CN110185185B - 一种悬挑桁架空间结构体系 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种悬挑桁架空间结构体系，包括悬挑桁架、环桁架、封边桁架、屋面环梁、立面环梁和V形柱(7)，所述的悬挑桁架分别与环桁架、封边桁架、屋面环梁、立面环梁和V形柱(7)连接，多个所述悬挑桁架排列形成空间结构。与现有技术相比，通过与悬挑桁架连接的环桁架、封边桁架、屋面环梁和立面环梁将独立成立的单榀桁架连接成一个协同工作的空间受力体系，并提供空间受力效应，提高刚度，改善内力重分布能力。

Description

一种悬挑桁架空间结构体系
技术领域
本发明涉及建筑领域，尤其是涉及一种悬挑桁架空间结构体系。
背景技术
大型商场、影视剧院、体育场馆、会展中心和机场车站等大型建筑广泛运用了形态各异的大跨度空间结构体系，以实现丰富的造型；大跨悬臂结构是大跨度空间结构体系的重要部分。外悬挑结构和大跨悬臂结构主要结构形式有钢结构、钢-混凝土组合结构和预应力混凝土结构。外悬挑结构和大跨悬臂结构通常依托钢结构的悬挑桁架来实现，以满足结构受力和实际使用的要求。悬挑桁架具有跨度大和造型复杂的特点，其稳定性和安全性是设计和施工的关键，悬挑桁架的安装施工是建设外悬挑结构和大跨悬臂结构的重要一环。
近几十年来，随着体育建筑的建设需求的急剧增加，在高烈度地区、采空塌陷、地裂缝和岩溶塌陷建造体育场建筑的可能增加，需要对不均匀变形适应性强和结构多道防线受力的体育场结构体系。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种悬挑桁架空间结构体系。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种悬挑桁架空间结构体系，包括悬挑桁架、环桁架、封边桁架、屋面环梁、立面环梁和V形柱，所述的悬挑桁架分别与环桁架、封边桁架、屋面环梁、立面环梁和V形柱连接，多个所述悬挑桁架排列形成空间结构。
所述的悬挑桁架包括相互连接的立面组件和主桁架，所述的立面组件分别与V形柱和立面环梁连接，所述的主桁架分别与环桁架、封边桁架、屋面环梁和V形柱连接。
所述立面组件包括立面架和立面撑杆，所述主桁架包括相互平行的上弦和下弦，所述立面架通过立面撑杆与V形柱连接，所述立面架由上弦延伸弯折构成。
所述的立面撑杆为V形立面撑杆，所述V形立面撑杆的V形尖端与V形柱连接，所述V形立面撑杆的一条边水平。
所述的下弦为两条，两条所述下弦通过马道梁连接，所述上弦与两条所述下弦通过腹杆连接。
两条所述下弦交汇连接于V形柱顶端。
所述的封边桁架连接悬挑桁架内端。
所述的V形柱为混凝土结构。
多个所述的V形柱底端相互连接并连接于地基。
多个所述悬挑桁架排列形成马鞍形结构。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)通过与悬挑桁架连接的环桁架、封边桁架、屋面环梁和立面环梁，将独立的单榀桁架连接成一个协同工作的空间受力体系，并提供空间受力效应，提高刚度，改善内力重分布能力。
(2)悬挑桁架根部两条下弦交汇连接于V形柱顶端作为单榀桁架的前支点，立面架与V形柱侧相连形成后支点。前后支点构成抗倾覆力臂，抵抗悬挑桁架的倾覆变形。
(3)立面撑杆呈水平放置的V形布置，能较好的提供立面钢结构的抗侧及抗扭刚度，防止立面钢结构在水平作用力下发生较大的径向变形和环向扭转。
(4)多个悬挑桁架形成马鞍形结构，设计美观。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明单榀结构示意图；
图3为本发明悬挑桁架示意图；
图4为本发明环桁架、封边桁架示意图；
图5为本发明V形柱示意图；
图6为本发明屋面环梁及立面环梁示意图；
图7为本发明屋面支撑示意图；
附图标记：
1为上弦；2为下弦；3为腹杆；4为马道梁；5为立面撑杆；6为立面架；7为V形柱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
本实施例提供一种新型的体育场马鞍形悬挑桁架空间结构，可以实现在高烈度区地质条件不好地区建造大型体育场，同时实现建筑与结构的融合。
图1-7展示一种悬挑桁架空间结构体系，包括悬挑桁架、环桁架、封边桁架、屋面环梁、立面环梁和V形柱7，悬挑桁架分别与环桁架、封边桁架、屋面环梁、立面环梁和V形柱7连接，多个所述悬挑桁架排列形成空间结构。
悬挑桁架包括相互连接的立面组件和主桁架，立面组件分别与V形柱7和立面环梁连接，主桁架分别与环桁架、封边桁架、屋面环梁和V形柱7连接。
立面组件包括立面架6和立面撑杆5，主桁架包括相互平行的上弦1和下弦2，立面架6通过立面撑杆5与V形柱7连接，立面架6由上弦1延伸弯折构成。
立面撑杆5为V形立面撑杆，V形立面撑杆的V形尖端与V形柱7连接，V形立面撑杆的一条边水平。
下弦2为两条，两条下弦2通过马道梁4连接，上弦1与两条下弦2通过腹杆3连接。
两条下弦2交汇连接于V形柱7顶端。
封边桁架连接悬挑桁架内端。
V形柱7为混凝土结构。
多个V形柱7底端相互连接并连接于地基。
多个悬挑桁架排列形成马鞍形结构。
马鞍形悬挑桁架空间结构的单榀悬挑桁架能够独立承担相应受荷范围内的竖向荷载和水平荷载；通过与悬挑桁架连接的环桁架、内圈封边桁架、屋面环梁和立面环梁，将独立的单榀桁架连接成一个协同工作的空间受力体系，并提供空间受力效应，提高刚度，改善内力重分布能力，形成二道防线。
悬挑桁架根部两条下弦2交汇连接于V形柱7顶端作为单榀桁架的前支点，立面架6与V形柱7侧相连形成后支点。前后支点构成抗倾覆力臂，抵抗悬挑桁架的倾覆变形；立面撑杆5与悬挑桁架的腹杆3的布置尽量使斜腹杆为受拉杆件，结构受力合理。
体育场屋盖钢结构的竖向力通过悬挑桁架传递给V形柱7，再通过V形柱7传递给下部基础和地基。
水平风荷载及地震作用通过立面撑杆5及立面架6传递到V形柱7及其相连的混凝土看台结构。由于立面撑杆5呈水平放置的V形布置，能较好的提供立面钢结构的抗侧及抗扭刚度。防止立面钢结构在水平作用力下发生较大的径向变形和环向扭转。
屋面支撑可以支撑幕墙。
以某体育场为例：
造型立意：上善若水，厚德载物。体育场造型采用极具现代感的铝板流线型线条设计，建筑线条起伏流畅；夜间内部光线从铝板分析中透出，彰显优雅的气质。体育场均采用屋面和立面一体化设计，屋面有局部掀起一角的弧线造型的采光天窗；体育场立面采用铝板幕墙，局部采用玻璃幕墙。体育场的屋面造型为一个光滑的马鞍形，平面为近似圆形造型，长轴240m，短轴230m。屋盖最高标高约为42m，屋盖东西看台最大悬挑长度42m，屋盖南北看台最小悬挑长度27m.。体育场的悬挑桁架根部两条下弦2交汇于V形柱7柱顶，立面幕墙侧向的立面撑杆5支撑在V形柱7的外侧面，钢结构柱与下部混凝土形成一个完整的受力整体，为上部屋盖钢结构提供足够的支撑刚度和抗倾覆力矩。

