CN109469256A - 一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖及施工方法，其中屋盖包含一组平行并联的连续桁架，连续桁架为长向上端部相互连接的两个桁架；桁架包含同一竖直平面内上下不相交的上弦主杆和下弦主杆，以及弦主杆和下弦主杆间连接主直腹杆，分布在弦主杆和下弦主杆所在平面两侧、且相互平行对称设置的腰杆，以及两腰杆间的水平直杆；连续桁架间通过腰杆间的水平连杆和斜连杆连接；施工使用时连续桁架的设置增加了屋盖的纵向跨度，保证建筑有效利用室内净高，对不均匀的屋面荷载变化不敏感，连续桁架端部的悬挑组合的设置，满足了空间结构受力和连接稳定性的要求，本发明可根据桁架的设计进行预制拼装，或是分单元同步施工。

Description

一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖及施工方法

技术领域

本发明属于桁架屋盖施工领域，特别涉及渐变型截面并联式连续桁架屋盖及施工方法。

背景技术

现如今，随之建筑多功能需求的增加，对建筑物内净空以及结构受力稳定性和合理性都提出了更高的要求。在以往的大跨度、超大跨度的屋盖中常用的结构形式为桁架结构，但传统的桁架结构又多为等截面设计，且受屋面荷载及上部荷载影响较大，会存在桁架局部受力不合理的状况，不能更好的满足建筑对于净空或结构受力的要求，加之，桁架间的安装连接比较繁琐，若在桁架内增加预应力结构又会造成材料的浪费，因此为进一步拓展建筑物内屋盖的结构样式，使得桁架结构受力更为合理，需要提供一种用于大跨度的建筑结构中，即可满足建筑使用净空要求、又使得结构本身受力合理的桁架屋盖形式及施工方法。

发明内容

本发明提出一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖及施工方法用以解决上述问题，具体技术方案如下：

一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖，包含一组平行并联的连续桁架，所述连续桁架为长向上端部相互连接的两个桁架；所述桁架包含同一竖直平面内上下不相交的上弦主杆和下弦主杆，一组连接平行间隔分布在上弦主杆和下弦主杆之间的主直腹杆，分布在上弦主杆和下弦主杆所在平面两侧、且相互平行对称设置的腰杆，以及一组平行间隔连接在两腰杆之间的水平直杆；所述连续桁架间通过两侧腰杆水平向连接有间隔分布的水平连杆，所述水平连杆间连接有斜连杆。

所述上弦主杆和下弦主杆为对称的弧形杆，且两侧端部之间竖直连接有桁架立柱，其中，桁架立柱间连接有水平连系加强梁；所述主直腹杆自两边向中间高度依次递减；所述腰杆所在平面与上弦主杆和下弦主杆所在平面相互垂直，所述水平直杆与对应的主直腹杆垂直连接；所述上弦主杆和下弦主杆桁架立柱与相邻主直腹杆间连接有剪刀撑；桁架立柱与腰杆端部的水平直杆对应垂直连接。

相邻主直腹杆之间连接有主斜腹杆，以空间桁架中部主直腹杆为中心，两侧的主斜腹杆对称设置，其中中部主直腹杆左侧的主斜腹杆倾向左侧，中部主直腹杆右侧的主斜腹杆倾向右侧；所述主斜腹杆的两端分别连接在相邻主直腹杆的上下端部之间。

所述上弦主杆和下弦主杆长向中部两侧分别连接有同向的上弦次杆和下弦次杆；所述上弦次杆和下弦次杆均为空间桁架中部对称设置。

所述上弦主杆、腰杆、下弦主杆和另一腰杆之间在同一竖直面上依次连接有一根立面斜杆、形成多边形支撑框架；所述多边形支撑框架分为两组，第一组围合在主直腹杆和水平直杆外围、形成有芯多边形支撑框架，第二组围合在空余位置、形成空芯多边形支撑框架；第一组和第二组在桁架长向上交替间隔平行分布。

