大跨度拱形场馆结构体系制造技术

本实用新型专利技术提供了一种大跨度拱形场馆结构体系，通过两主拱架、两次拱架、腰桁架、顶桁架和顶拱架相互连接而成的主拱架，有效承受了大跨度弧面屋盖钢结构框架所传递的侧向和竖向荷载，结合大跨度弧面屋盖钢结构框架另一端的支撑边柱，以及拱脚处的工字形桩承台以及挖孔桩所形成的排桩基础，在实现“展开的书本”这一建筑结构外形的同时，具备极高的稳定性。此外，上部结构采用主拱架与次拱结构相互传力耗能，下部基础采用工字型带预应力拉梁及抗推挡墙的双向排桩，抵抗了拱脚双向水平推力，上部结构与下部基础的有机结合，形成整体结构体系自平衡，可有效减小构件尺寸，节省材料，提升建筑空间观感。筑空间观感。筑空间观感。

【技术实现步骤摘要】
大跨度拱形场馆结构体系


[0001]本技术涉及一种建筑结构体系，特别涉及一种大跨度拱形建筑结构体系。

技术介绍

[0002]目前国内外的场馆外形设计中，还没有“打开的书本”这一外形的场馆，而为了实现这一场馆外形，其需要在建筑两侧设置有大跨度拱形结构的屋盖，而且两侧均向建筑的中轴线所倾斜，因而中轴线处的常用建筑结构形式难以承受两侧屋盖的侧向荷载。
[0003]此外，这类场馆一般需要建设于市区，容易被市政道路包围，而这类大跨度拱形结构的基础往往体积较大，容易对市政道路的路基造成破坏。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是提供一种大跨度拱形场馆结构体系，旨在实现上述建筑造型的同时，具备符合建筑安全标准的结构稳定性。
[0005]一种大跨度拱形场馆结构体系，包括上部结构和下部结构，其特征在于：
[0006]所述上部结构，包括中心拱和设置于中心拱两侧的大跨度弧面屋盖钢结构框架，所述中心拱包括一对相互对称的、朝相对的平面外方向倾斜的大跨度主拱架，设置于两所述主拱架之间的、连接两主拱架拱脚的次拱，至少两条接近主拱架矢高处的、用于连接两主拱架的顶桁架，至少两条垂直于所述顶桁架的、用于连接两所述次拱矢高处、且与所述主拱架的弧线相对应的顶拱架，设置于主拱架平面内的、位于主拱架腰部的腰桁架，所述大跨度弧面屋盖钢结构框架一端连接所述腰桁架，另一端向主拱架平面外方向延伸，所述大跨度弧面屋盖钢结构框架的另一端设置至少两条支撑边柱；
[0007]所述下部结构，包括其上端面连接所述拱脚的、翼缘延伸方向相交于所述主拱架在水平面的投影线方向的工字型桩承台，等间距分布于所述工字型桩承台的下端面、且与所述工字型桩承台形成排桩基础的挖孔桩，设置在所述工字型桩承台的下端面、其延伸方向垂直于所述主拱在水平面的投影线方向的、沿工字型桩承台的翼缘全宽布置的地下连续墙。
[0008]进一步地，在所述主拱架和腰桁架之间设置至少三对吊索，所述吊索的顶端连接主拱架，底端连接腰桁架，每条吊索之间的距离相等。
[0009]进一步地，所述多拱联合受力自平衡结构还包括靠近所述大跨度弧面屋盖钢结构框架与所述腰桁架连接处的、且贯穿大跨度弧面屋盖钢结构框架的卧拱，所述卧拱的首、末两端分别连接腰桁架的首、末两端。
[0010]进一步地，位于所述主拱的两拱脚处的工字型桩承台之间设置钢筋混凝土拉梁，所述钢筋混凝土拉梁为预应力拉梁。
[0011]进一步地，所述地下连续墙设置于所述工字型桩承台下、靠近主拱拱脚外一侧的翼缘边缘，所述工字型桩承台的腹板平行于所述主拱在水平面的投影线方向。
[0012]本技术具有如下有益效果：
[0013](1)两主拱架、两次拱架、腰桁架、顶桁架和顶拱架相互连接而成的主拱架，有效承受了大跨度弧面屋盖钢结构框架所传递的侧向和竖向荷载，结合大跨度弧面屋盖钢结构框架另一端的支撑边柱，以及拱脚处的工字形桩承台以及挖孔桩所形成的排桩基础，在实现“展开的书本”这一建筑结构外形的同时，具备极高的稳定性。
[0014](2)上部结构采用主拱架与次拱结构相互传力耗能，下部基础采用工字型带预应力拉梁及抗推挡墙的双向排桩，抵抗了拱脚双向水平推力，上部结构与下部基础的有机结合，形成整体结构体系自平衡，可有效减小构件尺寸，节省材料，提升建筑空间观感。
附图说明
[0015]图1为本技术实施例一的多拱联合受力自平衡结构的立体图；
