CN103015526A - 正三角形组合面同单元空间桁架结构 - Google Patents

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卓新
李忠学
苏亮
王建林
朱平淼
张�成
汪炎胜
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Abstract

本发明公开了一种正三角形组合面同单元空间桁架结构。由20榀构造、尺寸、型号完全相同的桁架构件单元和11个构造、尺寸、型号完全相同的桁架接头单元组成；每一榀桁架构件单元包括在同一平面内的一根上弦杆、一根下弦杆和连接上弦杆与下弦杆的多根腹杆，上弦杆长度大于下弦杆；每一个桁架接头单元由一根杆件和连接杆件两端的相同接头组成。空间桁架结构的桁架构件单元和桁架接头单元相同，有利于工厂批量生产、包装、运输，从而降低了生产成本；方便了结构的安装；任何一个单元在安装或使用中损坏，可用标准件单元替代；正三角形组合面同单元空间桁架结构的构成均为三角形，属于几何不变结构体系，结构承载力大、稳定性好、抗震性好。

Description

正三角形组合面同单元空间桁架结构
技术领域
本发明涉及空间桁架结构，尤其是涉及一种正三角形组合面同单元空间桁架结构。
背景技术
常规的空间桁架结构由柱子、主梁、次梁等桁架构件，以及连接桁架构件的接头等辅助材料组成。不同桁架构件的长短、类型、规格不一，构件制造种类多，安装搭设繁琐、速度慢。此外，在结构安装或使用过程中，如果发生某些桁架构件损坏，若要更换则需到工厂再制作相同类型的构件，十分麻烦。
发明内容
本发明的目的在于提供一种正三角形组合面同单元空间桁架结构，采用斜柱、水平梁、屋盖梁均由相同平面桁架单元组成的空间桁架结构。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
本发明由20榀构造、尺寸、型号完全相同的桁架构件单元和11个构造、尺寸、型号完全相同的桁架接头单元组成；每一榀桁架构件单元包括在同一平面内的一根上弦杆、一根下弦杆和连接上弦杆与下弦杆的多根腹杆，上弦杆长度大于下弦杆；每一个桁架接头单元由一根杆件和连接杆件两端的相同接头组成；X i -Y i 、X j -Y j 为桁架接头单元，分别连接各榀桁架构件单元的两端，其中与上弦杆接头一端为X i 、另一端为X j ，与下弦杆接头一端为Y i 、另一端为Y j ；20榀桁架构件单元为第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20榀，其中第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10榀为斜柱，第11、12、13、14、15榀为水平梁，第16、17、18、19、20榀为屋盖梁，11个桁架接头单元代号为X1-Y1、X3-Y3、X5-Y5、X7-Y7、X9-Y9、X2-Y2、X4-Y4、X6-Y6、X8-Y8、X10-Y10、X11-Y11；与地面相连的上弦杆接头一端X1、X3、X5、X7、X9在同一平面上，不与地面相连的下弦杆接头一端Y1、Y3、Y5、Y7、Y9也在另外同一平面上；不与地面相连的上弦杆接头一端X2、X4、X6、X8、X10在同一平面上，不与地面相连的上弦杆接头一端Y2、Y4、Y6、Y8、Y10也在另外同一平面上；正三角形组合面同单元空间桁架结构中，任何相邻两榀桁架构件单元的两根上弦杆的轴线夹角均为60°，任何相邻两榀桁架构件单元的两根下弦杆的轴线夹角也均为60°。任何两个相邻上弦杆三角形的面夹角均为138.189685°，任何两个相邻下弦杆三角形的面夹角也均为138.189685°。
所述的桁架接头单元X1-Y1、X3-Y3、X5-Y5、X7-Y7、X9-Y9分别对应连接第10榀与第1榀桁架构件单元、第2榀与第3榀桁架构件单元、第4榀与第5榀桁架构件单元、第6榀与第7榀桁架构件单元、第8榀与第9榀桁架构件单元；桁架接头单元X2-Y2连接第1榀、第2榀、第11榀、第16榀和第15榀共五榀桁架构件单元、桁架接头单元X4-Y4连接第3榀、第4榀、第12榀、第17榀和第11榀共五榀桁架构件单元、桁架接头单元X6-Y6连接第5榀、第6榀、第13榀、第18榀和第12榀共五榀桁架构件单元、桁架接头单元X8-Y8连接第7榀、第8榀、第14榀、第19榀和第13榀共五榀桁架构件单元、桁架接头单元X10-Y10连接第9榀、第10榀、第15榀、第20榀和第14榀共五榀桁架构件单元、桁架接头单元X11-Y11连接第16榀、第17榀、第18榀、第19榀和第20榀共五榀桁架构件单元；
所述的桁架构件单元与桁架接头单元的连接方式是焊接或螺栓连接。
本发明与背景技术相比具有的有益效果是：
1．生产成本低。正三角形组合面同单元空间桁架结构的桁架构件单元全部相同、桁架接头单元全部相同，方便了生产制作，有利于工厂批量生产、包装、运输，从而降低了生产成本。
