CN108755965A - 一种大跨悬索-系杆拱结构体系及房屋结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种大跨悬索‑系杆拱结构体系及房屋结构,悬索‑系杆拱结构体系包括:悬索结构,系杆拱结构以及立柱。其中系杆拱结构作为主承载系统横向支撑于立柱上,悬索结构作为次承载系统纵向支撑于系杆拱结构上。在所述悬索—系杆拱结构体系基础上添加檩条及屋面覆盖物后即为所述房屋结构。本发明的大跨悬索‑系杆拱结构体系及房屋结构,通过将悬索结构与系杆拱结构两种结构形式进行组合,充分利用了悬索结构质量轻、跨度大和可扩展的优点,也发挥了系杆拱结构净空高、自平衡和外形美观的优势,既能扩大屋盖结构的跨度范围,又能节省占地空间。本发明所提供的大跨悬索‑系杆拱结构体系及房屋结构可广泛应用于大跨度房屋、体育馆或机场航站楼等建筑当中。
Description
技术领域
本发明涉及建筑结构领域,具体涉及一种大跨悬索—系杆拱体系及房屋结构。
背景技术
在我国钢结构规范中,跨度超过60米的空间结构体系称为大跨度结构建筑,目前大跨度空间结构体系常用形式有网壳结构、悬挑桁架结构、张拉整体结构和悬索结构等;其中悬索结构有着跨度大、自重小、材料省、布置灵活且施工方便等优点。
拱结构具有良好的力学性能且外形美观,在桥梁、展馆等大跨度建筑中有广泛应用,同时,拱结构作为自平衡系统,无需设置边拉索,节省了占地。但其在反对称荷载作用下受力性能较差,对下部支撑结构要求较高;因此,结合悬索结构与拱结构的结构体系,不仅提高拱结构的整体刚度和承载稳定性,减小了拱结构整体用钢量及支座对水平刚度的需求,还能获得更大结构跨度、更高的室内净空和更好的视觉效果。
发明内容
本发明的第一个目的是克服现有技术中的不足,提供一种适用于大跨度屋盖结构的悬索-系杆拱结构体系,避免了网壳结构、悬挑桁架结构杆件较多的缺点,克服了拱结构截面较大、稳定性差、用钢量多等缺点。为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种大跨悬索-系杆拱结构体系,其特征在于,所述悬索-系杆拱结构体系包括悬索结构、系杆拱结构以及立柱;系杆拱结构支撑于立柱之上,悬索结构支撑于系杆拱结构之上,系杆拱结构与悬索结构正交或斜交。
如上所述的一种大跨悬索—系杆拱结构体系,其中,所述系杆拱结构包括拱肋、拱支杆以及系杆横梁;所述拱肋两端由所述系杆横梁相连;所述拱肋与所述系杆横梁之间由所述拱支杆相连;所述拱肋、拱支杆、系杆横梁支撑于所述立柱之上。
如上所述的一种大跨悬索—系杆拱结构体系,其中,所述悬索结构包括承重索、稳定索、边索、索吊杆、索支杆及边柱;所述承重索与所述稳定索位于同一竖直平面,所述承重索位于所述稳定索上侧,所述承重索与所述稳定索由所述索吊杆及所述索支杆相连;所述承重索和所述稳定索均与所述边柱相接;所述边索与所述边柱相接,并锚固于地面。
如上所述的一种大跨悬索—系杆拱结构体系,其中,所述系杆拱结构沿横向支撑于所述立柱上,所述悬索结构沿纵向支撑于所述系杆拱结构上。
如上所述的一种大跨悬索—系杆拱结构体系,其中,所述拱肋的类型可为单管,多管或立体桁架。
如上所述的一种大跨悬索—系杆拱结构体系,其中,所述悬索结构与所述系杆拱结构可有多种连接形式。
如上所述的一种大跨悬索—系杆拱结构体系,其中,一种所述悬索结构与系杆拱结构连接形式可为:所述索支杆置于所述拱肋上侧,所述索支杆底端与所述拱肋相接。
如上所述的一种大跨悬索—系杆拱结构体系,其中,一种所述悬索结构与系杆拱结构连接形式可为:所述索支杆置于所述拱肋与所述系杆横梁之间,所述索支杆顶端与所述拱肋相接,所述索支杆底端与所述系杆横梁相接,所述索支杆和所述拱支杆可为同一根杆件。
如上所述的一种大跨悬索—系杆拱结构体系,其中,一种所述悬索结构与系杆拱结构连接形式可为:所述索支杆置于所述拱肋与所述系杆横梁之间,所述索支杆顶端与所述拱肋相接,所述索支杆底端不与所述系杆横梁相接,所述索支杆和所述拱支杆不为同一根杆件。
本发明的另一个目的是提供一种房屋结构,所述房屋结构是一种以所述大跨悬索-系杆拱结构体系为基础,添加檩条及屋面覆盖物的房屋结构。
本发明的大跨悬索-系杆拱结构体系及房屋结构的特点和优点是:
本发明的大跨悬索-系杆拱结构体系及房屋结构,通过将悬索结构与系杆拱结构两种结构形式进行组合,既避免了网壳结构、悬挑桁架结构杆件较多的缺点,又克服了拱结构截面较大、稳定性差、用钢量多等缺点。同时对于悬索结构来说,系杆拱结构起到了飞柱的作用,可大幅提高悬索结构跨度,使其达到数百米级范畴。
附图说明
图1为本发明实施例的整体示意图。
图2-1至图2-3分别为系杆拱结构示意图。
图2-4为抗侧倾构件及拱肋类型示意图。
图3为本发明所述悬索结构示意图。
主要元件标号说明:
101:系杆拱结构;102:悬索结构;103:立柱;201:拱肋;202:系杆横梁;203:拱支杆;204:抗侧倾构件;301:承重索;302:稳定索;303:索支杆;304:索吊杆;305:边柱;306:边索。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1所示,本发明提供一种大跨悬索-系杆拱结构体系及房屋结构,其中包括系杆拱结构101,悬索结构102以及立柱103,系杆拱结构101横向支撑于立柱103之上,主要提供横向刚度;多榀悬索结构102纵向支撑于系杆拱结构101之上,主要提供纵向刚度,系杆拱结构101与悬索结构102可正交或斜交;将两种结构相组合可以保证整体结构刚度及稳定性。
