一种编织环状建筑结构制造技术

本发明专利技术属于土木工程中的结构工程技术领域，具体涉及一种编织环状建筑结构，该结构包括上层屋盖结构、下层楼面结构、内外环形立面结构、支承体四部分。上层屋盖结构由径向布置的屋盖钢梁和屋盖钢梁之间的面内编织状支撑组成；下层楼面结构由楼面钢梁和楼面钢梁上的现浇组合楼板组成；内外环立面结构为环桁架，连接上层屋盖结构和下层楼面结构形成一个整体；支承体设置于下层楼面结构下方。本发明专利技术实现环向和径向的双向大跨越，解决了传统大跨环形结构外环的外倾问题，对异形屋面有很好的适应性，同时创造了环状体内完整的无柱空间，使建筑内部获得灵活完整的展示空间。在大跨度圆环形房屋、环带形人行天桥等建筑中具有良好的应用前景和推广价值。应用前景和推广价值。应用前景和推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种编织环状建筑结构


[0001]本专利技术属于土木工程中的结构工程
，具体涉及一种编织环状建筑结构。

技术介绍

[0002]目前，环形建筑在当前的建筑设计领域中得到了越来越多的应用，其建筑的圆环形平面由外侧大圆和内部小圆形成，若两个圆为同心圆，其环带宽度为大圆半径减去小圆半径，若两个圆不同心，则其环带宽度不是定值。最初的环形建筑在人行天桥类结构中有所采用，大多仅有一层桥面结构，且人行天桥结构宽度较小，多采用连续钢箱梁、或网架结构。在房屋建筑中应用的大跨环向建筑多只是环向或径向中某一个方向跨度较大，采用传统的环向或径向桁架结构均可实现。
[0003]随着此类建筑的发展，其体量和尺度越来越大，外圆直径经常超过了120m，环带宽度在10~30m之间，所述下层楼面结构下方的支承体环向最大间距接近70m，且此类建筑的使用功能多为文化展示及公共交流，圆环体内部需要完整的无柱空间，具有环向和径向双向大跨的特征，再加上建筑屋面造型具有一定的复杂性。现有技术无法有效的解决此类建筑带来的结构问题，形成的结构体系仅在单向具有一定的结构刚度，或无法形成内部完整的无柱空间，且对复杂屋面没有很好的适应性。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对环向和径向双向大跨度、且具有复杂异形屋面的环形建筑，专利技术的目的是克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有良好空间刚度的新型的编织环状结构体系。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种编织环状建筑结构，包括内外环形立面结构、上层屋盖结构、下层楼面结构以及若干支承体，其中：所述内外环形立面结构包括内环桁架和外环桁架，所述内环桁架与所述外环桁架均竖向平行布置，形成不同心的环带，所述环带包括最小宽度部和最大宽度部，所述环带最小宽度部径向距离为10m，所述环带最大宽度部径向距离为30m；所述内环桁架包括a屋盖上弦杆和a楼面下弦杆，所述a屋盖上弦杆通过内环桁架腹杆与所述a楼面下弦杆连接，所述外环桁架包括b屋盖上弦杆和b楼面下弦杆，所述b屋盖上弦杆通过外环桁架腹杆与所述b楼面下弦杆连接；所述上层屋盖结构包括若干屋盖钢梁和若干屋盖支撑，若干所述屋盖钢梁径向间隔布置于所述a屋盖上弦杆与所述b屋盖上弦杆之间，使得所述a屋盖上弦杆作为所述上层屋盖结构的内环梁，所述b屋盖上弦杆作为所述上层屋盖结构的外环梁，所述上层屋盖结构的外环梁直径不低于100m；所述屋盖支撑设置于所述a屋盖上弦杆与所述b屋盖上弦杆之间；所述下层楼面结构包括若干楼面钢梁，若干所述楼面钢梁布置于所述a楼面下弦杆与所述b楼面下弦杆之间，使得所述a楼面下弦杆作为所述下层楼面结构的内环梁，所述b
