一種空間張弦梁與桁架組合結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及土木工程建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種空間張弦梁與桁架組合結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]張弦梁結(jié)構(gòu)是由剛性構(gòu)件上弦、柔性拉索下弦、中間連以撐桿形成的結(jié)構(gòu)體系，通過張拉下弦拉索使撐桿產(chǎn)生向上的分量，使上弦構(gòu)件產(chǎn)生與外部荷載作用相反的內(nèi)力和變形，從而降低結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，減少結(jié)構(gòu)的變形。
[0003]對于張弦梁結(jié)構(gòu)，外荷載對結(jié)構(gòu)的外部作用和預(yù)應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的內(nèi)部作用相互抵消，因此主要承受與反拱方向相反的荷載；對于反向荷載，外荷載對結(jié)構(gòu)的作用和；預(yù)應(yīng)力作用相互疊加，預(yù)應(yīng)力起不到有利作用的，因此不能有效承擔(dān)反向風(fēng)荷載即風(fēng)吸的作用。
[0004]張弦梁一般用于采用輕質(zhì)屋面的大跨度結(jié)構(gòu)中，此類型的建筑，反向風(fēng)荷載經(jīng)常是起控制作用的荷載工況，因此限制了張弦梁的使用范圍。
[0005]目前大跨度鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用越來越多，被廣泛的應(yīng)用于火車站、機(jī)場、體育場館等大型公用建筑，以及大跨度廠房、倉庫等工業(yè)建筑。大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑的屋面護(hù)材料一般采用金屬板，金屬板通過主次檁條體系連接主結(jié)構(gòu)上；主檁條一般采用工字型鋼梁或箱型鋼梁，由于檁條為受彎構(gòu)件，跨度受限且用鋼量很大；主結(jié)構(gòu)間距完全由檁條跨度控制，造成主結(jié)構(gòu)間距很密，主結(jié)構(gòu)用鋼量很大，經(jīng)濟(jì)性差，而且對結(jié)構(gòu)的美觀造成影響，使用不便。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的提供一種空間受力的空間張弦梁與桁架組合結(jié)構(gòu)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)受彎為主的簡支梁式檁條。
[0007]具體解決方案為:一種空間張弦梁與桁架組合結(jié)構(gòu)，包括張弦梁和鋼桁架，張弦梁和鋼桁架通過連接節(jié)點(diǎn)連接。
[0008]進(jìn)一步，張弦梁包括:上弦梁、上弦平腹桿、上弦斜腹桿、三角形撐桿、上斜拉索、下斜拉索、索撐連接節(jié)點(diǎn)；兩根上弦梁之間通過上弦平腹桿、上弦斜腹桿連接，形成平面桁架，或僅上弦梁和平腹桿之間連接形成空腹桁架；三角形撐桿上端分別與上弦梁鉸接連接，三角形撐桿下端相交于一點(diǎn)連接在索撐接節(jié)點(diǎn)上，上弦平腹桿和三角形撐桿形成穩(wěn)定的三角形；上斜拉索上端連接在上弦梁的端部，并通過連接節(jié)點(diǎn)連接在鋼桁架的上弦，上斜拉索的下端通過索撐連接節(jié)點(diǎn)連接在三角形撐桿上；下斜拉索下端連接在鋼桁架的下弦，上端通過索撐連接節(jié)點(diǎn)與三角形撐桿連接。
[0009]進(jìn)一步，在相鄰兩榀鋼桁架之間的上弦梁內(nèi)布置兩組三角形撐桿，在兩組三角形撐桿之間設(shè)置有水平拉索，上斜拉索、水平拉索、下斜拉索通過索撐連接節(jié)點(diǎn)與三角形撐桿的下端相連接；水平拉索和下斜拉索在同一個(gè)平面上，上斜拉索對稱布置于水平拉索和下斜拉索形成的平面兩側(cè)。
[0010]進(jìn)一步，水平拉索和下斜拉索的中心線形成的平面垂直于上弦梁中心線所在的平面。
[0011]進(jìn)一步，水平拉索和下斜拉索可為同一根連續(xù)的拉索，也可以為斷開的兩根不同鋼索，連接在節(jié)點(diǎn)索撐連接節(jié)點(diǎn)上。
[0012]進(jìn)一步，下斜拉索為單根索或雙索；下斜拉索為單根索時(shí)與水平拉索在同一個(gè)平面上，下斜拉索為雙索時(shí)則對稱布置在水平拉索兩側(cè)。
[0013]進(jìn)一步，上斜拉索、下斜拉索、水平拉索為柔性高強(qiáng)度拉索或高強(qiáng)度鋼拉桿。
[0014]進(jìn)一步，鋼桁架包括:上弦、下弦、桁架直腹桿和桁架斜腹桿，各桿件采用相貫焊接或焊接球固定連接，所述連接節(jié)點(diǎn)位于桁架直腹桿與桁架的上弦21相交的連接節(jié)點(diǎn)。
[0015]進(jìn)一步，鋼桁架為四邊形形桁架或三角形桁架。
[0016]有益效果
[0017]1、受力性能優(yōu)越，可適用于各種復(fù)雜荷載狀況。本實(shí)用新型將傳統(tǒng)受彎的簡支梁式檁條，改為空間張弦梁結(jié)構(gòu)，通過張拉下弦索可產(chǎn)生與上弦平面垂直的反拱作用，有效抵抗上弦平面內(nèi)的荷載，結(jié)構(gòu)效率大大提高；由于上弦平面弦桿和腹桿連接形成桁架或空腹桁架因此可有效抵抗平面外荷載；由于向下斜拉索的存在，可有效抵抗反向風(fēng)荷載作用。
