CN104763088A - 用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网 - Google Patents

Abstract

针对现有公共建筑中的开启式采光屋顶，其屋架及支撑系统的暴露影响了大空间的美观效果，增加的装饰吊顶，受吊杆支撑屋架受力限制的问题，公开了一种用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网，包括若干钢索与若干长度可调机构，钢索编织成网状，钢索的端部通过长度可调机构布设于结构环梁之间。该钢索支撑网将网状吊顶的重力转移到结构环梁上，代替现有技术中运用吊顶及转换层将网状吊顶的重力转移到屋架结构的形式，保证屋架不受力。钢索上设有用于悬吊网状吊顶的若干卡片连接件，钢索的编织走向与网状吊顶的造型走向相对应，从而可以使钢索支撑网隐藏于所述网状吊顶的上方，解决了传统方案中吊杆无法隐藏的问题。

Description

用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网

技术领域

本发明属于建筑装饰吊顶领域，尤其涉及一种用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网。

背景技术

某大型商场屋顶采用的是双层开启式屋架系统，两边为固定屋架，中间为可开启式屋架。中间可开启式屋架无法受力，且需要在网状吊顶中安装大型LED屏幕，施工难度极大。本工程金属网状吊顶的长跨达到70m，短跨方向也有将近30m，同时，需要在屋架下安装一个圆形的直径达22.4m的LED显示屏。

现有的大跨度吊顶的安装，通常会采用吊杆固定的方法，其步骤为：(1)用吊杆将网状吊顶直接吊挂到钢结构屋架上；(2)因开启部分屋架无法受力,需在屋架下设置一个转换层桁架；(3)吊顶固定到转换层桁架上。

此种吊杆固定方案的弊端在于：

1、网状吊顶的荷载全部作用到屋架上，虽然结构受力简洁明了，但是钢结构屋架能承受的外部荷载有限，将整个网状吊顶吊挂到屋架上，中间还设置了转换层，显然超出屋架所能承受的最大荷载，需对钢结构的屋架进行加固处理，因此安装步骤相当繁琐，工程作业量大，影响工期。

2、吊杆暴露于视线之中，会影响整个造型的美观，达不到最初的外观设计要求。

此类大跨度的空间屋顶结构工程的难点在于：

长跨与短跨的跨度都超过20m，屋架系统中还要融入其他设计创意元素，例如：加入大型LED屏幕、中空透光设计等，对美观、造型要求高，整个造型体型庞大。

此类工程出于视觉考虑大多会采用特殊的屋顶钢结构系统，造型各异，本工程的原有屋架设计为可开启屋架，这部分无法承受外力，而固定屋架部分也只能承受很小的一部分外部荷载，无法支撑整个金属网架吊顶的重量，因此，网架吊顶的支撑成为方案设计的一大难题。此外，考虑到此类工程的中空造型要求，能直观的看到上部屋架结构，方案设计时还需考虑整个造型的视觉效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网，通过长度可调机构将钢索牢固地布设于结构环梁上，起到支撑网状吊顶的作用，钢索支撑网将网状吊顶的重力通过钢索支撑网转移到结构环梁上，取消了现有技术中运用吊顶及转换层将网状吊顶的重力转移到屋架结构的形式，保证屋架不受力。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网，包括若干钢索与若干长度可调机构，所述钢索编织成网状，所述钢索的端部通过所述长度可调机构布设于结构环梁之间。

优选的，在上述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网中，所述长度可调机构采用花篮式扣件结构，所述花篮式扣件结构包括两个U字形扣件以及回字形扣件，所述U字形扣件的一端分别设有螺杆，另一端分别与所述钢索以及所述结构环梁固定连接，所述回字形扣件两端设有与所述螺杆相匹配的螺纹孔。

优选的，在上述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网中，所述钢索预先进行预应力处理。

优选的，在上述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网中，所述钢索上设有用于悬吊网状吊顶的若干卡片连接件，所述网状吊顶包括若干网片单元，所述网片单元相互拼接形成一网状结构。