楼面下弦杆作为所述下层楼面结构的外环梁；若干所述支承体间隔布置于所述下层楼面结构下方，至少有一个相邻所述支承体之间的间距不低于70m。
[0006]作为本专利技术的进一步优选，临近或位于所述环带最大宽度部处的所述屋盖钢梁包括一体连接的水平钢梁和斜向钢梁，所述水平钢梁另一端与所述b屋盖上弦杆连接，所述斜向钢梁另一端与所述a屋盖上弦杆连接。
[0007]作为本专利技术的进一步优选，所述屋盖支撑包括屋盖环向支撑和屋盖斜向支撑，所述屋盖环向支撑等间距设置于所述a屋盖上弦杆与所述b屋盖上弦杆之间，所述屋盖环向支撑、所述屋盖钢梁、所述a屋盖上弦杆、所述b屋盖上弦杆形成网格状结构；所述屋盖斜向支撑沿网格状结构对角线设置。
[0008]作为本专利技术的进一步优选，所述支承体包括钢筋混凝土框架剪力墙结构和钢框架支撑结构，所述钢筋混凝土框架剪力墙结构用于支撑所述环带最大宽度部正负55
°
圆心角的范围处的所述下层楼面结构，所述钢框架支撑结构用于支撑除所述环带最大宽度部正负55
°
圆心角的范围处外的所述下层楼面结构。
[0009]作为本专利技术的进一步优选，所述楼面钢梁包括若干混凝土梁和若干径向钢梁，若干所述混凝土梁布置于所述环带最大宽度部正负55
°
圆心角的范围处的所述a楼面下弦杆与所述b楼面下弦杆之间平面内，若干径向钢梁径向布置于除所述环带最大宽度部正负55
°
圆心角的范围处之外的所述a楼面下弦杆与所述b楼面下弦杆之间平面内。
[0010]作为本专利技术的进一步优选，所述下层楼面结构还包括钢筋桁架组合楼板，所述钢筋桁架组合楼板铺设在若干所述楼面钢梁上方；所述钢筋桁架组合楼板内钢筋为双层双向连续配置，在临近或位于所述环带最大宽度部处，所述钢筋桁架组合楼板内钢筋采用直径至少是12mm的钢筋或增加所述钢筋桁架组合楼板内钢筋数量。
[0011]作为本专利技术的进一步优选，所述屋盖斜向支撑设置方向为所述网格状结构等效为膜结构后的主应力的分布方向。
[0012]作为本专利技术的进一步优选，包括主入口，所述主入口开设在所述b楼面下弦杆与所述b屋盖上弦杆之间。
[0013]作为本专利技术的进一步优选，还包括若干内部支撑结构，所述内部支撑结构由若干钢支撑交叉连接形成，若干内部支撑结构设置于所述内环桁架与所述外环桁架之间，所述内部支撑结构对应所述下层楼面结构下方的支承体所在位置设置。
[0014]作为本专利技术的进一步优选，所述内环桁架腹杆呈人字形或V形分布在所述a屋盖上弦杆与所述a楼面下弦杆之间；所述外环桁架腹杆呈人字形或V形分布在所述b屋盖上弦杆与所述b楼面下弦杆之间。
[0015]通过以上技术方案，相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1. 本专利技术通过屋盖支撑的布置、环状体内竖向支撑的设置以及考虑楼面混凝土楼板的刚度贡献，以有限的结构高度实现了环形建筑环向和径向双向大跨越，整个环状体内形成了完整的无柱空间，使建筑内部空间使用更加灵活；2. 本专利技术对圆环形建筑造型有很好的适应性，可应对不同跨度、尺度、造型的圆环形建筑，是具有一定通用性的结构体系；3. 本专利技术该结构体系结构布置的规律性和规则性使之具有一定参数化生成的潜
在优势，通过对建筑外形和结构划分的若干关键参数进行定义，可以实现快速建立结构模型，极大的提高了建模效率；4. 本专利技术竖向构件即为内外环立面结构，可兼做幕墙立面龙骨的生根点，最大程度的做到了结构竖向构件的最优布置和最大程度利用；该结构体系结构布置的规律性和规则性也使建筑外立面便于采用模块化、单元式的幕墙系统，有利于建筑立面工业化和装配式的生产和安装；5. 本专利技术具体工程实践表明，通过设置临时支撑胎架及制定合理的卸载方案，该结构体系在施工建造的过程中具有较好的刚度和稳定性。
