落地悬挑斜桁架-正交拱桁架组合式大跨屋盖及构成方法技术

本发明专利技术涉及一种落地悬挑斜桁架

【技术实现步骤摘要】
落地悬挑斜桁架
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正交拱桁架组合式大跨屋盖及构成方法


[0001]本专利技术属于结构工程
，尤其涉及一种落地悬挑斜桁架
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正交拱桁架组合式大跨屋盖及构成方法。落地悬挑指悬挑长度不小于50米，大跨指空间跨度不小于40米。

技术介绍

[0002]大跨屋盖桁架结构是由多榀单层或多层桁架结构组成的大跨度钢结构体系，具有自重轻、跨度大和承载力高等优点，其中跨度是评定该类体系力学性能的一个重要因素。该结构体系广泛应用于体育场馆、机场航站楼、会展中心等公共建筑的大跨屋盖建筑空间中。
[0003]单侧落地悬挑斜桁架支撑是一种有效的落地屋盖桁架支撑体系。由于为斜向单悬挑结构形式，落地端的支撑构造显得尤为重要，且需为可承担部分弯矩的固定端；双斜桁架组合四点落地支撑是一种合理有效的加强处理方式；悬挑桁架根据受力大小则可考虑为下大上小的梯形、三角等形式。合理有效的落地悬挑斜桁架布置及结构形式是主体支撑结构整体承载性能的一个重要因素。
[0004]正交向桁架连接布置构成双向受力新体系是一种提高单侧落地悬挑斜桁架的整体刚度的有效方案，正交向桁架分为落地正交向桁架和非落地正交向桁架。为适应悬挑斜桁架的外观建筑造型，如斜圆台、斜多边棱台、斜圆锥、斜多边棱锥等，对应正交向桁架为拱型或多段线型的结构形式。合理有效的正交向桁架连接布置，是保证支撑斜桁架核心体系的可靠承载、整体受力以及实施可行性的一个重要因素。
[0005]现有落地悬挑桁架支撑的悬挑桁架结构无法实现封闭的大跨度屋盖空间功能，但可以通过沿环向多组布置、相邻组共用桁架弦杆的组合模式，构成合理可行的环向多组支撑组合整体结构形式。中心屋顶开洞区域则通过单层网壳支撑于落地悬挑斜桁架的端部来实现，是一种有效的处理方案，支撑位置处设置环向弧形平面桁架进行加强。
[0006]合理有效的大跨屋盖结构环向组合布置和结构形式，是实现整体结构体系合理受力承载和竖向荷载有效转换的一个重要因素，可有效克服落地长悬挑桁架的整体结构刚度相对非悬挑桁架结构较弱和在竖向地震作用下稳固性不足的问题，另外需要进行严密的振动频率设计分析，结构构成难度较大；此外，组合式大跨屋盖结构体系还存在节点连接构造复杂、部件构成复杂以及承载性能相对较弱等问题，需通过有效构造措施以保证其正常使用。
[0007]综上所述，研究一种落地悬挑斜桁架
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正交拱桁架组合式大跨屋盖的形式及设计方法，以适用于底部大空间单侧多点落地长悬挑斜桁架支撑和周圈多弧段组合建筑造型的复杂大跨钢屋盖结构体系设计及承载是十分必要的。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种落地悬挑斜桁架
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正交拱桁架组合式大跨屋盖及构成方法。
[0009]这种落地悬挑斜桁架
‑
正交拱桁架组合式大跨屋盖，包括：中心单层网壳屋顶、落
地悬挑斜桁架、落地双拱连接桁架、径环向正交小桁架和径环向连接钢梁；落地悬挑斜桁架包括对称的两榀梯形渐缩平面斜桁架，梯形渐缩平面斜桁架由悬挑斜桁架上弦杆、悬挑斜桁架下弦杆、悬挑斜桁架竖腹杆和悬挑斜桁架斜腹杆组成；多组落地悬挑斜桁架沿中心单层网壳屋顶周圈布设形成落地悬挑斜桁架组合，且相邻落地悬挑斜桁架共用同一道悬挑斜桁架下弦杆；
