一种陡缓坡弧度突变多曲面钢网壳建筑结构及其施工工艺制造技术

本申请涉及一种陡缓坡弧度突变多曲面钢网壳建筑结构及其施工工艺，涉及建筑工程技术领域，该钢网壳建筑结构包括前竖墙、左竖墙、右竖墙以及屋面桁架；前竖墙的上端固设有倾斜向上的弧形大臂钢管，左竖墙与弧形大臂钢管之间设有第一弧形钢管，右竖墙与弧形大臂钢管之间设有第二弧形钢管；弧形大臂钢管上连接有下弧形梁和上弧形梁，弧形大臂钢管两侧还设置有左翼陡坡钢网壳、右翼陡坡钢网壳、左翼缓坡钢网壳和右翼缓坡钢网壳；屋面桁架的外周与上弧形梁相连接；本申请还公开一种制造上述钢网壳建筑结构的施工工艺。本申请中的钢网壳建筑结构具有大跨度、高通间、少支撑柱等特点；本申请中的施工工艺高效安全且耗材少。的施工工艺高效安全且耗材少。的施工工艺高效安全且耗材少。

【技术实现步骤摘要】
一种陡缓坡弧度突变多曲面钢网壳建筑结构及其施工工艺


[0001]本申请涉及大型公共建筑
，尤其是涉及一种陡缓坡弧度突变多曲面钢网壳建筑结构及其施工工艺。

技术介绍

[0002]随着建造技术的不断发展以及计算机辅助设计水平的不断提升，非线性建筑如雨后春笋般不断涌现；钢架式建筑结构因其具有可塑性高、施工速度快以及良好的受力性能被广泛的应用于非线性建筑中。在大型公共建筑领域，钢架式建筑结构的跨度越来越大，造型越来越新颖，结构越来越复杂。钢架式建筑结构能适应不同跨度、不同支承条件的多种建筑要求，形状上也能适应多种建筑形态；常见的钢架式建筑结构类型有钢网格结构、钢桁架结构、钢索结构等。目前的钢架式建筑结构通常与混凝土框架建筑结构相结合，形成结构、幕墙一体化设计，钢架式建筑结构杆件既作为支撑体系，又需要与幕墙单元划分相匹配。
[0003]在针对陡缓坡弧度突变多曲面的非线性钢网壳建筑结构中，通常需要设计大量的支撑结构，影响视野；且跨度和通高受到较大局限；在施工过程中需要采用超高承重支架等措施或搭设大量的满堂脚手架，材料损耗大，费用高，安装效率低。