附图说明
[0016]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0017]图1是本专利技术相邻两屋盖钢梁间平面内主应力方向和大小分布图；图2是本专利技术屋盖支撑分布图；图3是本专利技术的整体结构示意图；图4是本专利技术上层屋盖结构示意图；图5是本专利技术内外环桁架结构示意图；图6是本专利技术下层楼面结构及支承体结构示意图；图7是本专利技术剖面图。
[0018]图中：1、b屋盖上弦杆；2、a屋盖上弦杆；3、屋盖钢梁；4、屋盖支撑；5、外环桁架腹杆；6、内环桁架腹杆；7、内部支本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种编织环状建筑结构，其特征在于：包括内外环形立面结构、上层屋盖结构、下层楼面结构以及若干支承体（11），其中：所述内外环形立面结构包括内环桁架和外环桁架，所述内环桁架与所述外环桁架均竖向平行布置，形成不同心的环带，所述环带包括最小宽度部和最大宽度部，所述环带最小宽度部径向距离为10m，所述环带最大宽度部径向距离为30m；所述内环桁架包括a屋盖上弦杆（2）和a楼面下弦杆（9），所述a屋盖上弦杆（2）通过内环桁架腹杆（6）与所述a楼面下弦杆（9）连接，所述外环桁架包括b屋盖上弦杆（1）和b楼面下弦杆（8），所述b屋盖上弦杆（1）通过外环桁架腹杆（5）与所述b楼面下弦杆（8）连接；所述上层屋盖结构包括若干屋盖钢梁（3）和若干屋盖支撑（4），若干所述屋盖钢梁（3）径向间隔布置于所述a屋盖上弦杆（2）与所述b屋盖上弦杆（1）之间，使得所述a屋盖上弦杆（2）作为所述上层屋盖结构的内环梁，所述b屋盖上弦杆（1）作为所述上层屋盖结构的外环梁，所述上层屋盖结构的外环梁直径不低于100m；所述屋盖支撑（4）设置于所述a屋盖上弦杆（2）与所述b屋盖上弦杆（1）之间；所述下层楼面结构包括若干楼面钢梁（10），若干所述楼面钢梁（10）布置于所述a楼面下弦杆（9）与所述b楼面下弦杆（8）之间，使得所述a楼面下弦杆（9）作为所述下层楼面结构的内环梁，所述b楼面下弦杆（8）作为所述下层楼面结构的外环梁；若干所述支承体（11）间隔布置于所述下层楼面结构下方，至少有一个相邻所述支承体（11）之间的间距不低于70m。2.根据权利要求1所述的一种编织环状建筑结构，其特征在于：临近或位于所述环带最大宽度部处的所述屋盖钢梁（3）包括一体连接的水平钢梁和斜向钢梁，所述水平钢梁另一端与所述b屋盖上弦杆（1）连接，所述斜向钢梁另一端与所述a屋盖上弦杆（2）连接。3.根据权利要求1所述的一种编织环状建筑结构，其特征在于：所述屋盖支撑（4）包括屋盖环向支撑和屋盖斜向支撑，所述屋盖环向支撑等间距设置于所述a屋盖上弦杆（2）与所述b屋盖上弦杆（1）之间，将所述a屋盖上弦杆（2）与所述b屋盖上弦杆（1）之间空间划分成网格状结构；所述屋盖斜向支撑沿网格状结构对角线设置。4.根据权利要求1所述的一种编织环状建筑结构，其特征在于：所述支承体（11）包括钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙逊，张翀，方立新，
申请(专利权)人：东南大学建筑设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：