CN1016632B - 多层大跨度双拱架结构体系 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种新的建筑结构体系——多层大跨度预应力双拱架结构，它是将拱和现代预应力钢筋混凝土技术相结合的多层大空间结构体系，其特点是以拱架的矢高作为大开间偶数层，拱架以下为大跨度奇数层，拱架之间为偶数层大开间。本发明特别适合30米以上的多层大跨度工业和公共民用建筑，能够达到节约土地、节省材料，空间利用率高的目的。

Description

本发明涉及建筑工程中的结构体系。

大跨度多层建筑是世界建筑工程界所注重研究的课题。近几年来，国内外在多层大跨度建筑方面的创作设计十分活跃。据苏联资料报导（建筑工程情报资料第7514号，1975），苏联发展了大柱多层厂房，一般为12×6米、18×6米、12×12米柱网;捷克的装配钢筋混凝土骨架结构房屋体系（《1NTEGRO》体系，82），框架跨度的方案为6～14.4米。柱距的方案为7.2～18米;美国的一种大柱网双层厂房（国外预应力混凝土的发展和应用，中国建筑工业出版社，1982年），用作研究喷气飞机，火箭和宇宙航行的试验室，底层柱网为9.15×12.2米，楼层柱网为18.3×12.2米。我国目前的多层厂房结构，基本上都是采用钢筋混凝土框架，梁板式楼盖结构，近来升板法施工的板柱有一定的发展。框架间距一般为6米，主梁跨度一般为6，7.5，9米，层数主要为三～六层，少数为七～八层（上海多层工业厂房设计讨论，建筑学报，1981第8期）。当今，摆在设计者面前的一个重要问题，是如何选择材料和经济合理的结构形式，使其具有材料省、造价低，施工简便的优点，能得到普及推广。

本发明提出一种新的结构体系-多层大跨度预应力双拱架结构，它是将拱和现代预应力钢筋混凝土技术相结合的多层大空间结构体系，特别适合30米以上的多层大跨度工业和公共民用建筑，以达到节约土地，节省材料，空间利用率高的目的。

结合附图对发明详细描述如下：

图1是多层大跨度预应力双拱架结构体系的示意图。

图2是图1中Ⅰ～Ⅰ截面的视图。

图3是承重架的结构示意图。

图4是奇数层结构平面图。

图5是偶数层结构平面图。

图6是采用二榀平面桁架拱并例组成的结构示意图。

本发明结构体系由拱架部份-拱肋（7）、上系杆（4）、下系杆（8）、竖杆（12）、上横撑（6）、下横撑（11）、支撑门架（5）、及承重架（1）、及梁板构件-上层次梁（3）、下层次梁（9）、板（2、13）等组成。该体系的特点是利用拱架的矢高作为大开间偶数层，拱架以下为大跨度奇数层，拱架之间为偶数层大开间。

拱架部份是大跨度方向的主要承重结构，采用二榀平面双铰系杆拱并列组成（图1，图5），或采用二榀平面桁架拱并列组成（图6）;拱肋（17、21）之间在节间处（S）设上横撑（22）连接，下系杆（18、20）之间在节间处（S）设下横撑（19）连接，拱肋（7）的两端与下系杆（8）的两端连接起来，竖杆（12）的一端与拱肋（7）连接，另一端与下系杆（8）连接，由此形成具有一定空间作用的单跨单向立体结构;在拱肋（7）的上部设支撑门架（5），上系杆（4）将各榀支撑门架（5）联接成整体;上层次梁（3）和板1（2）搁置在支撑门架（5）上，得另一层楼面，由此形成一架二层、二架四层、三架六层……的结构形式，下层次梁（9）和板2（13）搁置在竖杆（12）下端伸出的牛腿（10）上;为避免竖杆（12）承受偏荷截，下层次梁（9）可采用双片式对称搁置在牛腿（10）上;次梁之间可作为技术层;拱架的两端架设在承重架（1）上，上下层荷载均通过拱肋传递给承重架。

对拱架各组成部分进一步叙述如下：

当活载在平面上成棋格式布置时，拱肋（7）将承受斜对称的S形绕曲而发生扭转，为此，设上横撑（6）以提高拱肋的横向刚度和抗扭刚度。拱肋（17、21）之间的距离L由两个因素决定：1、侧向稳定验算;2、提高偶数层的有效面积。在30～50m跨度范围内，一般取L＝2～2.5m为宜。

下系杆（8）的两端与拱肋（7）的两端连接起来，是承受水平拉力和拱肋竖向变形所引起的附加内力的偏心受拉杆件。下系杆既要有适当的柔性，又要满足强度要求，因此，下系杆的断面形状以扁平矩形为宜，从而达到柔性系杆刚性拱的结构要求。