[0018]2、適用跨度遠(yuǎn)大于常規(guī)檁條，節(jié)省檁條用鋼量和主結(jié)構(gòu)用鋼量，提高結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。本實(shí)用新型采用空間受力的空間張弦梁結(jié)構(gòu)代替大跨度建筑的主檁條，在上弦或者檁條截面基本不變的情況下，通過引入拉索形成空間張弦梁，可將檁條的跨度由5~8m增大到20~40m ;由于檁條跨度的增加，使主結(jié)構(gòu)的間距大幅增大，減少主結(jié)構(gòu)的構(gòu)件用量，進(jìn)而減少主結(jié)構(gòu)用鋼量。
[0019]3、結(jié)構(gòu)新穎、承載力高，穩(wěn)定性好。本實(shí)用新型的一種空間張弦梁結(jié)構(gòu)，為空間受力體系，構(gòu)造簡潔，受力明確，具有很強(qiáng)的承載力和穩(wěn)定性。
[0020]4、結(jié)構(gòu)為自平衡體系，施工簡單。本實(shí)用新型的空間張弦梁的拉索與上弦梁的端部連接，再通過連接節(jié)點(diǎn)連接在主結(jié)構(gòu)上，通過張緊拉索，使上弦梁、腹桿、三角形撐桿、下弦索、上斜索形成一個(gè)自平衡體系，可在地面拼裝后整體吊裝的相應(yīng)的安裝部位。
[0021]5、布置方式靈活，本實(shí)用新型的張弦梁可適應(yīng)復(fù)雜的荷載工況，可以水平布置，也可以豎直布置，也可根據(jù)建筑曲面傾斜布置。
【附圖說明】
[0022]圖1為空間張弦梁結(jié)構(gòu)立體圖；
[0023]圖2為空間張弦梁結(jié)構(gòu)立面圖；
[0024]圖3為空間張弦梁結(jié)構(gòu)平面圖；
[0025]圖4為三角形撐桿大樣圖；
[0026]圖中，11-上弦梁；12_上弦平腹桿；13_上弦斜腹桿；14_三角形撐桿；15_上斜拉索；16_水平拉索；17_下斜拉索；18_索撐連接節(jié)點(diǎn)；2_鋼桁架；21、上弦；22、下弦；23_桁架直腹桿；24_桁架斜腹桿；3_連接節(jié)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0028]某工程，主結(jié)構(gòu)為大跨度桁架結(jié)構(gòu)，桁架截面為四邊形截面，桁架高度為6m，桁架間距30m，采用本實(shí)用新型的空間張弦梁結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的梁式檁條。
[0029]如圖1所示，本實(shí)用新型的一種空間張弦梁結(jié)構(gòu)主要包括:上弦鋼梁11、上弦平腹桿12、上弦斜腹桿13、三角形撐桿14、上斜拉索15、水平拉索16、下斜拉索17、索撐連接節(jié)點(diǎn)18構(gòu)成；兩根上弦梁11為兩根平行的箱型截面梁，之間通過上弦平腹桿12、上弦斜腹桿13連接，形成平面桁架，或僅上弦梁11和平腹桿12之間連接形成空腹桁架；平面桁架或空腹桁架和有效承擔(dān)與上弦平面平行的外荷載。
[0030]三角形撐桿14為兩根鋼管，上端分別與上弦梁11鉸接連接，三角形撐桿14下端相交于一點(diǎn)連接在索撐連接節(jié)點(diǎn)18上，上弦平腹桿12和三角形撐桿14形成穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)。
[0031]上斜拉索15上端連接在上弦梁11的端部，并通與鋼桁架2的連接節(jié)點(diǎn)3連接在鋼桁架上弦21上；上斜拉索15的下端通過索撐連接節(jié)點(diǎn)18與三角形撐桿14連接；下斜拉索17下端連接在鋼桁架下弦22，上端通過索撐連接節(jié)點(diǎn)18與三角形撐桿14連接。上斜拉索15、水平拉索16、下斜拉索17通過索撐節(jié)點(diǎn)18與三角形撐桿14相連接。
[0032]水平拉索16和下斜拉索17在同一個(gè)平面上，上斜拉索15的兩根索對稱布置于水平拉索16和下斜拉索17形成的平面兩側(cè)。
[0033]在上弦梁11的中部布置兩組三角形撐桿14。
[0034]水平拉索16和下斜拉索17的中心線形成的平面垂直于上弦梁11中心線所在的平面。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種空間張弦梁與桁架組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括張弦梁和鋼桁架(2)，所述張弦梁和鋼桁架(2 )通過連接節(jié)點(diǎn)(3 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間張弦梁與桁架組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述張弦梁包括:上弦梁(11)、上弦平腹桿(12)、上弦斜腹桿(13)、三角形撐桿(14)、上斜拉索(15)、下斜拉索(17)、索撐連接節(jié)點(diǎn)(18)； 