[0010]同一落地悬挑斜桁架中的两榀梯形渐缩平面斜桁架之间通过落地双拱连接桁架、径环向正交小桁架和径环向连接钢梁连接形成单组体系；
[0011]落地双拱连接桁架包括外侧边界拱桁架和内侧支撑拱桁架；多组落地双拱连接桁架沿中心单层网壳屋顶周圈布设形成落地双拱连接桁架组合，且相邻两个内侧支撑拱桁架连接同一个斜桁架落地下弦端；
[0012]径环向正交小桁架包括中轴径向斜长桁架、两侧径向斜短桁架和环向弧形平面桁架，其中环向弧形平面桁架和中轴径向斜长桁架正交连接，环向弧形平面桁架设于落地悬挑斜桁架的中、高部悬挑区域，两侧径向斜短桁架设于连接落地双拱连接桁架之间；
[0013]径环向连接钢梁包括环向弧形连接钢梁和径向连接钢梁。
[0014]作为优选：外侧边界拱桁架和内侧支撑拱桁架均由连接桁架上弦拱、连接桁架下弦拱、连接桁架竖腹杆和连接桁架斜腹杆组成；外侧边界拱桁架中的连接桁架上弦拱和连接桁架下弦拱交汇于斜桁架落地上弦端，内侧支撑拱桁架中的连接桁架上弦拱和连接桁架下弦拱交汇于斜桁架落地下弦端；斜桁架落地上弦端和斜桁架落地下弦端均通过铰接支座固定于地面结构。
[0015]作为优选：同一落地悬挑斜桁架中的两榀梯形渐缩平面斜桁架的顶部夹角为15～45
°
，落地间距为30～50m；落地悬挑斜桁架的悬挑长度为50～80m；
[0016]外侧边界拱桁架和内侧支撑拱桁架之间的水平间距为10～20m，外侧边界拱桁架和内侧支撑拱桁架的倾斜角均为0～10
°
，外侧边界拱桁架两端的斜桁架落地上弦端的间距、内侧支撑拱桁架两端的斜桁架落地下弦端的间距均为30～50m。
[0017]作为优选：中轴径向斜长桁架底部通过斜长桁架端部连接节点分别连接外侧边界拱桁架和内侧支撑拱桁架的拱顶，中轴径向斜长桁架顶部连接悬挑区域端部的环向弧形平面桁架；
[0018]两榀两侧径向斜短桁架对称地设于中轴径向斜长桁架两侧，每榀两侧径向斜短桁架的两端分别通过斜短桁架端部连接节点连接外侧边界拱桁架和内侧支撑拱桁架；
[0019]根据落地悬挑斜桁架的悬挑长度，相邻两榀梯形渐缩平面斜桁架的中、高部悬挑区域之间设有数道环向弧形平面桁架，相邻两道环向弧形平面桁架的间隔为10～20m；环向弧形平面桁架端部通过环向桁架端部上弦连接节点和环向桁架端部下弦连接节点连接悬挑斜桁架上弦杆和悬挑斜桁架下弦杆。
[0020]作为优选：两道径向连接钢梁分别与两榀两侧径向斜短桁架位于同一直线，径向连接钢梁依次连接环向弧形平面桁架、内侧支撑拱桁架；同一落地悬挑斜桁架中的两榀梯形渐缩平面斜桁架之间设有数道环向弧形连接钢梁，环向弧形连接钢梁之间的径向间隔为3～6m；环向弧形连接钢梁为弧梁或多段直梁拼接结构。
[0021]作为优选：中心单层网壳屋顶包括网壳径向梁和网壳环向梁，中心单层网壳屋顶边缘通过网壳周边支撑节点和网壳周边支撑斜杆支撑于单组体系顶端的环向弧形平面桁
架。
[0022]这种落地悬挑斜桁架
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正交拱桁架组合式大跨屋盖的构成方法，包括以下步骤：
[0023]步骤一、在斜圆台体两侧对称设置斜向汇交的两榀梯形渐缩平面斜桁架，形成落地悬挑斜桁架；将多组落地悬挑斜桁架沿周圈布置，且相邻落地悬挑斜桁架共用同一道悬挑斜桁架下弦杆；
[0024]步骤二、在落地悬挑斜桁架的两榀梯形渐缩平面斜桁架之间设置落地双拱连接桁架、径环向正交小桁架和径环向连接钢梁；
[0025]步骤三、通过落地悬挑斜桁架组合顶部的周圈数榀弧形平面桁架安装中心单层网壳屋顶，并通过网壳周边支撑斜杆进行人字斜撑杆支座支撑，通过网壳周边支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种落地悬挑斜桁架