优选的，在上述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网中，所述钢索的编织走向与所述网状吊顶的造型走向相对应。

优选的，在上述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网中，所述卡片连接件包括底板、钢索保护板以及若干螺纹组件，所述钢索保护板上设有一个凹槽或者两个交叉的凹槽，所述钢索保护套与所述底板通过所述螺纹组件连接在一起后能够形成供所述钢索穿越的通道。

优选的，在上述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网中，所述钢索保护套与所述底板通过所述螺纹组件连接在一起后能够形成供一根钢索穿越的通道。

优选的，在上述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网中，所述钢索保护套与所述底板通过所述螺纹组件连接在一起后能够形成供两根交叉的钢索穿越的通道。

优选的，在上述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网中，所述网片单元包括网片骨架以及设置于所述网片骨架上的两块曲线板，所述两块曲线板外凸形成中空结构，相邻的网片单元之间通过对拉螺栓连接，所述网片骨架包括上部曲线钢条、下部曲线钢条、两端部竖向连接杆以及若干中部竖向连接杆，上部曲线钢条与所述下部曲线钢条上下对应设置，上部曲线钢条与所述下部曲线钢条的两端分别通过所述端部竖向连接杆连接，所述上部曲线钢条与所述下部曲线钢条的侧面上用于拼接的位置设置所述中部竖向连接杆，所述上部曲线钢条由两根对称设置的外凸曲线钢条对接形成，所述两块曲线板设置于所述上部曲线钢条与所述下部曲线钢条之间，所述若干螺纹组件将所述底板、钢索保护板固定于相邻的相邻两个网片单元的上部曲线钢条的对接部位上，所述钢索支撑网中的对应钢索穿设于所述通道内。

优选的，在上述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网中，所述结构环梁有两个，其中一个结构环梁位于另一个结构环梁的内部，所述钢索支撑网布设于两个所述结构环梁之间的区域内。

由以上公开的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过长度可调机构将钢索牢固地布设于结构环梁上，可以起到支撑网状吊顶的作用，钢索支撑网将网状吊顶的重力通过钢索支撑网转移到结构环梁上，所述钢索支撑网可以形成一个水平整体受力的系统，取消了现有技术中运用吊顶及转换层将网状吊顶的重力转移到屋架结构的形式，避免了屋架直接受力，靠结构梁受力，受力结构体系清晰，无需转换层与钢屋架加固，简化了安装步骤。

2、本发明中所述钢索上设有用于悬吊网状吊顶的若干卡片连接件，所述钢索的编织走向与所述网状吊顶的造型走向相对应，从而可以使得所述钢索支撑网隐藏于所述网状吊顶的上方，也就是说，钢索支撑网中钢索布置沿着网状吊顶的布置方向，交叉有序布置，完美地隐藏于网状吊顶上方，钢索支撑网视线不可见，解决了传统方案中吊杆无法隐藏，美观度受损的问题。

3、本发明通过卡片连接件将网状吊顶安装于钢索支撑网下方，卡片连接件中设置供钢索穿越的通道，可以提高卡片连接件与钢索之间的受力接触面积，从而可以保护钢索，并可以保证钢索与网状吊顶之间的连接可靠性，将网状吊顶安全、可靠地安装于钢索支撑网的下方，避免了高空焊接作业，简化了安装难度，又保证了吊顶安装的质量和安全性。

