螺旋递升式大空间钢-混凝土混合结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种螺旋递升式大空间钢

【技术实现步骤摘要】
螺旋递升式大空间钢
‑
混凝土混合结构


[0001]本技术属于结构工程
，尤其涉及一种螺旋递升式大空间钢
‑
混凝土混合结构，适用于局部大跨区最大跨度不小于30米的大空间。

技术介绍

[0002]大空间钢
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混凝土混合结构是由钢结构、混凝土结构构件组成的一种混合结构体系，一般由主体混凝土结构、局部钢结构组成。在大剧院、展览馆、体育场馆等大型公共建筑中应用广泛。
[0003]由于建筑和幕墙造型的需要，错层结构是经常出现的情况，其中螺旋造型是其中一种实现难度较大但又造型美观多用的外立面形式；合理有效的坡道结构和幕墙支撑桁架设置，是实现螺旋递升造型并保证其抗侧性能和实施可行性的一个重要因素；螺旋坡道必然造成错层构件的交汇，为保证承载性能，对于错层结构的合理设置和加强措施具有很高的要求。
[0004]局部大空间是剧院类建筑经常用到的功能，局部大空间的屋顶一般通过大跨度屋盖桁架来覆盖，因而大跨度屋盖桁架的设置以及其与主体结构的连接至关重要；局部大空间有时还需设置桁架抬柱结构，以保证底层的大空间；为保证承载，也对桁架抬柱结构的设置以及其与大跨度屋盖桁架的连接提出了较高要求。
[0005]屋顶竖向长悬挑桁架是一类重要的单向悬挑竖向桁架，可有效实现屋顶幕墙支撑，从而构造螺旋递升式幕墙造型；竖向长悬挑桁架一般为平面管桁架结构形式，桁架宽度可由底部至顶部适当收缩，也可根据特殊幕墙造型的变化趋势进行对应位置调整；因而需要合理高效的管桁架构件布置形式和桁架高度变化才能保证其抗侧性能和实施可行性。
[0006]此外，大空间钢
‑
混凝土混合结构体系还存在节点连接构造复杂、部件拼装复杂、体系受力性能复杂以及大跨度桁架的振动和频率处理等问题，难以构建合理有效的螺旋递升式大空间钢
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混凝土混合结构体系形式设计及拼装方案，也对保证其承载性能和正常使用造成影响。
[0007]综上所述，研究一种螺旋递升式大空间钢
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混凝土混合结构体系的形式，以适用于外部螺旋递升式坡道布置及幕墙造型、内部多区域大空间功能的混合结构体系是十分必要的。