Claims (5)

1.一种悬挑桁架空间结构体系，其特征在于，包括悬挑桁架、环桁架、封边桁架、屋面环梁、立面环梁和V形柱（7），所述的悬挑桁架分别与环桁架、封边桁架、屋面环梁、立面环梁和V形柱（7）连接，多个所述悬挑桁架排列形成空间结构；
所述的悬挑桁架包括相互连接的立面组件和主桁架，所述的立面组件分别与V形柱（7）和立面环梁连接，所述的主桁架分别与环桁架、封边桁架、屋面环梁和V形柱（7）连接；
所述立面组件包括立面架（6）和立面撑杆（5），所述主桁架包括相互平行的上弦（1）和下弦（2），所述立面架（6）通过立面撑杆（5）与V形柱（7）连接，所述立面架（6）由上弦（1）延伸弯折构成；
所述的立面撑杆（5）为V形立面撑杆，所述V形立面撑杆的V形尖端与V形柱（7）连接，所述V形立面撑杆的一条边水平；
所述的下弦（2）为两条，两条所述下弦（2）通过马道梁（4）连接，所述上弦（1）与两条所述下弦（2）通过腹杆（3）连接；
两条所述下弦（2）交汇连接于V形柱（7）顶端。
2.根据权利要求1所述的一种悬挑桁架空间结构体系，其特征在于，所述的封边桁架连接悬挑桁架内端。
3.根据权利要求1所述的一种悬挑桁架空间结构体系，其特征在于，所述的V形柱（7）为混凝土结构。
4.根据权利要求3所述的一种悬挑桁架空间结构体系，其特征在于，多个所述的V形柱（7）底端相互连接并连接于地基。
5.根据权利要求1所述的一种悬挑桁架空间结构体系，其特征在于，多个所述悬挑桁架排列形成马鞍形结构。
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