附图说明

图1为本发明一实施例的用于大跨度网状吊顶系统的整体结构示意图(俯视图)；

图2为本发明一实施例的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网的布设示意图；

图3为本发明一实施例中花篮式扣件结构的结构示意图；

图4为本发明一实施例的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网的局部结构示意图；

图5为本发明一实施例中网片单元的结构示意图；

图6为本发明一实施例中网片单元的网片骨架的结构示意图；

图7为本发明一实施例中两网片单元的中部竖向连接杆采用对拉螺栓连接示意图；

图8为本发明一实施例中单索卡件的结构示意图；

图9为本发明一实施例中X形卡件的结构示意图；

图10为钢索支撑网中钢索1的绕度曲线图；

图11为本发明一实施例中钢索端部受力分析图。

图中：1-钢索、2-网片单元、21-上部曲线钢条、22-下部曲线钢条、23-端部竖向连接杆、24-中部竖向连接杆、25-曲线板、3-影视天幕区域、4-结构环梁、5-对拉螺栓、61-U字形扣件、63-螺杆、62-回字形扣件、7-卡片连接件、7a-单索卡件、7b-X形卡件、71-底板、72-钢索保护板、721-凹槽、73-螺纹组件。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

结合图1至图11，本实施例公开了一种用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网，用于悬吊网状吊顶，并将网状吊顶的重量转移到结构环梁4上，所述网状吊顶包括若干网片单元2，所述网片单元2相互拼接形成一网状结构。该用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网，包括若干钢索1与若干长度可调机构，所述钢索1编织成网状，所述钢索1的端部通过所述长度可调机构布设于结构环梁4之间。通过长度可调机构将钢索1牢固地布设于结构环梁4上，可以起到支撑网状吊顶的作用，钢索支撑网将网状吊顶的重力通过钢索支撑网转移到结构环梁4上，所述钢索支撑网可以形成一个水平整体受力的系统，从而能够取消现有技术中运用吊顶及转换层将网状吊顶的重力转移到屋架结构的形式，避免了屋架直接受力，而靠结构梁受力，受力结构体系清晰，无需转换层与钢屋架加固，简化了安装步骤。

优选的，在上述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网中，所述长度可调机构采用花篮式扣件结构，所述花篮式扣件结构包括两个U字形扣件61以及回字形扣件62，所述U字形扣件61的一端分别设有螺杆63，另一端分别与所述钢索1以及所述结构环梁4固定连接，所述回字形扣件62两端设有与所述螺杆63相匹配的螺纹孔。

优选的，在上述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网中，所述钢索1预先进行预应力处理，从而使得钢索1具有更好的性能。

优选的，在上述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网中，所述钢索上设有用于悬吊网状吊顶的若干卡片连接件，所述钢索1的编织走向与所述网状吊顶的造型走向相对应，从而可以使得所述钢索支撑网隐藏于所述网状吊顶的上方，也就是说，钢索支撑网中钢索1布置沿着网状吊顶的布置方向，交叉有序布置，完美地隐藏于网状吊顶上方，钢索支撑网视线不可见，解决了传统方案中吊杆无法隐藏，美观度受损的问题。

优选的，在上述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网中，所述卡片连接件7，包括底板71、钢索保护板72以及若干螺纹组件73，所述钢索保护板72上设有一个凹槽721或者两个交叉的凹槽721，所述钢索保护板72叠置于所述底板71的上方形成供钢索1穿越的通道，所述钢索保护板72与所述底板通过所述螺纹组件73固定于所述网状吊顶上。

优选的，所述钢索保护板72与所述底板71通过所述螺纹组件73连接在一起后能够形成供一根钢索1穿越的通道。此时，该网状吊顶与钢索支撑网的连接结构简称为单索卡件7a。

优选的，在上述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网中，所述钢索保护板72与所述底板71通过所述螺纹组件73连接在一起后能够形成供两根交叉的钢索1穿越的通道。此时，该网状吊顶与钢索支撑网的连接结构简称为X形卡件7b。

