【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种由拱架组成的环形大跨悬挂房屋结构及其设计方法，属于土木工程中的民用建筑结构工程。
技术介绍
1、悬挂房屋结构是指将楼面系统的荷载通过吊杆2传递到水平主受力构件上，再传至竖向主构件至基础的结构。悬挂房屋结构在悬挂楼面下方的楼层可以为建筑提供无柱大空间，且在悬挂楼层中吊杆2截面可以做到较小，使建筑显得轻盈。
2、目前，在大型公共建筑中悬挂房屋结构最常见的是采用巨型柱（或剪力墙筒体）、巨型桁架层、吊柱、楼面梁组成的悬挂系统，例如大疆天空之城大厦、高雄市立图书总馆、广东省博物馆等。存在结构形式相对单一、结构构件尺度大、缺少新意，较难适应多元化的文化创意类建筑。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理的由拱架组成的环形大跨悬挂房屋结构及其设计方法，结构形式高效简洁，结构整体刚度好，稳定性能好，结构构件尺度较小，跨度能力大。
2、本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种由拱架组成的环形大跨悬挂房屋结构，其特征在于：包括拱架结构、楼面环形主梁和屋面环形梁；拱架结构包括拱架和吊挂层；吊挂层包括吊杆和楼面径向主梁；楼面径向主梁沿径向水平方向设置，楼面径向主梁两端分别与拱架固定连接；吊杆为若干根，沿拱架的跨度方向按一定间距设置；吊杆竖向设置，吊挂层的楼面径向主梁均与吊杆固定连接，吊杆的顶部与拱架固定连接；拱架结构为多榀，沿环向依次布置成环形；楼面环形主梁与拱架和吊杆固定连接，将环形布置的多榀拱架结构在环向上
3、本专利技术所述的拱架为大矢跨比拱架。
4、本专利技术所述的拱架由矩形钢管构成。
5、本专利技术所述的拱架在最低吊挂层以下部位的拱脚采用钢拱脚或者钢管混凝土拱脚。
6、本专利技术所述的拱架中沿跨度方向按一定间距设置有多个连接点用于连接吊杆。
7、本专利技术所述的吊杆采用圆钢管、矩形钢管、钢棒或者钢拉索。
8、本专利技术所述的楼面环形主梁在最外圈和最内圈采用矩形钢管，其余的楼面环形主梁采用h型钢梁。
9、一种由拱架组成的环形大跨悬挂房屋结构的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：
10、1）、根据建筑功能需求确定吊挂层数；明确参数化建模的基本结构几何参数，包含吊点数量n、拱架半径r、拱架数量n、拱架地面基准线与拱架圆形中心线的距离h、各楼层标高hi、环形中心点与拱架基准圆圆心的水平距离s；
11、2）、运用grasshopper中的运算器，根据几何关系分别建立单榀拱架和吊杆、楼面径向主梁的杆件生成运算器，运用环形阵列运算器将三者绕环形中心点阵列，阵列数取拱架数量，得到环形空间范围的拱架、吊杆、楼面径向主梁的结构杆件线模型；
12、3）、运用grasshopper中的运算器，提取单榀拱架范围内的各层楼面径向主梁与拱架的两个交点、各层吊杆上下端点作为控制点，运用环形阵列运算器将上述控制点绕环形中心点阵列，阵列数取拱架数量，依次连接阵列之后的控制点，得到环形空间范围的楼面环形主梁、屋面环形梁的结构杆件线模型；
13、4）、综合步骤2）和步骤3）所得，即得到所述由拱架组成的环形大跨悬挂房屋结构的结构杆件线模型，导入进结构计算软件可进一步进行结构计算分析，以保证结构整体承载性能。
14、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：
15、1、本专利技术组成模块明确，构造合理，结构形式高效简洁。各楼层竖向荷载由楼盖水平结构体系传至吊杆，再传至拱架至基础，传力路径明晰；单榀拱架充分发挥拱结构以受压为主的特点，能够充分利用材料强度，受力高效；各拱架通过楼面环梁和屋面环梁的连接形成空间结构体系，结构整体刚度好，稳定性能好，跨度能力大，结构构件尺度较小，综合经济性能好。
