装配式的，可以在不使用大型机械设备的情况下快速完成拆装;4、建设成本具有较好的经济性，造价控制在场馆运营可接受的范围内。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种室内临时冰场冰面支承复合木箱结构及其施工方法，能够使冰面对下部支承结构在力学、热学和经济性等方面达到技术指标的要求，使冰面的下部基础具有承载力高、整体刚度大、隔热保温效果好、现场拆装方便、存储运输方便、制作成本低等优势。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
这种室内临时冰场冰面支承复合木箱结构，包括在平面内拼组的木箱单元，所述木箱单元包括上层面板、下层面板、主肋板、次肋板、支承肋板、柔性隔热材料和铰支座；
所述木箱单元的平面形状为正方形，主肋板设置于木箱单元的四边，次肋板在木箱单元内部平行间隔设置，次肋板与主肋板由连接件和紧固件固定连接，支承肋板与各次肋板垂直连接；
所述主肋板、次肋板和支承肋板形成的区格内填充有柔性隔热材料；
所述上层面板与主肋板和次肋板的顶边固定连接，下层面板与主肋板和次肋板的底边固定连接；
所述铰支座连接于木箱单元的底面四角处；
所述连接件包括U形的腹板、从腹板的两侧面对称延伸出来的翼缘以及从翼缘的上端部背向腹板弯折而成的钩头，所述腹板、翼缘和钩头上均开有间隔分布的连接孔；
所述连接件的腹板承托在次肋板的端部、并通过第一紧固件与次肋板连接，所述连接件的翼缘紧贴主肋板、并通过第二紧固件与主肋板连接，所述连接件的钩头钩挂在主肋板上、并通过第三紧固件与主肋板连接。
[0007 ]所述主肋板与相邻主肋板之间采用卯榫式连接。
[0008]所述支承肋板与次肋板之间由气钉和结构胶固定连接。
[0009]所述上层面板与主肋板和次肋板由结构胶粘接并用螺钉固定;下层面板与主肋板和次肋板由结构胶粘接并用螺钉固定。
[0010]所述上层面板和下层面板为多层胶合木板，构成多层胶合木板的各层单板木纹相互垂直。
[0011 ]所述柔性隔热材料为挤塑板或玻璃棉。
[0012]所述连接件的翼缘下端面与腹板平齐，钩头高出腹板。
[0013]所述次肋板与主肋板连接的紧固件还包括从节点处依次穿过主肋板和次肋板的第四紧固件。
[0014]所述木箱单元的底面四角处设有竖向的贯通圆洞；
所述铰支座包括角底钢板、钢套管和调平螺栓；
所述角底钢板水平设置，并且角底钢板上开有螺钉孔和孔洞，角底钢板通过穿在螺钉孔中的螺钉固定连接在木箱单元的底面上；
所述钢套管有内螺纹，钢套管由下向上嵌入在木箱单元上的贯通圆洞中，并且钢套管的下端固定连接在角底钢板上并与孔洞相通；
所述调平螺栓螺纹连接在所述钢套管中，并且调平螺栓的上端设有小六角头，调平螺栓的下端面为球面。
[0015]所述贯通圆洞中、所述钢套管的上方嵌入有薄壁衬管，所述薄壁衬管中填充有保温隔首材料。
[0016]这种采用复合木箱结构的室内临时冰场冰面支承施工方法，包括木箱单元的工厂预制方法以及木箱单元在现场拼组成大面积冰面基础的方法；
所述木箱单元的工厂预制方法步骤如下；
步骤一、进行次肋板与主肋板的连接；
步骤二、进行上层面板与主、次肋板的连接；
步骤三、安装支承肋板；
步骤四、在主肋板、次肋板和支承肋板形成的区格内填充柔性隔热材料；
步骤五、进行下层面板与主、次肋板的连接；
步骤六、在木箱单元的底面四角处整体钻孔，安装铰支座；
步骤七、防腐、防火处理；
所述木箱单元在现场拼组成大面积冰面基础的方法步骤如下:
步骤一、按木箱单元的铰支座距离，安放地面支托板； 步骤二、第一块木箱单元就位，将木箱单元的铰支座对准并固定在支托板上；
步骤三、调节木箱单元的铰支座螺栓，调整木箱单元上表面高度，并调平木箱单元上表面；
步骤四、第二、三、四……块木箱单元就位，每一块的安装均重复上述一至三的步骤； 步骤五、形成整体冰面基础，并进行整体抄平和局部水平度的调整；
步骤六、在基础上方铺设整体的防水层，以供人工冻结冰面使用。
[0017]所述木箱单元在现场拼组成大面积冰面基础的方法步骤三完成后，在上一块木箱单元周边的全部侧壁上附着柔性可压缩玻璃棉，或在全部侧壁上粘贴能够隔热的可压缩双面胶带。
[0018]本发明的有益效果如下:
本发明以平面为正方形的密肋木箱单元作为冰面的下部基础，木箱单元主要由上层面板、下层面板、主肋板和次肋板组成，并能形成一个可以共同受力的整体。木箱单元又可以自由拼组成室内冰场冰面的支承面，维持室内冰场冰面的正常工作，可以反复拆装、重复使用。木箱单元能够承担冰面自重、制冷设施和浇冰设备自重、运动员使用荷载，并能同时保证维持冰面正常工作所需的刚度和保温性能。
[0019]从受力角度看，上下面板主要用于承担弯矩，肋板主要用于承担剪力，次肋板同时具有减小面板跨度和将竖向剪力传递至主肋板的作用，可以根据受力需要在一个木箱单元中设置多道次肋板。支承肋是用来维持次肋板之间的形状和稳定，不起传力作用。主肋板位于木箱周边，负责将次肋板传来的剪力传递给角部支座。木箱单元在四个角部的支座区使用四点简支形式，支承于下部结构或室内地面。在四角处设置的铰支座可以调节整个单元的标高和调平整个单元平面。
[0020]上、下层面板使用多层木纹相互垂直的薄板胶合而成，从而使面板在面内的两个水平方向都具有较高的抗拉压承载力。上下面板之间的主次肋组成的区格内根据隔热要求填充柔性保温材料，如挤塑板、玻璃棉等。由于木箱的面板和肋板木材本身的导热系数不大，肋板在木箱平面内所占的面积也很小，配合肋板区格内的导热系数更小的隔热材料，可以实现整体复合木箱单元具有不超过0.3W/(m2.K)的平均传热系数，从而最大限度地减小冰面下部的热交换。为减小木箱内部的空气对流，保温材料需充满每个区格，减小区格内部的空气体积。
[0021]本发明设计的连接件采用了挂钩式的形状，一侧是与主肋板挂接的钩头、一侧是承托次肋板的腹板，结构简洁;通过特定形状的薄金属板，如钢板，连续冷加工弯折而成，制作简单，根据次肋板可能传递的最大剪力，连接件厚度和宽度按连接件钢材的有效截面抗拉计算和主次肋板木