2．安装方便。正三角形组合面同单元空间桁架结构的桁架构件单元、桁架接头单元全部相同，杆件与接头的连接方式相同，方便了结构的安装。
3．更换方便。正三角形组合面同单元空间桁架结构的桁架构件单元、桁架接头单元全部相同，任何一个单元在安装或使用中损坏，可用标准件单元替代即可，方便了更换工作。
4．结构安全性好。正三角形组合面同单元空间桁架结构的构成均为三角形，属于几何不变结构体系，结构承载力大、稳定性好、抗震性好。
附图说明
图1是一榀桁架构件单元和两个桁架接头单元的平面图。
图中：k为桁架构件单元的编号；X i -Y i 、X j -Y j 为桁架接头单元，分别连接第k榀桁架构件单元的两端。
图2是正三角形组合面同单元空间桁架结构的三维透视图。
图中：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20分别为二十榀桁架构件单元的编号。X1-Y1、X3-Y3、X5-Y5、X7-Y7、X9-Y9、X2-Y2、X4-Y4、X6-Y6、X8-Y8、X10-Y10、X11-Y11分别为十一个桁架接头单元的编号。
图3是正三角形组合面同单元空间桁架结构的安装步骤流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1、图2所示，本发明由20榀构造、尺寸、型号完全相同的桁架构件单元和11个构造、尺寸、型号完全相同的桁架接头单元组成；每一榀桁架构件单元包括在同一平面内的一根上弦杆、一根下弦杆和连接上弦杆与下弦杆的多根腹杆，上弦杆长度大于下弦杆；每一个桁架接头单元由一根杆件和连接杆件两端的相同接头组成；X i -Y i 、X j -Y j 为桁架接头单元，分别连接各榀桁架构件单元的两端，其中与上弦杆接头一端为X i 、另一端为X j ，与下弦杆接头一端为Y i 、另一端为Y j ；20榀桁架构件单元为第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20榀，其中第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10榀为斜柱，第11、12、13、14、15榀为水平梁，第16、17、18、19、20榀为屋盖梁，11个桁架接头单元代号为X1-Y1、X3-Y3、X5-Y5、X7-Y7、X9-Y9、X2-Y2、X4-Y4、X6-Y6、X8-Y8、X10-Y10、X11-Y11；与地面相连的上弦杆接头一端X1、X3、X5、X7、X9在同一平面上，不与地面相连的下弦杆接头一端Y1、Y3、Y5、Y7、Y9也在另外同一平面上；不与地面相连的上弦杆接头一端X2、X4、X6、X8、X10在同一平面上，不与地面相连的上弦杆接头一端Y2、Y4、Y6、Y8、Y10也在另外同一平面上，由X2、X4、X6、X8、X10组成的平面要高于由Y2、Y4、Y6、Y8、Y10组成的平面；正三角形组合面同单元空间桁架结构中，任何相邻两榀桁架构件单元的两根上弦杆的轴线夹角均为60°，任何相邻两榀桁架构件单元的两根下弦杆的轴线夹角也均为60°。任何两个相邻上弦杆三角形的面夹角均为138.189685°，任何两个相邻下弦杆三角形的面夹角也均为138.189685°。
如图2所示，所述的桁架接头单元X1-Y1、X3-Y3、X5-Y5、X7-Y7、X9-Y9分别对应连接第10榀与第1榀桁架构件单元、第2榀与第3榀桁架构件单元、第4榀与第5榀桁架构件单元、第6榀与第7榀桁架构件单元、第8榀与第9榀桁架构件单元；桁架接头单元X2-Y2连接第1榀、第2榀、第11榀、第16榀和第15榀共五榀桁架构件单元、桁架接头单元X4-Y4连接第3榀、第4榀、第12榀、第17榀和第11榀共五榀桁架构件单元、桁架接头单元X6-Y6连接第5榀、第6榀、第13榀、第18榀和第12榀共五榀桁架构件单元、桁架接头单元X8-Y8连接第7榀、第8榀、第14榀、第19榀和第13榀共五榀桁架构件单元、桁架接头单元X10-Y10连接第9榀、第10榀、第15榀、第20榀和第14榀共五榀桁架构件单元、桁架接头单元X11-Y11连接第16榀、第17榀、第18榀、第19榀和第20榀共五榀桁架构件单元。
所述的桁架构件单元与桁架接头单元的连接方式是焊接或螺栓连接。
如图3a、图3b、图3c、图3d所示，假定一个桁架单元是由一个桁架构件单元和其所对应的桁架接头单元组成，则正三角形组合面同单元空间桁架结构的安装步骤：首先安装10榀斜柱桁架单元，其次安装5榀水平梁桁架单元，然后安装5榀屋盖梁桁架单元，最后吊装5榀水平梁桁架单元和5榀屋盖梁桁架单元的组合件与10榀斜柱桁架单元组合件连接形成一个完整的正三角形组合面同单元空间桁架结构。因为每个桁架接头单元为相同的标准件、每榀桁架构件单元为相同的标准件、接头与杆件的连接方式也完全相同，所以正三角形组合面同单元空间桁架结构安装时不存在对杆件和接头的选择对应问题，非常简单方便。同理，如果结构在安装或使用过程中出现了杆件或接头损坏等情况，更换时只要换上备用标准件即可，不存在对杆件和接头型号等的选择问题，非常简单方便。