所述多边形支撑框架所在断面包含上弦主杆、下弦主杆、上弦次杆和下弦次杆，多边形支撑框架上立面斜杆连接在上弦次杆和下弦次杆上；所述桁架在两端部的第一组空芯多边形支撑框架之间连接有水平斜杆组成的水平剪刀撑，其中水平剪刀撑的交叉点穿接主直腹杆和水平直杆交接处；或者所述桁架在两多边形支撑框架上相邻的立面斜杆上下端部间还连接有次斜腹杆，所述相邻次斜腹杆关于共同连接的立面斜杆对称分布。

所述桁架腰杆在桁架未连接端外延连接有端部封管；所述端部封管位于桁架立柱所在端面的外侧，端部封管与水平直杆在同一平面并平行于水平直杆，端部封管与上弦主杆、下弦主杆及腰杆端部所在平面之间设置有多边形框架，其中相邻端部封管间采用连杆连接。

所述桁架腰杆在桁架连接端外延连接有悬挑组合；所述悬挑组合位于桁架立柱所在端面的外侧，悬挑组合与上弦主杆、下弦主杆及腰杆端部所在平面之间设置有多边形框架；所述悬挑组合为对应多边形框架连接的多边形腹杆；两桁架端部悬挑组合对应连接且腰杆通长连接。

所述多边形框架和多边形腹杆均是六边形平面框架，关于桁架立柱对称布置；多边形框架上与腰杆连接处的上部连接点与桁架立柱上端端部通过连杆相连，多边形框架上与腰杆连接处的下部连接点与桁架立柱下端端部通过连杆相连；多边形框架和多边形腹杆的各连接点均通过连杆对应相连。

所述的一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖的施工方法，具体步骤为：

步骤一、搭设空间桁架胎架，安装两端桁架立柱；

步骤二、根据空间桁架位置，定位安装上弦主杆和下弦主杆，然后在上弦主杆和下弦主杆中部安装连接上弦次杆和下弦次杆；

步骤三、矫正调整已安装杆件位置，并在上弦主杆和下弦主杆上标记主直腹杆的位置，然后依次安装主直腹杆和主斜腹杆；

步骤四、架设腰杆并安装水平直杆与主直腹杆相连，并对腰杆位置进行精确定位，以及预留接头；

步骤五、在上弦主杆、下弦主杆和腰杆间安装立面斜杆和水平斜杆；

步骤六、在桁架主体端部外侧分别安装端部封管和悬挑组合，并安装连接多边形框架；

步骤七、由以步骤一至步骤六，分别完成桁架的主体制作，然后将两桁架端部的悬挑组合和多边形框架对应连接，并将腰杆通长连接，组合成连续桁架；

步骤八、将一组连续桁架纵向排列布置，并在连续桁架两侧腰杆间连接水平连杆和斜连杆，在两端连接通长水平连系加强梁以及连接端部封管，至此，完成纵向并联式连续桁架屋盖的制作。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖及施工方法，其中连续桁架的设置增加了屋盖的纵向跨度，且在桁架采用了变截面设计，桁架两端的截面面积大，中间截面面积小，从而保证了在建筑整体高度不变的情况下有效利用室内净高，且对上层建筑形态的适应性强，对不均匀的屋面荷载变化不敏感，其中连续桁架端部悬挑组合的设置，既满足了空间结构受力和连接稳定性的要求，又使得连接处的截面适应空间净空要求。

在桁架中上弦次杆、下弦次杆和腰杆的设置，可分担上弦主杆和下弦主杆的上部承力，有效的加强空间桁架的承载能力；主直腹杆 、加强杆件和立面斜杆等杆件的设置，以及水平连杆和斜连杆的设置，均可加强空间桁架的整体性，加之两端多边形框架的设置、桁架间端部封管的连接以及水平连系加强梁的设置，均可以增强端部和整体传力的稳定性。本发明的桁架均为杆件的节点连接，施工时可根据桁架的设计进行预制拼装，或是分单元同步施工，从而有效的节约了施工时间，提高了施工效率。

