CN111485670A - 一种装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构 - Google Patents

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Abstract

一种装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，即可以获得框架钢结构建筑的空间利用率高的优势，又能方便实现较复杂的屋面结构，同时便于制做，包括各坡面桁架梁、两相邻坡面间的各斜交桁架梁、两相对坡面顶部相交的屋脊桁架梁和桁架相交的桁架梁节点等，结构简单安便捷。

Description

一种装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构
技术领域
本发明涉及装配式钢结构结构住宅领域，特别是指一种装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构。
背景技术
框架钢结构住宅比起轻钢密肋结构住宅，因承载力大、隔离度好、没有震颤感，而且坡屋面结构能实现内部挑空，可以有效利用空间等优点受到欢迎，但框架钢结构在完成复杂的坡屋面尤其是多坡屋面结构方面施工起来比较困难，框架钢结构的钢梁一般为H型钢梁，是通过H型钢梁构成跨度较大的挑空屋面框架，再通过梁上的檩条构成屋面的外表支撑结构，在实现复杂多坡屋面结构时，各H型钢梁常常在节点处出现多角度多方向的三维空间相交，使各H钢梁的各翼板和腹板间均无法在同一平面内实现连接，使节点连接构件端面的形状非常复杂，导致无论是梁节点处端面切口的制作还是节点的现场连接都较为困难，为达到刚接要求必须要实现各梁的腹板之间和翼板之间分别形成连接，因此无论是构件端面的制做还是构件之间的现场焊接，或单独制作节点，均实现起来很不方便。轻钢密肋结构所采用薄壁型钢，在构成屋面时由薄壁型钢通过自攻螺丝连接组成被称为山字梁的三角型桁架，采用大小不同、角度不同的三角型桁架通过较密集的排列构成对屋面的支撑，使轻钢密肋结构对屋面的复杂程度并不敏感，其不足之处在于从坡面最低点以上均被密肋结构所占用使结构空间浪费较大。由于轻钢密肋结构与钢框架结构工作原理不能匹配，因此即便不考虑空间的浪费仅考虑构成房屋外表结构的实现也无法将两种结构直接结合。如果有一种结构，即能发挥框架结构空间利用率高及其他优点又能方便构成复杂屋面结构，同时又能方便装配，是本发明的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，即可以获得框架钢结构建筑的空间利用率高和承载力大舒适度好等优势，又能方便实现较复杂的屋面结构，同时便于安装和制做。
为了实现上述方案，本发明的技术解决方案为：一种装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，包括各坡面桁架梁、两相邻坡面间的各斜交桁架梁、两相对坡面顶部相交的屋脊桁架梁、桁架相交的桁架梁节点和主体框架；其特征在于各坡面桁架梁、斜交桁架梁和屋脊桁架梁均为平面桁架结构，所述平面桁架结构均包括竖腹杆、斜腹杆、弦杆和置于弦杆上、下并连接竖腹杆和斜腹杆的球节点所组成，其中各所述坡面桁架梁、斜交桁架梁和屋脊桁架梁的竖腹杆均垂直于水平面，其中各所述坡面桁架梁、斜交桁架梁和屋脊桁架梁的竖腹杆均为等长，其中各所述坡面桁架梁、斜交桁架梁和屋脊桁架梁的弦杆的各相邻球节点的间距均为等长；其特征在于其中各所述桁架梁连接节点均以垂直于水平面的轴线为轴心连有与各平面桁架结构相连的连接板，各所述桁架梁节点的轴心线上和各连接板的端部均连有等长的竖腹杆；其特征在于各所述桁架梁节点的轴心线上的竖腹杆通过球节点和连接杆分别与各方向的桁架梁、斜交桁架梁或屋脊桁架梁的上、下弦杆上的球节点相连；其特征在于由各坡面桁架梁、各斜交桁架梁、屋脊桁架梁和桁架梁节点构成的刚性坡屋面梁系结构与主体框架便于采用铰接支座即可实现连接。
本发明一种装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，其中各所述竖腹杆均为两端带有内螺纹的圆管；
本发明一种装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，其中各所述弦杆为在与各腹杆连接节点处腰部有孔的贯通的C型钢；
本发明一种装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，其中各所述斜腹杆均为两端带有内螺纹的圆管；
本发明一种装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，其特征在于：通过改变斜腹杆长度可获得与水平不同夹角的坡面桁架梁、斜交桁架梁和屋脊桁架梁；
本发明一种装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，其特征在于：各球节点分别为置于C型钢内侧半球和外侧半球的所组成，其内侧半球上有连接竖腹杆和斜腹杆的螺栓过孔，外侧半球的有连接竖腹杆的螺栓过孔；