16、2、本专利技术外形优美，造型新颖。变化单榀拱架的曲线形状和组合形式可以衍生出丰富的造型，呈现不同的曲线美和空间美。所有该类拱架组成的环形大跨悬挂房屋结构底层均能获得较大的无柱空间，悬挂层吊柱截面较小，楼层通透性好，整体结构造型轻盈，较容易兼顾建筑的功能性、美观性。
17、3、本专利技术还提供了所述由拱架组成的环形大跨悬挂房屋结构的一种高效快速的设计方法。该设计方法可直接通过改变模型中的多种参数值建立新的结构杆件线模型，为进行不同参数下的复杂空间结构受力分析和结构设计优化提供了极大的方便。
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1.一种由拱架组成的环形大跨悬挂房屋结构，其特征在于：包括拱架结构、楼面环形主梁和屋面环形梁；拱架结构包括拱架和吊挂层；吊挂层包括吊杆和楼面径向主梁；楼面径向主梁沿径向水平方向设置，楼面径向主梁两端分别与拱架固定连接；吊杆为若干根，沿拱架的跨度方向按一定间距设置；吊杆竖向设置，吊挂层的楼面径向主梁均与吊杆固定连接，吊杆的顶部与拱架固定连接；拱架结构为多榀，沿环向依次布置成环形；楼面环形主梁与拱架和吊杆固定连接，将环形布置的多榀拱架结构在环向上连接在一起；每一层吊挂层均设置有楼面环形主梁，楼面径向主梁与楼面环形主梁共同组成该层吊挂层的楼盖水平受力结构体系；每一层吊挂层中，楼面环形主梁内外设置有多环；屋面环形梁与拱架的上部固定连接，将环形布置的多榀拱架结构在环向上连接在一起。
2.根据权利要求1所述的由拱架组成的环形大跨悬挂房屋结构，其特征在于：所述的拱架为大矢跨比拱架。
3.根据权利要求1所述的由拱架组成的环形大跨悬挂房屋结构，其特征在于：所述的拱架由矩形钢管构成。
4.根据权利要求1所述的由拱架组成的环形大跨悬挂房屋结构，其特征在于：所述的拱架
5.根据权利要求1所述的由拱架组成的环形大跨悬挂房屋结构，其特征在于：所述的拱架中沿跨度方向按一定间距设置有多个连接点用于连接吊杆。
6.根据权利要求1所述的由拱架组成的环形大跨悬挂房屋结构，其特征在于：所述的吊杆采用圆钢管、矩形钢管、钢棒或者钢拉索。
7.根据权利要求1所述的由拱架组成的环形大跨悬挂房屋结构，其特征在于：所述的楼面环形主梁在最外圈和最内圈采用矩形钢管，其余的楼面环形主梁采用H型钢梁。
8.一种权利要求1-7任一权利要求所述的由拱架组成的环形大跨悬挂房屋结构的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种由拱架组成的环形大跨悬挂房屋结构，其特征在于：包括拱架结构、楼面环形主梁和屋面环形梁；拱架结构包括拱架和吊挂层；吊挂层包括吊杆和楼面径向主梁；楼面径向主梁沿径向水平方向设置，楼面径向主梁两端分别与拱架固定连接；吊杆为若干根，沿拱架的跨度方向按一定间距设置；吊杆竖向设置，吊挂层的楼面径向主梁均与吊杆固定连接，吊杆的顶部与拱架固定连接；拱架结构为多榀，沿环向依次布置成环形；楼面环形主梁与拱架和吊杆固定连接，将环形布置的多榀拱架结构在环向上连接在一起；每一层吊挂层均设置有楼面环形主梁，楼面径向主梁与楼面环形主梁共同组成该层吊挂层的楼盖水平受力结构体系；每一层吊挂层中，楼面环形主梁内外设置有多环；屋面环形梁与拱架的上部固定连接，将环形布置的多榀拱架结构在环向上连接在一起。
2.根据权利要求1所述的由拱架组成的环形大跨悬挂房屋结构，其特征在于：所述的拱架为大矢跨比拱架。
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【专利技术属性】
技术研发人员：庞振钱，包峥，王戴薇，周南，黄子贶，杨维捷，
申请(专利权)人：中国联合工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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