竖杆（12）和下系杆（8）的连接处，都设有通孔，可采用不锈钢螺栓、螺帽、垫板连接，以满足铰接弹性支座的构造要求。

上横撑（6）的两端与拱肋（7）的联接，及下横撑（11）的两端与下系杆（8）的联接最好采用刚性联结，从而可以保证拱架在水平面内有足够的刚度和稳定性。上横撑（6）的截面呈扁平矩形，其矩心连线与拱肋（7）的中线吻合;下横撑（11）的截面呈矩形，其矩心连线与下系杆（8）的中心线吻合。

拱肋以上的找平部分，由支承门架（15、16、23）和上系杆（24）组成，支承奇数层的全部荷载，再传递给拱肋（17、21）。支撑门架由立柱（16、23）和门架梁（15）组成，立柱（16、23）的间距与竖杆（12）的间距相等，立柱（16、23）与拱肋（17、21）的连接处可采用铰接。

上系杆（4）把各榀支撑门架（5）联接成一个整体，以增加拱架的刚度，上系杆（4）的两端与承重架（1）连接，在承重架因拱架产生的推力向外侧移动时，起着拉伸约束的作用，以减少承重架的侧位移，形成推拉结构。

承重架（1）是建筑物竖向高度的主承重结构，由两根钢筋混凝土柱（ 27、29）和缀条（26、28）组合而成，直接支承拱架，由于承重架大都设在外沿墙，因此其截面可以做成实腹、或空心、或工字形、或组合柱等截面，以满足强度、刚度、地震力的要求。承重架底部是独立基础。

工程中设计单拱层（即一架两层的形式时）承重架，采用实腹柱组成门式刚架即可，如在承重架柱上制滑道，可用于拱架提升方式施工。

工程中设计多拱层（即二架四层以上）承重架（图3），钢筋混凝土柱（27、29）的中间制有滑道（30），滑道净宽大于上系杆（4）和下系杆（8）的宽度。滑道的作用是将拱架嵌入其内，使之提升就位。

如果拱架是原位现浇，承重架柱（27、29）就不必制做滑道，用实腹柱结构即可。

设计二榀平面桁架拱（图6）时，在各榀支撑门架的门架柱（33）之间增设斜杆（34）。

本发明结构体系具有以下主要优点：

1、结构性能好。受力简捷明确，结构整体性和稳定性好，双拱架的结构之间可不设支撑。

2、一架二层的双拱架结构体系，建筑平面、空间利用率高，工艺布置灵活，由于跨度上，便以设备更新换代的要求。

3、技术经济指标先进，节约土地，造价低，钢材省。

4、施工简便。无需采用大型机具设备，一般县级小型建筑工程队也能顺利完成施工任务。

5、适用范围广。凡是需要大空间的各种公用建筑，该结构体系都能适用。

本发明应用于工业厂房时，不但可以节约土地，空间利用率高，而且可以更合理地布置工艺流程，消除柱网约束设备更新的障碍，为开拓新的生产线提供更多的灵活性和多功能性，还可以促进工业厂房的定型化、体系化的发展，由此而缩短了建设周期;用于公用建筑时，可以建造大型停车库，大型俱乐部、集装箱仓库，超级市场、飞机库等，尤其适于建筑楼层影剧院，多层体育馆及在港口城市的船坞上建造房屋。

Claims (7)

1、一种建筑工程中的多层大跨度双拱架结构体系，由拱架、承重架、梁板构件等组成，其特征是拱架由二榀平面双铰系杆拱并列组成，拱肋(7，17、21)之间在节间处(S)设上横撑(6，22)连接；下系杆(8，18、20)之间在节间处(S)设下横撑(11，19)连接，拱肋(7)的两端与下系杆(8)的两端连接；竖杆(12)的一端与拱肋(7)连接，另一端与下系杆(8)连接；在拱肋(7)的上部设支撑门架(5)，上系杆(4)将各榀支撑门架(5)联接成整体，上层次梁(3)和板1(2)搁置在支撑门架(5)上，上系杆(4)的两端与承重架(1)连接；下层次梁(9)和板2(13)搁置在竖杆(12)下端伸出的牛腿(10)上；拱架的两端架设在承重架(1)上，拱架以下是大跨度奇数层，拱架之间是偶数层大开间。

2、按照权利要求1所述的结构体系，其特征是所述的拱架可以是由二榀平面桁架拱并列组成，即在各榀支撑门架的门架柱（33）之间设斜杆（31）。

3、按照权利要求1或2所述的结构体系，其特征是所述的拱肋（17、21）之间的距离L，在跨度为30～50m范围内时取2～2.5m为宜。

4、按照权利要求1或2所述的结构体系，其特征是所述的下层次梁（9）可采用双片式对称搁置在竖杆（12）的牛腿上。

5、按照权利要求1或2所述的结构体系，其特征是所述的竖杆（12）和下系杆（8）的连接处可采用不锈钢螺栓、螺帽、垫板连接。

6、按照权利要求1或2所述的结构体系，其特征是所述的承重架（1）由两根钢筋混凝土柱（27、29）和数根缀条（26、28）组成。

7、按照权利要求1或6所述的结构体系，其特征是所述的承重架（1）的钢筋混凝土柱（27、29）上制有滑道（30）。

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