兩根上弦梁(11)之間通過上弦平腹桿(12)、上弦斜腹桿(13)連接，形成平面桁架，或僅上弦梁和平腹桿之間連接形成空腹桁架；所述三角形撐桿(14)上端分別與上弦梁(11)鉸接連接，三角形撐桿(14)下端相交于一點(diǎn)連接在索撐接節(jié)點(diǎn)(18)上，上弦平腹桿(12)和三角形撐桿(14)形成穩(wěn)定的三角形；所述的上斜拉索(15)上端連接在上弦梁(11)的端部，并通過連接節(jié)點(diǎn)(3)連接在鋼桁架(2 )的上弦(21)，上斜拉索(15 )的下端通過索撐連接節(jié)點(diǎn)(18 )連接在三角形撐桿(14)上; 下斜拉索(17)下端連接在鋼桁架(2)的下弦(22)，上端通過索撐連接節(jié)點(diǎn)(18)與三角形撐桿(14)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空間張弦梁與桁架組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述在相鄰兩榀鋼桁架(2)之間的上弦梁(11)內(nèi)布置兩組三角形撐桿(14)，在兩組三角形撐桿(14)之間設(shè)置有水平拉索(16)，上斜拉索(15)、水平拉索(16)、下斜拉索(17)通過索撐連接節(jié)點(diǎn)(18)與三角形撐桿(14)的下端相連接；水平拉索(16)和下斜拉索(17)在同一個(gè)平面上，上斜拉索(15)對稱布置于水平拉索(16)和下斜拉索(17)形成的平面兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間張弦梁與桁架組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述水平拉索(16)和下斜拉索(17)的中心線形成的平面垂直于上弦梁(11)中心線所在的平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間張弦梁與桁架組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述水平拉索(16)和下斜拉索(17)可為同一根連續(xù)的拉索，也可以為斷開的兩根不同鋼索，連接在節(jié)點(diǎn)索撐連接節(jié)點(diǎn)(18)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間張弦梁與桁架組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述下斜拉索(17)為單根索或雙索；下斜拉索(17)為單根索時(shí)與水平拉索(16)在同一個(gè)平面上，下斜拉索(17)為雙索時(shí)則對稱布置在水平拉索(16)兩側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間張弦梁與桁架組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述上斜拉索(15)、下斜拉索(17)、水平拉索(16)為柔性高強(qiáng)度拉索或高強(qiáng)度鋼拉桿。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間張弦梁與桁架組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鋼桁架(2)包括:上弦(21)、下弦(22)、桁架直腹桿(23)和桁架斜腹桿(24)，各桿件采用相貫焊接或焊接球固定連接，所述連接節(jié)點(diǎn)(3)位于桁架直腹桿(23)與桁架的上弦(21)相交的連接節(jié)點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間張弦梁與桁架組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鋼桁架(2)為四邊形形桁架或三角形桁架。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及土木工程建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種空間張弦梁與桁架組合結(jié)構(gòu)。該組合結(jié)構(gòu)包括張弦梁和鋼桁架，所述張弦梁和鋼桁架通過連接節(jié)點(diǎn)固定連接，張弦梁包括：上弦梁、上弦平腹桿、上弦斜腹桿、三角形撐桿、上斜拉索下斜拉索、索撐連接節(jié)點(diǎn)；兩根上弦梁之間通過上弦平腹桿、上弦斜腹桿連接，形成平面桁架，或僅上弦梁和平腹桿之間連接形成空腹桁架。受力性能優(yōu)越，可適用于各種復(fù)雜荷載狀況，適用跨度遠(yuǎn)大于常規(guī)檁條，節(jié)省檁條用鋼量和主結(jié)構(gòu)用鋼量，提高結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，結(jié)構(gòu)新穎、承載力高，穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)為自平衡體系，施工簡單，布置方式靈活。
【IPC分類】E04C3-11
【公開號】CN204551891
【申請?zhí)枴緾N201520238524
【發(fā)明人】王樹, 劉鑫剛, 葛家琪, 王明珠, 張國軍, 張奇銘
【申請人】中國航空規(guī)劃建設(shè)發(fā)展有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月20日