Claims (3)

1.一种正三角形组合面同单元空间桁架结构，其特征在于：由20榀构造、尺寸、型号完全相同的桁架构件单元和11个构造、尺寸、型号完全相同的桁架接头单元组成；每一榀桁架构件单元包括在同一平面内的一根上弦杆、一根下弦杆和连接上弦杆与下弦杆的多根腹杆，上弦杆长度大于下弦杆；每一个桁架接头单元由一根杆件和连接杆件两端的相同接头组成；X i -Y i 、X j -Y j 为桁架接头单元，分别连接各榀桁架构件单元的两端，其中与上弦杆接头一端为X i 、另一端为X j ，与下弦杆接头一端为Y i 、另一端为Y j ；20榀桁架构件单元为第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20榀，其中第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10榀为斜柱，第11、12、13、14、15榀为水平梁，第16、17、18、19、20榀为屋盖梁，11个桁架接头单元代号为X1-Y1、X3-Y3、X5-Y5、X7-Y7、X9-Y9、X2-Y2、X4-Y4、X6-Y6、X8-Y8、X10-Y10、X11-Y11；与地面相连的上弦杆接头一端X1、X3、X5、X7、X9在同一平面上，不与地面相连的下弦杆接头一端Y1、Y3、Y5、Y7、Y9也在另外同一平面上；不与地面相连的上弦杆接头一端X2、X4、X6、X8、X10在同一平面上，不与地面相连的上弦杆接头一端Y2、Y4、Y6、Y8、Y10也在另外同一平面上；正三角形组合面同单元空间桁架结构中，任何相邻两榀桁架构件单元的两根上弦杆的轴线夹角均为60°，任何相邻两榀桁架构件单元的两根下弦杆的轴线夹角也均为60°。
2.任何两个相邻上弦杆三角形的面夹角均为138.189685°，任何两个相邻下弦杆三角形的面夹角也均为138.189685°。
3.根据权利要求1所述的一种正三角形组合面同单元空间桁架结构，其特征在于：所述的桁架接头单元X1-Y1、X3-Y3、X5-Y5、X7-Y7、X9-Y9分别对应连接第10榀与第1榀桁架构件单元、第2榀与第3榀桁架构件单元、第4榀与第5榀桁架构件单元、第6榀与第7榀桁架构件单元、第8榀与第9榀桁架构件单元；桁架接头单元X2-Y2连接第1榀、第2榀、第11榀、第16榀和第15榀共五榀桁架构件单元、桁架接头单元X4-Y4连接第3榀、第4榀、第12榀、第17榀和第11榀共五榀桁架构件单元、桁架接头单元X6-Y6连接第5榀、第6榀、第13榀、第18榀和第12榀共五榀桁架构件单元、桁架接头单元X8-Y8连接第7榀、第8榀、第14榀、第19榀和第13榀共五榀桁架构件单元、桁架接头单元X10-Y10连接第9榀、第10榀、第15榀、第20榀和第14榀共五榀桁架构件单元、桁架接头单元X11-Y11连接第16榀、第17榀、第18榀、第19榀和第20榀共五榀桁架构件单元；
根据权利要求1所述的一种正三角形组合面同单元空间桁架结构，其特征在于：所述的桁架构件单元与桁架接头单元的连接方式是焊接或螺栓连接。
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