进一步,如图1所示,竖向荷载可由承重索301传递给拱肋201与边柱305,由拱肋201传递给立柱103,再由立柱103及边柱305传至地面;拱肋的受压形变可由系杆横梁202以及拱支杆203约束,拱支杆203为受压杆。
进一步,如图2-1所示,系杆拱结构101与悬索结构102的连接形式可为:索支杆303设置于拱肋201上侧,索支杆303底端与拱肋201相接
进一步,如图2-2所示,系杆拱结构1与悬索结构2的连接形式可为:索支杆303设置于拱肋201与系杆横梁202之间,索支杆303顶端与拱肋201相接,索支杆303底端与系杆横梁202相接,索支杆303和拱支杆203可为同一根杆件。
进一步,如图2-3所示,系杆拱结构101与悬索结构102的连接形式可为:索支杆303设置于拱肋201与系杆横梁202之间,索支杆303顶端与拱肋201相接,索支杆303底端不与系杆横梁202相接,索支杆303和拱支杆203不为同一根杆件。
进一步,如图2-1至图2-3所示,可对系杆拱结构1设置一种抗侧倾构件204,以保证系杆拱结构抗侧倾刚度。
进一步,如图2-4所示,抗侧倾构件204可为三角形桁架,也可按需设计。
进一步,如图2-4所示,拱肋201的截面类型可为单管、多管或立体桁架等。
如图3所示,承重索301与稳定索302位于同一竖直平面,承重索301位于上侧,承重索301与稳定索302间由索支杆303和索吊杆304相连,索支杆303受压,索吊杆304受拉;可对稳定索302施加预张力,使稳定索302与承重索301一起承受竖向荷载,提高悬索结构102的整体刚度。
本说明书的附图为示意图,辅助说明本发明的构思,示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意,为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构,各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,并不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可以做出很多形式,这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大跨悬索-系杆拱结构体系,其特征在于,所述悬索-系杆拱结构体系包括悬索结构、系杆拱结构以及立柱;系杆拱结构支撑于立柱之上,悬索结构支撑于系杆拱结构之上,系杆拱结构与悬索结构正交或斜交。
2.根据权利要求1所述的一种大跨悬索-系杆拱结构体系,其特征在于,所述系杆拱结构包括拱肋、拱支杆以及系杆横梁;所述拱肋两端由所述系杆横梁相连;所述拱肋与所述系杆横梁之间由所述拱支杆相连;所述拱肋、拱支杆、系杆横梁支撑于所述立柱之上。
3.根据权利要求1所述的一种大跨悬索-系杆拱结构体系,其特征在于,所述悬索结构包括承重索、稳定索、边索、索吊杆、索支杆及边柱;所述承重索与所述稳定索位于同一竖直平面,所述承重索位于所述稳定索上侧,所述承重索与所述稳定索由所述索吊杆及所述索支杆相连;所述承重索和所述稳定索均与所述边柱相接;所述边索与所述边柱相接,并锚固于地面。
4.根据权利要求1所述的一种大跨悬索-系杆拱结构体系,其特征在于,所述系杆拱结构沿横向支撑于所述立柱上,所述悬索结构沿纵向支撑于所述系杆拱结构上。
5.根据权利要求1所述的一种大跨悬索-系杆拱结构体系,其特征在于,所述悬索结构与所述系杆拱结构有多种连接方式。
6.根据权利要求5所述的一种大跨悬索-系杆拱结构体系,其特征在于,所述悬索结构与所述系杆拱结构连接方式中,悬索结构的索支杆置于所述拱肋上侧,悬索结构的索支杆底端与所述拱肋相接。
7.根据权利要求5所述的一种大跨悬索-系杆拱结构体系,其特征在于,所述悬索结构与所述系杆拱结构连接方式中,悬索结构的索支杆置于所述拱肋与所述系杆横梁之间,悬索结构的索支杆顶端与所述拱肋相接,悬索结构的索支杆底端与所述系杆横梁相接,悬索结构的索支杆和系杆拱结构的拱支杆可为同一根杆件。
8.根据权利要求5所述的一种大跨悬索-系杆拱结构体系,其特征在于,所述悬索结构与所述系杆拱结构连接方式中,悬索结构的索支杆置于所述拱肋与所述系杆横梁之间,悬索结构的索支杆顶端与所述拱肋相接,悬索结构的索支杆底端不与所述系杆横梁相接,悬索结构的索支杆和系杆拱结构的拱支杆不为同一根杆件。
9.根据权利要求2所述的一种大跨悬索-系杆拱结构体系,其特征在于,对所述系杆拱结构增设抗侧倾构件,以保证所述拱肋抗侧倾刚度。
10.一种房屋结构,其特征在于,所述房屋结构是一种在权利要求1至9任一项所述的一种大跨悬索-系杆拱结构体系基础上,添加檩条及屋面覆盖物的房屋结构。
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