附图说明

图1是大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖；

图2是连续桁架连接示意图；

图3是连续桁架结构图；

图4是加强件连接节点示意图；

图5是多边形框架连接示意图；

图6是悬挑组合连接示意图。

附图标记：1-连续桁架；2-水平连系加强梁；3-水平连杆；4-斜连杆；10-前桁架；11-后桁架；101-桁架立柱；102-下弦主杆；103-上弦主杆；104-腰杆；105-主直腹杆；106-主斜腹杆； 107-加强杆件；108-水平直杆；109-水平斜杆；110-立面斜杆；111-下水平杆；112-上水平杆； 113-悬挑斜杆；114-端部封管；115-上弦次杆；116-下弦次杆；117-悬挑组合。

具体实施方式

如图1至图3所示，一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖，其特征在于：包含一组平行并联的连续桁架1，所述连续桁架1为长向上端部相互连接的前桁架10和后桁架11；所述桁架包含同一竖直平面内上下不相交的上弦主杆103和下弦主杆102，一组连接平行间隔分布在上弦主杆103和下弦主杆102之间的主直腹杆105，分布在上弦主杆103和下弦主杆102所在平面两侧、且相互平行对称设置的腰杆104，以及一组平行间隔连接在两腰杆104之间的水平直杆108；所述连续桁架1间通过两侧腰杆104水平向连接有间隔分布的水平连杆3，所述水平连杆3间连接有斜连杆4。

本实施例中，上弦主杆103和下弦主杆102为对称的弧形钢管，且两侧端部之间竖直连接有桁架立柱101，其中，桁架立柱101为方形钢立柱，桁架立柱101间连接有水平连系加强梁2；所述主直腹杆105自两边向中间高度依次递减；所述腰杆104所在平面与上弦主杆103和下弦主杆102所在平面相互垂直，所述水平直杆108与对应的主直腹杆105垂直连接；所述上弦主杆103和下弦主杆102桁架立柱101与相邻主直腹杆105间连接有剪刀撑；桁架立柱101与腰杆104端部的水平直杆108对应垂直连接。

本实施例中，相邻主直腹杆105之间连接有主斜腹杆106，以空间桁架中部主直腹杆105为中心，两侧的主斜腹杆106对称设置，其中中部主直腹杆105左侧的主斜腹杆106倾向左侧，中部主直腹杆105右侧的主斜腹杆106倾向右侧；所述主斜腹杆106的两端分别连接在相邻主直腹杆105的上下端部之间。

本实施例中，上弦主杆103和下弦主杆102长向中部两侧分别连接有同向的上弦次杆115和下弦次杆116；所述上弦次杆115和下弦次杆116均为空间桁架中部对称设置。

所述上弦主杆103、腰杆104、下弦主杆102和另一腰杆104之间在同一竖直面上依次连接有一根立面斜杆110、形成多边形支撑框架；所述多边形支撑框架分为两组，第一组围合在主直腹杆105和水平直杆108外围、形成有芯多边形支撑框架，第二组围合在空余位置、形成空芯多边形支撑框架；第一组和第二组在桁架长向上交替间隔平行分布。

本实施例中，多边形支撑框架所在断面包含上弦主杆103、下弦主杆102、上弦次杆115和下弦次杆116，多边形支撑框架上的立面斜杆110连接在上弦次杆115和下弦次杆116上；所述桁架在两端部的第一组空芯多边形支撑框架之间连接有水平斜杆109组成的水平剪刀撑，其中水平剪刀撑的交叉点穿接主直腹杆105和水平直杆108交接处；或者所述桁架在两多边形支撑框架上相邻的立面斜杆110上下端部间连接有次斜腹杆，所述相邻次斜腹杆关于共同连接的立面斜杆110对称分布。

