CN103967207A - 一种三角形截面钢管混凝土桁架结构 - Google Patents

一种三角形截面钢管混凝土桁架结构 Download PDF

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郑永乾
郑莲琼
庄金平
张雪丽
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Abstract

本发明提供一种三角形截面钢管混凝土桁架结构，包括三根弦杆和复数根腹杆，所述三根弦杆呈三角形分布并通过所述复数根腹杆连接形成构成立体空间结构，所述弦杆包括钢管和混凝土，所述钢管的横截面为三角形，所述混凝土填充在钢管的内部，所述腹杆为钢板状腹杆。本发明的桁架结构中的三根弦杆呈三角形分布，且是横截面为三角形的钢管，抗弯刚度大，且弦杆钢管内部还填满混凝土，混凝土受到钢管的约束，构件的承载力、塑性和韧性提高；腹杆直接焊接在三角形截面钢管上，省去节点板，连接非常方便。

Description

一种三角形截面钢管混凝土桁架结构
【技术领域】
本发明涉及一种土木工程领域，具体涉及一种三角形截面钢管混凝土桁架结构。
【背景技术】
当构件长细比较大时，单根钢管混凝土构件的抗弯刚度较低，容易发生失稳，难以充分发挥钢管与混凝土的材料特性，通常可采用桁架结构。桁架结构能够通过较小尺寸的弦杆获得较大截面的抗弯刚度，从而具有更高的承载力。在空间桁架结构中采用钢管混凝土，受力性能良好，因而在大跨度结构中应用日益广泛。钢管混凝土桁架中，连接腹杆采用最多的形式是钢管，其与钢管混凝土弦杆之间相贯线施工较为困难，焊缝受力复杂，连接质量难以保证。
如2012-07-04公开的，公开号为202298891U的中国实用新型公开了一种巨型暗格构式或桁架式混合构件。其为三角形截面构件，通过钢管腹杆将3根钢管或钢管混凝土连接成一整体，形成3肢格构式或桁架式钢管或钢管混凝土作为劲性骨架，劲性骨架外包钢筋混凝土。和传统的格构式(桁架式)钢管结构相比，外包钢筋混凝土不仅提高构件的整体性，增加构件的抗剪性能，而且还可以对构件中的钢管腹杆起到保护作用，防止钢管在野外环境的腐蚀，减少维修费用，提高结构的使用年限。此外，构件的三角形截面形式更具有美观等特点。其解决了大型公共建筑、大跨桥梁中构件需要较大截面抗弯刚度及抗剪承载力的问题。但其钢管主要是采用圆形截面的钢管,连接腹杆采用是钢管，这会导致与钢管混凝土弦杆之间相贯线施工较为困难，焊缝受力复杂，连接质量难以保证。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题，在于提供一种施工方便、稳定性好、刚度大的三角形截面钢管混凝土桁架结构。
本发明是这样实现的：一种三角形截面钢管混凝土桁架结构，包括三根弦杆和复数根腹杆，所述三根弦杆呈三角形分布并通过所述复数根腹杆连接形成构成立体空间结构，所述弦杆包括钢管和混凝土，所述钢管的横截面为三角形，所述混凝土填充在钢管的内部，所述腹杆为钢板状腹杆。
进一步的，所述钢管的外边长与管壁厚的比值大于20。
进一步的，所述钢管的截面为等边三角形或等腰三角形。
进一步的，所述腹杆为水平设置、倾斜设置或者水平和倾斜交替设置。
进一步的，所述空间结构为直线轴线空间结构、折线轴线空间结构或曲线轴线空间结构，且对应轴线不同位置的截面为等截面或变截面。
进一步的，所述钢材为普通碳素钢材、不锈钢材或耐火钢材；所述混凝土为普通混凝土、高强混凝土、高性能混凝土、再生骨料混凝土或轻骨料混凝土。