优选的，在上述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网中，所述网片单元2包括网片骨架以及设置于所述网片骨架上的两块曲线板25，所述两块曲线板25外凸形成中空结构，相邻的网片单元2之间通过对拉螺栓5连接。由于网片单元2采用中空造型，不但可以为减轻其自重，而且具有良好的造型效果。所述网片骨架包括上部曲线钢条21、下部曲线钢条22、两端部竖向连接杆23以及若干中部竖向连接杆24，上部曲线钢条21与下部曲线钢条22上下对应设置，上部曲线钢条21与所述下部曲线钢条22的两端分别通过所述端部竖向连接杆23连接，所述上部曲线钢条21与所述下部曲线钢条22的侧面上用于拼接的位置设置所述中部竖向连接杆24，所述上部曲线钢条21由两根对称设置的外凸曲线钢条对接形成，所述两块曲线板25设置于所述上部曲线钢条21与所述下部曲线钢条22之间。所述若干螺纹组件73将所述底板71、钢索保护板72固定于相邻的两个网片单元2的上部曲线钢条21的对接部位上，所述钢索支撑网中的对应钢索1穿设于所述通道内，从而将相邻的两个网片单元2一起悬吊于对应的钢索1下方。由于所述网片单元2悬挂于钢索支撑网的下方，取消了现有吊杆及转化层的应用，将钢索1提前进行预应力处理后固定到四周结构环梁4上，形成一个水平整体受力的系统，再将整个网状吊顶通过专用的卡片连接件7固定安装到钢索支撑网之上，避免了钢屋架直接受力，靠结构梁受力，受力结构体系清晰，无需转换层与钢屋架加固，安装步骤简洁。并且，用于大跨度网状吊顶系统的网架结构由传统的垂直吊挂荷载，改变成新型的水平压索环梁承载，减少了用钢量，满足了装饰网架及影视天幕安装的荷载要求。

优选的，在上述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网中，所述结构环梁4有两个，其中一个结构环梁4位于另一个结构环梁4的内部，所述钢索支撑网布设于两个所述结构环梁4之间的区域内。例如，本实施例中小的结构环梁4的内部区域可以用于设置大型LED灯或作为影视天幕区域3，使得网状吊顶的结构式样更加多样化。

本实施例中，钢索支撑网受力分析如下：

请参阅图10与图11，图10所示为索网中钢索1的绕度曲线图，图11所示为本发明一实施例中钢索端部受力分析图。假定钢索1上荷载以均布线荷载分布，且钢索1之间无相互作用。

均布线荷载为：q＝140.0×9.8×10^-3/(2.27×2)＝0.302kN/m

荷载设计值(取安全系数1.5)：q′＝1.5×0.288＝0.453kN/m

最长一条钢索长度为：l＝41.3m

钢索在两端轴力最大，其中所需承担竖向力为：F_竖＝0.432×41.23＝9./35kN

钢索在均布线荷载作用下，挠度曲线为抛物线型，控制钢索中间挠度在1/250。求解得曲线的数学解析式为：其中,x代表水平方向的正向，y代表竖直方向的正向。

其中，θ是指钢索末端的水平夹角。

F_索＝F_竖/sinθ＝9.35/0.016＝584.4kN，其中，F_索是指钢索拉力，F_竖是指钢索端部所受的竖向力。

钢索抗拉强度取1670MPa。

钢索截面积：s＝584.4×10^-3/1670＝3.50×10^-4m²＝350mm²

钢索直径： $d=\sqrt{4\×350/\mathrm{\π}}=21.1\mathrm{mm}$

注：整个计算假定钢索之间无相互作用，且取最长的一条钢索进行计算。而实际过程中，整个索网作为一个体系，钢索之间是有相互作用的。因此，这个计算过程是偏保守的，只是对钢索支撑网进行粗略计算，不作为实际设计的依据。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过长度可调机构将钢索牢固地布设于结构环梁上，可以起到支撑网状吊顶的作用，钢索支撑网将网状吊顶的重力通过钢索支撑网转移到结构环梁上，所述钢索支撑网可以形成一个水平整体受力的系统，取消了现有技术中运用吊顶及转换层将网状吊顶的重力转移到屋架结构的形式，避免了屋架直接受力，靠结构梁受力，受力结构体系清晰，无需转换层与钢屋架加固，简化了安装步骤。