参见图4所示，第一组多边形支撑框架在主直腹杆105上设置有一组加强杆件107，所述加强杆件107为圆形钢管，对称分布在主直腹杆105两侧；在第一组多边形支撑框架竖向面内只有上弦次杆115处，加强杆件107一端连接在主直腹杆105中上部，一端连接在上弦次杆115端部；在第一组多边形支撑框架竖向面内只有下弦杆处，加强杆件107一端连接在主直腹杆105中下部，一端连接在下弦次杆116端部；其中图4位于上弦次杆115末端处截面，为第一组多边形支撑框架竖向面内上弦次杆115和下弦次杆116共有处，分别共同设置加强杆件107。

参见图5所示，桁架腰杆104在桁架未连接端外延连接有端部封管114；所述端部封管114位于桁架立柱101所在端面的外侧，端部封管114与水平直杆108在同一平面并平行于水平直杆108，端部封管114与上弦主杆103、下弦主杆102及腰杆104端部所在平面之间设置有多边形框架，其中相邻端部封管114间采用连杆连接。

所述多边形框架和多边形腹杆均是六边形平面框架，关于桁架立柱101对称布置；多边形框架上在与腰杆104连接处的上部连接点与桁架立柱101上端端部通过连杆相连，多边形框架上与腰杆104连接处的下部连接点与桁架立柱101下端端部通过连杆相连；多边形框架和多边形腹杆的各连接点均通过连杆对应相连。

本实施例中，多边形框架包含上下相互平行的上水平杆112和下水平杆111，以及上水平杆112和下水平杆111之间的四个悬挑斜杆113，四个悬挑斜杆113分为两组并且端部呈V形连接，V形连接点向外，内夹角角度小于180°；V形连接点与端部封管114位于同一平面，通过腰杆104与端部封管114端部及桁架立柱101上的水平直杆108端部连接；悬挑斜杆113与上水平杆112连接点通过连杆与桁架立柱101上端端部相连，悬挑斜杆113与下水平杆111连接点通过连杆与桁架立柱101下端端部相连；多边形框架中上水平杆112和下水平杆111的两端及中部分别与端部封管114的两端及中部对应相连；下水平杆111中部与上水平杆112两端部、中部连接有腹杆，下水平杆111端部与上水平杆112端部对应连接有腹杆。

参见图6所示，桁架腰杆104在桁架连接端外延连接有悬挑组合117；所述悬挑组合117位于桁架立柱101所在端面的外侧，悬挑组合117与上弦主杆103、下弦主杆102及腰杆104端部所在平面之间设置有多边形框架；所述悬挑组合117为对应多边形框架连接的多边形腹杆；多边形腹杆同样为六边形平面框架，框架内部连接有腹杆，其中多边形腹杆的截面尺寸小于多边形框架，多边形框架与多边形腹杆各连接点对应连杆连接，两相邻多边形腹杆间也对应连接点连接，多边形框架上部一侧连接点还与另一桁架上的多边形腹杆下部连接点相互连接；其中，多边形框架和悬挑组合117在腰杆104处的连接点均沿腰杆104通长连接。

本实施例中，在空间桁架两端最外侧主直腹杆105与上弦主杆103和下弦主杆102间安装有铸钢件，在下弦次杆116端头处同样设置有铸钢件；其中铸钢件为节点连接件，其设置在多接口节点处，可预制多接口接头，便于预制安装。