本发明具有如下优点：本发明的桁架结构中的三根弦杆呈三角形分布并通过复数根腹杆连接形成构成立体空间结构，腹杆直接焊接在三角形截面钢管混凝土的弦杆上，省去节点板，连接非常方便，受力清楚；且弦杆是横截面为三角形的钢管，外表美观，抗弯刚度大；钢管内部还填满混凝土，混凝土受到钢管的约束，构件的承载力、塑性和韧性提高，由于混凝土的存在，延缓了钢管局部屈曲，因而可以采用薄壁钢管，从而达到节约钢材的目的；而且三角形截面钢管能够使得弦杆有一个面与相邻弦杆的一个面在同一个平面上，因此能够直接采用钢板作为缀板连接，施工方便，质量有保证。本发明的钢管混凝土桁架结构可用于工业厂房、仓库、体育场馆、会议展览中心、机场航站楼、车站、办公楼、商住楼、宾馆等结构中。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明桁架一较佳实施例的立体结构示意图。
图2为本发明桁架的端面结构示意图。
【具体实施方式】
如图1和图2所示，本发明的三角形截面钢管混凝土桁架结构，包括三根弦杆1和复数根腹杆2，所述三根弦杆1呈三角形分布并通过所述复数根腹杆2连接形成构成立体空间结构，所述弦杆1包括钢管11和混凝土12，所述钢管11的横截面为三角形，所述混凝土12填充在钢管11的内部，所述腹杆2为钢板状腹杆。所述钢管11采用普通碳素钢材、不锈钢材或耐火钢材；所述混凝土12为普通混凝土、高强混凝土、高性能混凝土、再生骨料混凝土或轻骨料混凝土；所述腹杆2为钢板。
所述钢管11的外边长与管壁厚的比值大于20，即可采用薄壁钢管，而降低材料成本。
所述钢管11的截面为等边三角形或等腰三角形为佳，当然也可以为一般三角形。
所述腹杆2为水平设置、倾斜设置或者水平和倾斜交替设置，以将各弦杆连成整体，使其共同受力，并承受剪力作用。
图1中显示的所述空间结构为直线轴线空间结构，在另外的实施例中，也可以是折线轴线空间结构或曲线轴线空间结构，且对应轴线不同位置的截面为等截面或变截面。
本发明的桁架结构中的三根弦杆呈三角形分布并通过复数根腹杆连接形成构成立体空间结构，腹杆直接焊接在三角形截面钢管混凝土的弦杆上，省去节点板，连接非常方便，受力清楚；且弦杆是横截面为三角形的钢管，外表美观，抗弯刚度大；钢管内部还填满混凝土，混凝土受到钢管的约束，构件的承载力、塑性和韧性提高，由于混凝土的存在，延缓了钢管局部屈曲，因而可以采用薄壁钢管，从而达到节约钢材的目的；而且三角形截面钢管能够使得弦杆有一个面与相邻弦杆的一个面在同一个平面上，因此能够直接采用钢板作为缀板连接，施工方便，质量有保证。本发明的钢管混凝土桁架结构可用于工业厂房、仓库、体育场馆、会议展览中心、机场航站楼、车站、办公楼、商住楼、宾馆等结构中。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种三角形截面钢管混凝土桁架结构，包括三根弦杆和复数根腹杆，所述三根弦杆呈三角形分布并通过所述复数根腹杆连接形成构成立体空间结构，其特征在于：所述弦杆包括钢管和混凝土，所述钢管的横截面为三角形，所述混凝土填充在钢管的内部，所述腹杆为钢板状腹杆。
2.根据权利要求1所述的一种三角形截面钢管混凝土桁架结构，其特征在于：所述钢管的外边长与管壁厚的比值大于20。
3.根据权利要求1或2所述的一种三角形截面钢管混凝土桁架结构，其特征在于：所述钢管的截面为等边三角形或等腰三角形。
4.根据权利要求1所述的一种三角形截面钢管混凝土桁架结构，其特征在于：所述腹杆为水平设置、倾斜设置或者水平和倾斜交替设置。
5.根据权利要求1所述的一种三角形截面钢管混凝土桁架结构，其特征在于：所述空间结构为直线轴线空间结构、折线轴线空间结构或曲线轴线空间结构，且对应轴线不同位置的截面为等截面或变截面。
6.根据权利要求1所述的一种三角形截面钢管混凝土桁架结构，其特征在于：所述钢材为普通碳素钢材、不锈钢材或耐火钢材；所述混凝土为普通混凝土、高强混凝土、高性能混凝土、再生骨料混凝土或轻骨料混凝土。
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