2、本发明中所述钢索上设有用于悬吊网状吊顶的若干卡片连接件，所述钢索的编织走向与所述网状吊顶的造型走向相对应，从而可以使得所述钢索支撑网隐藏于所述网状吊顶的上方，也就是说，钢索支撑网中钢索布置沿着网状吊顶的布置方向，交叉有序布置，完美地隐藏于网状吊顶上方，钢索支撑网视线不可见，解决了传统方案中吊杆无法隐藏，美观度受损的问题。

3、本发明通过卡片连接件将网状吊顶安装于钢索支撑网下方，卡片连接件中设置供钢索穿越的通道，可以提高卡片连接件与钢索之间的受力接触面积，从而可以保护钢索，并可以保证钢索与网状吊顶之间的连接可靠性，将网状吊顶安全、可靠地安装于钢索支撑网的下方，避免了高空焊接作业，简化了安装难度，又保证了吊顶安装的质量和安全性。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网，其特征在于，包括若干钢索与若干长度可调机构，所述钢索编织成网状，所述钢索的端部通过所述长度可调机构布设于结构环梁之间。

2.如权利要求1所述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网，其特征在于，所述长度可调机构采用花篮式扣件结构，所述花篮式扣件结构包括两个U字形扣件以及回字形扣件，所述U字形扣件的一端分别设有螺杆，另一端分别与所述钢索以及所述结构环梁固定连接，所述回字形扣件两端设有与所述螺杆相匹配的螺纹孔。

3.如权利要求1所述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网，其特征在于，所述钢索预先进行预应力处理。

4.如权利要求1所述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网，其特征在于，所述钢索上设有用于悬吊网状吊顶的若干卡片连接件，所述网状吊顶包括若干网片单元，所述网片单元相互拼接形成一网状结构。

5.如权利要求4所述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网，其特征在于，所述钢索的编织走向与所述网状吊顶的造型走向相对应。

6.如权利要求4所述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网，其特征在于，所述卡片连接件包括底板、钢索保护板以及若干螺纹组件，所述钢索保护板上设有一个凹槽或者两个交叉的凹槽，所述钢索保护套与所述底板通过所述螺纹组件连接在一起后能够形成供所述钢索穿越的通道。

7.如权利要求6所述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网，其特征在于，所述钢索保护套与所述底板通过所述螺纹组件连接在一起后能够形成供一根钢索穿越的通道。

8.如权利要求6所述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网，其特征在于，所述钢索保护套与所述底板通过所述螺纹组件连接在一起后能够形成供两根交叉的钢索穿越的通道。

9.如权利要求6所述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网，其特征在于，所述网片单元包括网片骨架以及设置于所述网片骨架上的两块曲线板，所述两块曲线板外凸形成中空结构，相邻的网片单元之间通过对拉螺栓连接，所述网片骨架包括上部曲线钢条、下部曲线钢条、两端部竖向连接杆以及若干中部竖向连接杆，上部曲线钢条与所述下部曲线钢条上下对应设置，上部曲线钢条与所述下部曲线钢条的两端分别通过所述端部竖向连接杆连接，所述上部曲线钢条与所述下部曲线钢条的侧面上用于拼接的位置设置所述中部竖向连接杆，所述上部曲线钢条由两根对称设置的外凸曲线钢条对接形成，所述两块曲线板设置于所述上部曲线钢条与所述下部曲线钢条之间，所述若干螺纹组件将所述底板、钢索保护板固定于相邻的相邻两个网片单元的上部曲线钢条的对接部位上，所述钢索支撑网中的对应钢索穿设于所述通道内。

10.如权利要求1所述的用于大跨度网状吊顶系统的钢索支撑网，其特征在于，所述结构环梁有两个，其中一个结构环梁位于另一个结构环梁的内部，所述钢索支撑网布设于两个所述结构环梁之间的区域内。