所述的一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖的施工方法，具体步骤为：

步骤一、搭设空间桁架胎架，安装两端桁架立柱101；

步骤二、根据空间桁架位置，定位安装上弦主杆103和下弦主杆102，然后在上弦主杆103和下弦主杆102中部安装连接上弦次杆115和下弦次杆116；

步骤三、矫正调整已安装杆件位置，并在上弦主杆103和下弦主杆102上标记主直腹杆105的位置，然后依次安装主直腹杆105和主斜腹杆106；

步骤四、架设腰杆104并安装水平直杆108与主直腹杆105相连，并对腰杆104位置进行精确定位，以及预留接头；

步骤五、在上弦主杆103、下弦主杆102和腰杆104间安装立面斜杆110和水平斜杆108；

步骤六、在桁架主体端部外侧分别安装端部封管114和悬挑组合117，并安装连接多边形框架；

步骤七、由以步骤一至步骤六，分别完成桁架的主体制作，然后将两桁架端部的悬挑组合117和多边形框架对应连接，并将腰杆104通长连接，组合成连续桁架1；

步骤八、将一组连续桁架1纵向平行排列布置，并在连续桁架1两侧腰杆104间连接水平连杆3和斜连杆4，在两端连接通长水平连系加强梁2以及连接端部封管114，至此，完成纵向并联式连续桁架屋盖的制作。

上述为整体桁架屋盖的施工方法，此外，对于空间桁架的安装还可以采用连续桁架1单独预制；也可对桁架进行分单元式安装，即将空间桁架对称分割成不同的桁架分单元，分别同时施工桁架分单元，最后再进行分单元间连接并安装通长的杆件，此方式可以提高施工效率。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明本发明的突出特点所作的阐释，而并非是对本发明实施方式的限定；对于所属领域的技术人员而言，在上述说明的使用基础上仍可以做出其它不同形式的变化或变动，若未对其进行创造性改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖，其特征在于：包含一组平行并联的连续桁架（1），所述连续桁架（1）为长向上端部相互连接的两个桁架；所述桁架包含同一竖直平面内上下不相交的上弦主杆（103）和下弦主杆（102），一组连接平行间隔分布在上弦主杆（103）和下弦主杆（102）之间的主直腹杆（105），分布在上弦主杆（103）和下弦主杆（102）所在平面两侧、且相互平行对称设置的腰杆（104），以及一组平行间隔连接在两腰杆（104）之间的水平直杆（108）；所述连续桁架（1）间通过两侧腰杆（104）水平向连接有间隔分布的水平连杆（3），所述水平连杆（3）间连接有斜连杆（4）。

2.根据权利要求1所述的一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖，其特征在于：所述上弦主杆（103）和下弦主杆（102）为对称的弧形杆，且两侧端部之间竖直连接有桁架立柱（101），其中，桁架立柱（101）间连接有水平连系加强梁（2）；所述主直腹杆（105）自两边向中间高度依次递减；所述腰杆（104）所在平面与上弦主杆（103）和下弦主杆（102）所在平面相互垂直，所述水平直杆（108）与对应的主直腹杆（105）垂直连接；所述上弦主杆（103）和下弦主杆（102）桁架立柱（101）与相邻主直腹杆（105）间连接有剪刀撑；桁架立柱（101）与腰杆（104）端部的水平直杆（108）对应垂直连接。

3.根据权利要求2所述的一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖，其特征在于：相邻主直腹杆（105）之间连接有主斜腹杆（106），以空间桁架中部主直腹杆（105）为中心，两侧的主斜腹杆（106）对称设置，其中中部主直腹杆（105）左侧的主斜腹杆（106）倾向左侧，中部主直腹杆（105）右侧的主斜腹杆倾向右侧；所述主斜腹杆（106）的两端分别连接在相邻主直腹杆（105）的上下端部之间。

4.根据权利要求2所述的一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖，其特征在于：所述上弦主杆（103）和下弦主杆（102）长向中部两侧分别连接有同向的上弦次杆（115）和下弦次杆（116）；所述上弦次杆（115）和下弦次杆（116）均为空间桁架中部对称设置。