本发明一种装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，其特征在于：各坡面桁架梁、斜交桁架梁和屋脊桁架梁的各斜腹杆通过螺栓与两端的内侧半球相连；
本发明一种装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，其特征在于：各坡面桁架梁、斜交桁架梁和屋脊桁架梁的各竖腹杆通过螺栓穿过两端的外侧半球的、穿过两端弦杆C型钢腰部的过孔与两端的内侧半球完成竖腹杆、斜腹杆、弦杆的连接；
本发明一种装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，其特征在于：各所述桁架梁节点与各所述桁架的连接是通过桁架梁节点的各连接板承担抗剪连接，通过桁架梁节点中心竖腹杆的上、下球节点和各方向的连接杆与所连接的各桁架的球节点通过螺栓穿过所述桁架述弦杆C型钢腰部的孔与所述连接板端部的竖腹杆连接，实现各坡面桁架梁、斜交桁架梁或屋脊桁架梁的之间弦杆抗弯的连接，形成桁架梁节点的刚性连接；
本发明一种装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，其特征在于：各所述桁架梁内侧半球、外侧半球的均有对应与各竖腹杆连接的螺栓过孔，各所述桁架梁内侧半球有对应与各不同斜腹杆对应的螺栓过孔。
采用上述方案后，本发明一种装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，通过使坡面桁架梁、斜交桁架梁和屋脊桁架梁的竖腹杆均为等长，同时使坡面桁架梁、斜交桁架梁和屋脊桁架梁的竖腹杆均垂直于水平面，解决了在各种桁架梁无论以任何水平夹角或平面夹角出现汇接时，均可以做到，当桁架梁的轴线汇于一点时，各桁架梁的上、下弦杆的轴线同时也能分别各自汇于相应的一点，且三个焦点的距离关系与桁架竖腹杆的连接距离均为等长且平行，解决了节点连接的标准化问题；同时根据上述各桁架梁的几何关系，只需改斜腹杆的长度既可以得到本发明装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构中任何斜度的屋面梁，使坡面桁架梁、斜交桁架梁和屋脊桁架梁的竖腹杆、C型钢弦杆和连接球节点均可用同一种规格的材料只需根据建筑结构图截取相应长度的C型钢通过与相应的斜腹杆和标准的竖腹杆、球节点实现组合构成整个屋面结构所需的桁架梁系结构，同时使各桁架梁节点结构达到标准化要求，结构简单安装方便。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图说明
图1是采用本发明一种装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构完成的一个屋面结构的实例的三维示意图；
图2是所述装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构其中的任一桁架梁结构三维示意图；
图3是所述装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构各种屋面桁架梁结构的关系和连接示意图；
图4是所述装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构的斜腹杆和内侧半球的组装三维示意图；
图5是所述装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构的坡面桁架梁、斜交桁架梁或屋脊桁架梁的组装方法三维示意图；
图6是所述装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构的桁架连接节点组装方法三维示意图；
具体实施方式
请参阅图1至图6所示，本发明装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构：包括各坡面桁架梁1、两相邻坡面间的各斜交桁架梁2、两相对坡面顶部相交的屋脊桁架梁3、桁架相交的桁架梁节点4和主体框架5；其特征在于各坡面桁架梁1、斜交桁架梁2和屋脊桁架梁3均为平面桁架结构，所述平面桁架结构均包括竖腹杆11、斜腹杆12、弦杆13和置于弦杆13上、下并连接竖腹杆11和斜腹杆12的球节点14所组成，其中各所述坡面桁架梁1、斜交桁架梁2和屋脊桁架梁3的竖腹杆11均垂直于水平面，其中各所述坡面桁架梁1、斜交桁架梁2和屋脊桁架梁3的竖腹杆11均为等长，其中各所述坡面桁架梁1、斜交桁架梁2和屋脊桁架梁3的弦杆13的各相邻球节点的间距均为等长；其特征在于其中各所述桁架梁连接节点4均以垂直于水平面的轴线为轴心连有与各平面桁架结构相连的抗剪板41，各所述桁架梁节点4的轴心线上和各抗剪板41的端部均连有等长的竖腹杆11；其特征在于各所述桁架梁节点4的轴心线上的竖腹杆11通过球节点14和连接杆42分别与各方向的桁架梁1、斜交桁架梁2或屋脊桁架梁3的上、下弦杆上的球节点14相连；其特征在于由各坡面桁架梁1、各斜交桁架梁2、屋脊桁架梁3和桁架梁节点4构成的刚性坡屋面梁系结构与主体框架5便于采用铰接支支座即可实现连接。