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正交拱桁架组合式大跨屋盖结构，其特征在于，包括：中心单层网壳屋顶、落地悬挑斜桁架、落地双拱连接桁架、径环向正交小桁架和径环向连接钢梁；落地悬挑斜桁架包括对称的两榀梯形渐缩平面斜桁架，梯形渐缩平面斜桁架由悬挑斜桁架上弦杆(1)、悬挑斜桁架下弦杆(2)、悬挑斜桁架竖腹杆(3)和悬挑斜桁架斜腹杆(4)组成；多组落地悬挑斜桁架沿中心单层网壳屋顶周圈布设形成落地悬挑斜桁架组合，且相邻落地悬挑斜桁架共用同一道悬挑斜桁架下弦杆(2)；同一落地悬挑斜桁架中的两榀梯形渐缩平面斜桁架之间通过落地双拱连接桁架、径环向正交小桁架和径环向连接钢梁连接形成单组体系；落地双拱连接桁架包括外侧边界拱桁架(13)和内侧支撑拱桁架(14)；多组落地双拱连接桁架沿中心单层网壳屋顶周圈布设形成落地双拱连接桁架组合，且相邻两个内侧支撑拱桁架(14)连接同一个斜桁架落地下弦端(6)；径环向正交小桁架包括中轴径向斜长桁架(15)、两侧径向斜短桁架(16)和环向弧形平面桁架(17)，其中环向弧形平面桁架(17)和中轴径向斜长桁架(15)正交连接，环向弧形平面桁架(17)设于落地悬挑斜桁架的中、高部悬挑区域，两侧径向斜短桁架(16)设于连接落地双拱连接桁架之间；径环向连接钢梁包括环向弧形连接钢梁(18)和径向连接钢梁(19)。2.根据权利要求1所述的落地悬挑斜桁架
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正交拱桁架组合式大跨屋盖结构，其特征在于：外侧边界拱桁架(13)和内侧支撑拱桁架(14)均由连接桁架上弦拱(9)、连接桁架下弦拱(10)、连接桁架竖腹杆(11)和连接桁架斜腹杆(12)组成；外侧边界拱桁架(13)中的连接桁架上弦拱(9)和连接桁架下弦拱(10)交汇于斜桁架落地上弦端(5)，内侧支撑拱桁架(14)中的连接桁架上弦拱(9)和连接桁架下弦拱(10)交汇于斜桁架落地下弦端(6)；斜桁架落地上弦端(5)和斜桁架落地下弦端(6)均通过铰接支座固定于地面结构。3.根据权利要求2所述的落地悬挑斜桁架
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正交拱桁架组合式大跨屋盖结构，其特征在于：同一落地悬挑斜桁架中的两榀梯形渐缩平面斜桁架的顶部夹角为15～45
°
，落地间距为30～50m；落地悬挑斜桁架的悬挑长度为50～80m；外侧边界拱桁架(13)和内侧支撑拱桁架(14)之间的水平间距为10～20m，外侧边界拱桁架(13)和内侧支撑拱桁架(14)的倾斜角均为0～10
°
，外侧边界拱桁架(13)两端的斜桁架落地上弦端(5)的间距、内侧支撑拱桁架(14)两端的斜桁架落地下弦端(6)的间距均为30～50m。4.根据权利要求1所述的落地悬挑斜桁架
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正交拱桁架组合式大跨屋盖结构，其特征在于：中轴径向斜长桁架(15)底部通过斜长桁架端部连接节点(20)分别连接外侧边界拱桁架(13)和内侧支撑拱桁架(14)的拱顶，中轴径向斜长桁架(15)顶部连接悬挑区域端部的环向弧形平面桁架(17)；两榀两侧径向斜短桁架(16)对称地设于中轴径向斜长桁架(15)两侧，每榀两侧径向斜短桁架(16)的两端分别通过斜短桁架端部连接节点(21)连接外侧边界拱桁架(13)和内侧支撑拱桁架(14)；根据落地悬挑斜桁架...

【专利技术属性】
技术研发人员：王震，赵阳，石雷，许翔，杨学林，季泽华，瞿浩川，
申请(专利权)人：浙江省建筑设计研究院，
类型：发明
国别省市：