[0016]图2为本技术实施例一所述中心拱拱脚的支座条件示意图；
[0017]图3为本技术实施例一所述中心拱第一阶弹性屈曲变形模态图；
[0018]图4为本技术实施例一所述中心拱第二阶弹性屈曲变形模态图；
[0019]图5为本技术实施例一所述中心拱第三阶弹性屈曲变形模态图；
[0020]图6为本技术实施例二所述多拱联合受力自平衡结构的俯视图；
[0021]图7为本技术实施例二所述多拱联合受力自平衡结构模拟承受风荷载 F
h
时的受力示意图；
[0022]图8为本技术实施例三中在F
h
作用下弧面屋盖端部跨中侧向型变量的示意图；
[0023]图9为本技术实施例三中在F
h
作用下弧面屋盖端部跨中各杆件轴力大小的示意图；
[0024]图10为本技术实施例二中在F
h
作用下弧面屋盖端部跨中侧向型变量的示意图；
[0025]图11为本技术实施例二中在F
h
作用下弧面屋盖端部跨中各杆件轴力大小的示意图；
[0026]图12为本技术实施例二中弧面屋盖端部跨中侧向位移D
x
(mm)相对于界面面积A(m2)关系曲线图；
[0027]图13为所述多拱联合受力自平衡结构不设置吊索时其在竖向荷载作用下的变形图；
[0028]图14为所述多拱联合受力自平衡结构在设置吊索时其在竖向荷载作用下的变形图；
[0029]图15为无吊索情况下对主拱架进行半跨竖向荷载作用下的变形图；
[0030]图16为有吊索情况下对主拱架进行半跨竖向荷载作用下的变形图；
[0031]其中：1中心拱；11主拱架；12次拱；13顶桁架；14顶拱架；15腰桁架； 2弧面屋盖；3支撑边柱；4吊索；5卧拱。
[0032]图17为本技术所支撑的一种大跨度拱形结构的示意图；
[0033]图18为采用了本技术所述双向排桩基础的大跨度拱形结构的侧视图；
[0034]图19为图1所述拱形结构的双向排桩基础的平面图；
[0035]图20为本技术所述双向排桩基础单个工字型桩承台的平面图；
[0036]图21为本技术所述双向排桩基础单个工字型桩承台的侧向剖面图；
[0037]图22为对比例一的挖孔桩Y方向剪力有限元分析软件PLAXIS 3D的计算结果图；
[0038]图23为实施例三的挖孔桩Y方向剪力有限元分析软件PLAXIS 3D的计算结果图；
[0039]图24为对比例一的挖孔桩X方向剪力有限元分析软件PLAXIS 3D的计算结果图；
[0040]图25为实施例三的挖孔桩X方向剪力有限元分析软件PLAXIS 3D的计算结果图；
[0041]其中：1主拱；2工字型桩承台；21翼缘；22腹板；3挖孔桩；4地下连续墙。
具体实施方式
[0042]下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0043]需要说明，若本技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大跨度拱形场馆结构体系，包括上部结构和下部结构，其特征在于：所述上部结构，包括中心拱和设置于中心拱两侧的大跨度弧面屋盖钢结构框架，所述中心拱包括一对相互对称的、朝相对的平面外方向倾斜的大跨度主拱架，设置于两所述主拱架之间的、连接两主拱架拱脚的次拱，至少两条接近主拱架矢高处的、用于连接两主拱架的顶桁架，至少两条垂直于所述顶桁架的、用于连接两所述次拱矢高处、且与所述主拱架的弧线相对应的顶拱架，设置于主拱架平面内的、位于主拱架腰部的腰桁架，所述大跨度弧面屋盖钢结构框架一端连接所述腰桁架，另一端向主拱架平面外方向延伸，所述大跨度弧面屋盖钢结构框架的另一端设置至少两条支撑边柱；所述下部结构，包括其上端面连接所述拱脚的、翼缘延伸方向相交于所述主拱架在水平面的投影线方向的工字型桩承台，等间距分布于所述工字型桩承台的下端面、且与所述工字型桩承台形成排桩基础的挖孔桩，设置在所述工字型桩承台的下端面、其延伸方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈星，何军，黄佳，吴泉霖，方虎生，叶苑青，林泳，梁启龙，刘金松，苗红艳，
申请(专利权)人：广东省建筑设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：