技术实现思路

[0004]第一方面，本申请的目的是提供一种陡缓坡弧度突变多曲面钢网壳建筑结构，解决大跨度、高低斜跨大通间的陡缓坡弧度突变多曲面建筑结构存在的大量支撑结构的问题。
[0005]本申请提供的一种陡缓坡弧度突变多曲面钢网壳建筑结构采用如下的技术方案：一种陡缓坡弧度突变多曲面钢网壳建筑结构，包括前竖墙、左竖墙、右竖墙以及屋面桁架；所述前竖墙固设于地面上，所述前竖墙的上端固设有倾斜向上的弧形大臂钢管，所述弧形大臂钢管的下端与地面之间设有第一支撑钢管；所述左竖墙和右竖墙的下端均固设于混凝土框架建筑结构的一层楼面上，所述左竖墙与弧形大臂钢管之间设有第一弧形钢管，所述右竖墙与弧形大臂钢管之间设有第二弧形钢管，所述第一弧形钢管以及第二弧形钢管与地面之间均设有第二支撑钢管；所述弧形大臂钢管的中部固设有朝弧形大臂钢管的左右两侧延伸的下弧形梁，所述弧形大臂钢管的上端固设有朝弧形大臂钢管的左右两侧延伸的上弧形梁，位于弧形大臂钢管左侧的所述下弧形梁与上弧形梁之间设置有左翼陡坡钢网壳，位于弧形大臂钢管右侧的所述下弧形梁与上弧形梁之间设置有右翼陡坡钢网壳；位于弧形大臂钢管左侧的所述下弧形梁与所述左竖墙的上端以及所述第一弧形钢管之间设置有左翼缓坡钢网壳，位于弧形大臂钢管右侧的所述下弧形梁与所述右竖墙的上端以及所述第二弧形钢管之间设置有右翼缓坡钢网壳；所述屋面桁架通过屋面支撑钢管固定于混凝土框架建筑结构的顶层楼面上且所
述屋面桁架的外周边沿与所述上弧形梁相连接。
[0006]本申请中的钢网壳建筑结构适用于大型剧场、体育场馆、机场航站楼、高铁站房、会议会展中心等超大空间自由曲面钢网格结构，其与混凝土框架建筑结构相配合，结合后形成一个整体式建筑结构；本申请中以整体建筑结构的前大门方向为“前”方，对应的位置为“前”或“前侧”位置，相反的另一方向为“后”方，对应的位置为“后”或“后侧”位置，面对大门时，左手方向为“左”方，对应的位置为“左”或“左侧”位置，右手方向为“右”方，对应的位置为“右”或“右侧”位置。本申请中的方位词是为了便于描述本申请中的技术方案，而非对技术方案的限定。
[0007]与本申请中的钢网壳建筑结构相配合的混凝土框架建筑结构前侧位置设置有下沉式广场，上述安装前竖墙的地面即为下沉式广场的地面，下沉式广场两侧设置一层露台，作为安装上述左竖墙和右竖墙的一层楼面；本申请中的一层楼面泛指低层楼面，其高度位置位于高层楼面与地面之间，而非目视所呈现的楼层分割状态，因此作为等同替换方案，其也可以是二层楼面或三层楼面。通过采用上述技术方案，本申请中的钢网壳建筑结构主要包覆在混凝土框架建筑结构的左右两侧以及前侧，混凝土框架建筑结构可以是一个超过五层的多层建筑，其顶层楼面上方设置屋面桁架，作为混凝土框架建筑结构的顶部覆盖层，屋面桁架与前竖墙之间通过弧形倾斜的弧形大臂钢管相连接；弧形大臂钢管的下端与前竖墙相固连，并且与地面之间设置第一支撑钢管，从而对弧形大臂钢管起到支撑作用，承载弧形大臂钢管的竖向应力以及侧向应力。弧形大臂钢管的上端倾斜向上延伸后与上弧形梁相固连，将部分侧应力通过上弧形梁以及屋面桁架分散传递到混凝土框架建筑结构上；第一弧形钢管和第二弧形钢管均通过第二支撑钢管直接支撑于地面上，且第一弧形钢管的两端连接左竖墙和弧形大臂钢管，第二弧形钢管的两端连接右竖墙和弧形大臂钢管，相互之间形成一个稳定可靠的整体立体结构，从而能够有效支撑左翼缓坡钢网壳和右翼缓坡钢网壳的重量；下弧形梁既与左竖墙以及右竖墙相连接，又与弧形大臂钢管连接，还通过左翼陡坡钢网壳和右翼陡坡钢网壳与上弧形梁相连接，从而与屋面桁架形成一个整体的立体结构。上述整体结构的受力载荷分布均匀，各部分设计科学合理，能够在尽量少用支撑结构的前提下保证结构的安全性。
[0008]本申请中的钢网壳建筑结构左右翼区为弧度突变自由曲面单层钢网格结构，最大钢管规格为φ900
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48mm，左翼缓坡钢网壳和右翼缓坡钢网壳整体呈空间扭转不规则曲面造型，左右对称，边界划分明显，第一弧形钢管以及第二弧形钢管均为大直径厚壁弯管，左翼陡坡钢网壳和右翼陡坡钢网壳为空间单层倾斜曲面钢网格，造型轻盈飘逸，左右镜像对称，空间高度大。整体结构形成大跨度、高低斜跨大通间的多曲面建筑结构，整体造型美观，其运用的支撑结构较少，视野宽阔。
[0009]可选的，所述弧形大臂钢管包括位于下端的缓坡段和位于中部及上端的陡坡段，所述左翼缓坡钢网壳和右翼缓坡钢网壳均与所述缓坡段相对接，所述左翼陡坡钢网壳和右翼陡坡钢网壳均与所述陡坡段相对接。
[0010]通过采用上述技术方案，弧形大臂钢管分段安装，弧形大臂钢管的缓坡段与左翼缓坡钢网壳以及右翼缓坡钢网壳相对接；安装时缓坡段可以设置临时支撑钢管，陡坡段采用吊装以及柔性钢索稳固、校正的方式进行定位安装，弧形大臂钢管作为下沉式广场上方的主要承载构件，即用于连接左翼陡坡钢网壳和右翼陡坡钢网壳，又用于安装钢网格后，与
幕墙单元划分相匹配，形成结构、幕墙一体化设计，陡坡段的长度铰长，倾角很大，其产生的竖向分力远大于纵向分力，将其大部分分力直接传递给地面，实现大通间、少支撑结构的效果。