技术实现思路

[0008]本技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种螺旋递升式大空间钢
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混凝土混合结构。
[0009]这种螺旋递升式大空间钢
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混凝土混合结构，包括：中部主体结构、螺旋递升坡道、大跨度屋盖、悬挑大空间和屋顶竖向桁架；
[0010]所述中部主体结构位于中间区，为核心支撑构架，包括内部框架柱、内部框架梁、边界框架柱、边界框架梁、小核心筒和附加剪力墙，内部框架柱和内部框架梁构成内侧主体
部分，中部主体结构内部多处区域设有内部局部大空间，中心区设有周圈混凝土多层桁架抬柱结构；中部主体结构通过边界框架柱和边界框架梁与螺旋递升坡道交汇错层连接；
[0011]所述螺旋递升坡道位于中部主体结构外圈，包括螺旋递升大坡道和螺旋递升小坡道，螺旋递升坡道与中部主体结构错层处形成错层结构；
[0012]所述大跨度屋盖位于内部多处局部大空间区域的屋顶，为大跨度平面桁架结构，大跨度屋盖通过牛腿支座与中部主体结构连接成整体结构；
[0013]所述悬挑大空间位于螺旋递升大坡道高位端部，包括竖向支撑悬挑桁架、屋顶正交向小桁架、楼面大跨钢梁和过渡区钢框架；竖向支撑悬挑桁架、屋顶正交向小桁架和楼面大跨钢梁构成多层通高大空间入口结构；
[0014]所述屋顶竖向桁架刚性支撑在中部主体结构屋顶和大跨度屋盖上，屋顶竖向桁架为多圈螺旋递升布置的竖向长悬挑桁架结构，构成幕墙支撑构架。
[0015]作为优选：周圈混凝土多层桁架抬柱结构由桁架上弦梁、桁架中弦梁、桁架下弦梁、桁架竖柱、桁架斜撑和桁架边柱组成，周圈混凝土多层桁架抬柱结构为双层米字型桁架结构形式；周圈混凝土多层桁架抬柱结构为中心区的大跨度屋盖的支撑结构。
[0016]作为优选：设有小核心筒的中心主体结构为框架
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剪力墙结构；附加剪力墙设于中部主体结构内部局部大空间的边界；内部框架柱和边界框架柱的截面为矩形或圆形，截面尺寸为600mm～1000mm；中部主体结构中钢材型号为Q355B，混凝土强度为C30～C60。
[0017]作为优选：螺旋递升大坡道自地面螺旋递升至中部主体结构的屋顶高度，终止端的高位区设有落地的坡道小核心筒；螺旋递升大坡道和螺旋递升小坡道的起始端相互独立，在一定高度处交汇形成同一大坡道结构；
[0018]螺旋递升坡道呈螺旋上升状，螺旋递升坡道由坡道梁和坡道板组成，中部主体结构的楼面梁由内部框架梁和边界框架梁组成，坡道梁与中部主体结构的楼面梁交汇连接构成错层结构，错层结构位置处设有错层柱；坡道梁和楼面梁交汇区通过箍筋合并和加强纵筋锚固搭接连接；螺旋递升大坡道的起始端的坡道板为大板结构、宽扁框梁形式。
[0019]作为优选：大跨度屋盖由钢桁架上弦梁、钢桁架下弦梁、钢桁架竖柱和钢桁架斜撑组成，为单层桁架结构；大跨度屋盖端部通过牛腿支座与中部主体结构连接成整体结构；大跨区域跨度为20m～40m，平面桁架高度为2.0m～2.8m，桁架主梁高度为500mm～700mm，采用箱型截面构件；中心区屋顶位置的大跨度屋盖支撑在周圈混凝土多层桁架抬柱结构上，支撑位置设有刚性柱脚。
[0020]作为优选：所述悬挑大空间分为过渡区、悬挑区和常规区，竖向支撑悬挑桁架为延伸至过渡区的穿层悬挑桁架；屋顶正交向小桁架包括正交于竖向支撑悬挑桁架的多榀大跨度小桁架；楼面大跨钢梁由楼面多根大跨度钢梁组成；过渡区钢框架位于过渡区，悬挑区和常规区通过过渡区过渡转换；悬挑大空间最大悬挑长度10m～20m。
[0021]作为优选：所述屋顶竖向桁架包括竖向悬挑桁架、环向钢梁、侧向支撑和底部支座；竖向悬挑桁架为多圈螺旋递升式竖向长悬挑桁架，桁架形式为梯形平面管桁架，数个竖向悬挑桁架的顶部高度螺旋递升；环向钢梁设于竖向悬挑桁架的外圈顶部和内圈中部，环向钢梁之间环向连接竖向悬挑桁架构成整体结构；底部支座为刚性柱脚，底部支座包括柱底钢梁和柱底砼梁的连接支座；高度超过10m的竖向悬挑桁架的中部设有一道侧向支撑。
[0022]本技术的有益效果是：
[0023]1)本技术提供的螺旋递升式大空间钢
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混凝土混合结构，其结构体系构造合理，可以实现外部螺旋递升式坡道布置及幕墙造型、内部多区域大空间功能的混合结构体系设计及承载，充分发挥螺旋递升式大空间钢
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混凝土混合结构体系的多区域大空间、高刚度及螺旋递升造型优点。
[0024]2)本技术的结构体系以中心设置周圈混凝土多层桁架抬柱结构的中部主体结构为核心支撑构架，通过螺旋递升坡道、大跨度屋盖实现外部螺旋递升式坡道布置、多区域大空间屋盖构造，通过悬挑大空间、屋顶竖向桁架构成整体受力模型，实现悬挑大空间功能、螺旋幕墙造型，在尽量减轻自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺旋递升式大空间钢
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混凝土混合结构，其特征在于，包括：中部主体结构、螺旋递升坡道、大跨度屋盖、悬挑大空间和屋顶竖向桁架；所述中部主体结构位于中间区，为核心支撑构架，包括内部框架柱(1)、内部框架梁(2)、边界框架柱(3)、边界框架梁(4)、小核心筒(5)和附加剪力墙(6)，内部框架柱(1)和内部框架梁(2)构成内侧主体部分，中部主体结构内部多处区域设有内部局部大空间，中心区设有周圈混凝土多层桁架抬柱结构；中部主体结构通过边界框架柱(3)和边界框架梁(4)与螺旋递升坡道交汇错层连接；所述螺旋递升坡道位于中部主体结构外圈，包括螺旋递升大坡道(13)和螺旋递升小坡道(14)，螺旋递升坡道与中部主体结构错层处形成错层结构(16)；所述大跨度屋盖位于内部多处局部大空间区域的屋顶，为大跨度平面桁架结构，大跨度屋盖通过牛腿支座与中部主体结构连接成整体结构；所述悬挑大空间位于螺旋递升大坡道高位端部，包括竖向支撑悬挑桁架(26)、屋顶正交向小桁架(27)、楼面大跨钢梁(28)和过渡区钢框架(29)；竖向支撑悬挑桁架(26)、屋顶正交向小桁架(27)和楼面大跨钢梁(28)构成多层通高大空间入口结构；所述屋顶竖向桁架刚性支撑在中部主体结构屋顶和大跨度屋盖上，屋顶竖向桁架为多圈螺旋递升布置的竖向长悬挑桁架结构，构成幕墙支撑构架。2.根据权利要求1所述的螺旋递升式大空间钢
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混凝土混合结构，其特征在于：周圈混凝土多层桁架抬柱结构由桁架上弦梁(7)、桁架中弦梁(8)、桁架下弦梁(9)、桁架竖柱(10)、桁架斜撑(11)和桁架边柱(12)组成，周圈混凝土多层桁架抬柱结构为双层米字型桁架结构形式；周圈混凝土多层桁架抬柱结构为中心区的大跨度屋盖的支撑结构。3.根据权利要求1所述的螺旋递升式大空间钢
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混凝土混合结构，其特征在于：设有小核心筒(5)的中心主体结构为框架
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剪力墙结构；附加剪力墙(6)设于中部主体结构内部局部大空间的边界；内部框架柱(1)和边界框架柱(3)的截面为矩形或圆形，截面尺寸为600mm～1000mm；中部主体结构中钢材型号为Q355B，混凝土强度为C30～C60。4.根据权利要求1所述的螺旋递升式大空间钢
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混凝土混合结构，其特征在于：螺旋递升大坡道(13)自地面螺旋递升至中部主体结构的屋顶高度，终止端的高位区设有落地的坡道小核心筒(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王震，杨学林，叶俊，翟浩川，冯永伟，赵阳，许翔，
申请(专利权)人：浙大城市学院，
类型：新型
国别省市：