5.根据权利要求3或4所述的一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖，其特征在于：所述上弦主杆（103）、腰杆（104）、下弦主杆（102）和另一腰杆（104）之间在同一竖直面上依次连接有一根立面斜杆（110）、形成多边形支撑框架；所述多边形支撑框架分为两组，第一组围合在主直腹杆（105）和水平直杆（108）外围、形成有芯多边形支撑框架，第二组围合在空余位置、形成空芯多边形支撑框架；第一组和第二组在桁架长向上交替间隔平行分布。

6.根据权利要求5所述的一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖，其特征在于：所述多边形支撑框架所在断面包含上弦主杆（103）、下弦主杆（102）、上弦次杆（115）和下弦次杆（116），多边形支撑框架上立面斜杆（110）连接在上弦次杆（115）和下弦次杆（116）上；所述桁架在两端部的第一组空芯多边形支撑框架之间连接有水平斜杆（109）组成的水平剪刀撑，其中水平剪刀撑的交叉点穿接主直腹杆（105）和水平直杆（108）交接处。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖，其特征在于：所述桁架腰杆（104）在桁架未连接端外延连接有端部封管（114）；所述端部封管（114）位于桁架立柱（101）所在端面的外侧，端部封管（114）与水平直杆（108）在同一平面并平行于水平直杆（108），端部封管（114）与上弦主杆（103）、下弦主杆（102）及腰杆（104）端部所在平面之间设置有多边形框架，其中相邻端部封管（114）间采用连杆连接。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖，其特征在于：所述桁架腰杆（104）在桁架连接端外延连接有悬挑组合（117）；所述悬挑组合（117）位于桁架立柱（101）所在端面的外侧，悬挑组合（117）与上弦主杆（103）、下弦主杆（102）及腰杆（104）端部所在平面之间设置有多边形框架；所述悬挑组合（117）为对应多边形框架连接的多边形腹杆；两桁架端部悬挑组合（117）对应连接且腰杆（104）通长连接。

9.根据权利要求7或8所述的一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖，其特征在于：所述多边形框架和多边形腹杆均是六边形平面框架，关于桁架立柱（101）对称布置；多边形框架上与腰杆（104）连接处的上部连接点与桁架立柱（101）上端端部通过连杆相连，多边形框架上与腰杆（104）连接处的下部连接点与桁架立柱（101）下端端部通过连杆相连；多边形框架和多边形腹杆的各连接点均通过连杆对应相连。

10.根据权利要求9所述的一种大跨度渐变型截面并联式连续桁架屋盖的施工方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤一、搭设空间桁架胎架，安装两端桁架立柱（101）；

步骤二、根据空间桁架位置，定位安装上弦主杆（103）和下弦主杆（102），然后在上弦主杆（103）和下弦主杆（102）中部安装连接上弦次杆（115）和下弦次杆（116）；

步骤三、矫正调整已安装杆件位置，并在上弦主杆（103）和下弦主杆（102）上标记主直腹杆（105）的位置，然后依次安装主直腹杆（105）和主斜腹杆（106）；

步骤四、架设腰杆（104）并安装水平直杆（108）与主直腹杆（105）相连，并对腰杆（104）位置进行精确定位，以及预留接头；

步骤五、在上弦主杆（103）、下弦主杆（102）和腰杆（104）间安装立面斜杆（110）和水平斜杆（108）；

步骤六、在桁架主体端部外侧分别安装端部封管（114）和悬挑组合（117），并安装连接多边形框架；

步骤七、由以步骤一至步骤六，分别完成桁架的主体制作，然后将两桁架端部的悬挑组合（117）和多边形框架对应连接，并将腰杆（104）通长连接，组合成连续桁架（1）；

步骤八、将一组连续桁架（1）纵向排列布置，并在连续桁架（1）两侧腰杆（104）间连接水平连杆（3）和斜连杆（4），在两端连接通长水平连系加强梁（2）以及连接端部封管（114），至此，完成纵向并联式连续桁架屋盖的制作。