[0011]可选的，所述弧形大臂钢管的数量有两个且两个弧形大臂钢管左右间隔设置，所述第一弧形钢管的端部固连在位于左侧的弧形大臂钢管外侧，所述第二弧形钢管的端部固连在位于右侧的弧形大臂钢管外侧，两个弧形大臂钢管之间设有由纵横交错的钢管形成的钢网格。
[0012]通过采用上述技术方案，两个弧形大臂钢管提升了承载力；两个弧形大臂钢管并排设置，方便两个弧形大臂钢管的缓坡段分别与左翼缓坡钢网壳和右翼缓坡钢网壳连接、两个弧形大臂钢管的陡坡段分别与左翼陡坡钢网壳和右翼陡坡钢网壳连接；两个弧形大臂钢管之间的钢网格用于安装幕墙，避免整体建筑正中件有较大的杆件遮挡视线，同时避免左翼缓坡钢网壳和右翼缓坡钢网壳之间、左翼陡坡钢网壳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陡缓坡弧度突变多曲面钢网壳建筑结构，包括前竖墙(1)、左竖墙(2a)、右竖墙(2b)以及屋面桁架(3)；其特征在于，所述前竖墙(1)固设于地面上，所述前竖墙(1)的上端固设有倾斜向上的弧形大臂钢管(4)，所述弧形大臂钢管(4)的下端与地面之间固设有第一支撑钢管(5)；所述左竖墙(2a)和右竖墙(2b)的下端均固设于混凝土框架建筑结构（27）的一层楼面上，所述左竖墙(2a)与弧形大臂钢管(4)之间设有第一弧形钢管(7)，所述右竖墙(2b)与弧形大臂钢管(4)之间设有第二弧形钢管(8)，所述第一弧形钢管(7)以及第二弧形钢管(8)与地面之间均设有第二支撑钢管(6)；所述弧形大臂钢管(4)的中部固设有朝弧形大臂钢管(4)的左右两侧延伸的下弧形梁(9)，所述弧形大臂钢管(4)的上端固设有朝弧形大臂钢管(4)的左右两侧延伸的上弧形梁(10)，位于弧形大臂钢管(4)左侧的所述下弧形梁(9)与上弧形梁(10)之间设置有左翼陡坡钢网壳(11)，位于弧形大臂钢管(4)右侧的所述下弧形梁(9)与上弧形梁(10)之间设置有右翼陡坡钢网壳(12)；位于弧形大臂钢管(4)左侧的所述下弧形梁(9)与所述左竖墙(2a)的上端以及所述第一弧形钢管(7)之间设置有左翼缓坡钢网壳(13)，位于弧形大臂钢管(4)右侧的所述下弧形梁(9)与所述右竖墙(2b)的上端以及所述第二弧形钢管(8)之间设置有右翼缓坡钢网壳(14)；所述屋面桁架(3)通过屋面支撑钢管(23)固定于混凝土框架建筑结构（27）的顶层楼面上且所述屋面桁架(3)的外周边沿与所述上弧形梁(10)相连接。2.根据权利要求1所述的陡缓坡弧度突变多曲面钢网壳建筑结构，其特征在于，所述弧形大臂钢管(4)包括位于下端的缓坡段(41)和位于中部及上端的陡坡段(42)，所述左翼缓坡钢网壳(13)和右翼缓坡钢网壳(14)均与所述缓坡段(41)相对接，所述左翼陡坡钢网壳(11)和右翼陡坡钢网壳(12)均与所述陡坡段(42)相对接。3.根据权利要求1或2所述的陡缓坡弧度突变多曲面钢网壳建筑结构，其特征在于，所述弧形大臂钢管(4)的数量有两个且两个弧形大臂钢管(4)左右间隔设置，所述第一弧形钢管(7)的端部固连在位于左侧的弧形大臂钢管(4)外侧，所述第二弧形钢管(8)的端部固连在位于右侧的弧形大臂钢管(4)外侧，两个弧形大臂钢管(4)之间设有由纵横交错的钢管形成的钢网格(15)；两个所述弧形大臂钢管(4)之间还设有加强支撑钢管(16)，所述加强支撑钢管(16)的两端分别固连在两个所述弧形大臂钢管(4)的内侧且分别与所述第一弧形钢管(7)的端部以及第二弧形钢管(8)的端部相对应。4.根据权利要求1或2所述的陡缓坡弧度突变多曲面钢网壳建筑结构，其特征在于，所述前竖墙(1)的左侧上端与所述第一弧形钢管(7)的中部之间固连有第三弧形钢管(17)，所述第三弧形钢管(17)与所述第一弧形钢管(7)以及位于左侧的弧形大臂钢管(4)之间形成左翼三角区域，所述左翼三角区域内设有左翼三角钢网架(19)；所述前竖墙(1)的右侧上端与所述第二弧形钢管(8)的中部之间固连有第四弧形钢管(18)，所述第四弧形钢管(18)与所述第二弧形钢管(8)以及位于右侧的弧形大臂钢管(4)之间形成右翼三角区域，所述右翼三角区域内设有右翼三角钢网架(20)。5.根据权利要求1或2所述的陡缓坡弧度突变多曲面钢网壳建筑结构，其特征在于，所
述屋面桁架(3)的左右两侧分别设置有左侧钢网壳(21)和右侧钢网壳(22)；所述左侧钢网壳(21)与所述左翼陡坡钢网壳(11)相连接，所述右侧钢网壳(22)与所述右翼陡坡钢网壳(12)相连接；所述屋面桁架(3)包括至少一个屋面横向桁架(31)和若干个屋面纵向桁架(32)，若干个屋面纵向桁架(32)平行间隔设置，所述屋面纵向桁架(32)均与屋面横向桁架(31)相固连，所述屋面纵向桁架(32)之间通过若干个横向钢管(33)相固连；所述屋面支撑钢管(23)为独杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：迂长伟，林南，巴继庚，王振辉，梁威，张海涛，韩超，宋辉，
申请(专利权)人：北京建工集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：