请参阅图4所示，为本发明装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构的安装过程示意图，先分别将本发明装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构的各种桁架梁相应长度的斜腹杆12的两端分别和相应角度有孔的内侧半球141通过螺栓相连接，完成各所述斜腹杆12与内侧半球141的连接；
请参阅图5所示，为本发明装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构的各种桁架梁的安装过程示意图，将本发明装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构的竖腹杆11的两端分别和各相邻两装有内侧半球141的斜腹杆12两端的内侧半球141通过螺栓穿过外侧半球的142、穿过所述弦杆13C型钢腰部的过孔及各相邻两端的内侧半球141与桁架梁竖腹杆11的两端分别进行连接，完成各种包括坡面桁架梁1、斜交桁架梁2和屋脊桁架梁3的组装
请参阅图6所示，为本发明装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构的各种桁架梁的连接节点的组装示意图，将各方向连有连接板42的球节点143通过螺栓与对应各方向连有抗剪板41，轴线和各抗剪板41端部有竖腹杆11的节点构件通过螺栓和中心竖腹杆11进行初装，形成各桁架梁节点4；
请参阅图1至图6所示，为本发明装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构的安装过程示意图，将已组装好的各坡面桁架梁1、斜交桁架梁2和屋脊桁架梁3，根据相应图纸要求通过各桁架梁节点4与各所述桁架完成整个坡屋面梁系结构的连接。
以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，包括各坡面桁架梁(1)、两相邻坡面间的各斜交桁架梁(2)、两相对坡面顶部相交的屋脊桁架梁(3)、桁架相交的桁架梁节点(4)和主体框架(5)；其特征在于各坡面桁架梁(1)、斜交桁架梁(2)和屋脊桁架梁(3)均为平面桁架结构，所述平面桁架结构均包括竖腹杆(11)、斜腹杆(12)、弦杆(13)和置于弦杆(13)上、下并连接竖腹杆(11)和斜腹杆(12)的球节点(14)所组成，其中各所述坡面桁架梁(1)、斜交桁架梁(2)和屋脊桁架梁(3)的竖腹杆(11)均垂直于水平面，其中各所述坡面桁架梁(1)、斜交桁架梁(2)和屋脊桁架梁(3)的竖腹杆(11)均为等长，其中各所述坡面桁架梁(1)、斜交桁架梁(2)和屋脊桁架梁(3)的弦杆(13)的各相邻球节点的间距均为等长；其特征在于其中各所述桁架梁连接节点(4)均以垂直于水平面的轴线为轴心连有与各平面桁架结构相连的抗剪板(41)，各所述桁架梁节点(4)的轴心线上和各抗剪板(41)的端部均连有等长的竖腹杆(11)；其特征在于各所述桁架梁节点(4)的轴心线上的竖腹杆(11)通过球节点(14)和连接杆(42)分别与各方向的桁架梁(1)、斜交桁架梁(2)或屋脊桁架梁(3)的上、下弦杆上的球节点(14)相连形成各桁架间的刚性连接；其特征在于由各坡面桁架梁(1)、两相邻坡面间的各斜交桁架梁(2)、屋脊桁架梁(3)和桁架梁节点(4)构成的刚性坡屋面梁系结构与主体框架(5)便于采用铰接支支座即可实现连接。
2.如权利要求1所述的装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，其特征在于：各所述竖腹杆(11)均为两端带有内螺纹的圆管。
3.如权利要求1所述的装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，其特征在于：各所述弦杆(13)为在与各腹杆连接节点处腰部有孔的贯通的C型钢。
4.如权利要求1所述的装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，其特征在于：各所述斜腹杆(12)均为两端带有内螺纹的圆管。
5.如权利要求1如权利要求4所述的装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，其特征在于：通过改变斜腹杆(12)长度可获得与水平不同夹角的坡面桁架梁(1)、斜交桁架梁(2)和屋脊桁架梁(3)。
6.如权利要求1和权利要求3所述的装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，其特征在于：各球节点(14)分别为置于C型钢内侧半球(141)和外侧半球的(142)所组成，其内侧半球上有连接竖腹杆(11)和斜腹杆(12)的螺栓过孔，外侧半球的(142)有连接竖腹杆(11)的螺栓过孔。
7.如权利要求1、权利要求3、权利要求4、权利要求5和权利要求6所述的装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，其特征在于：各坡面桁架梁(1)、斜交桁架梁(2)和屋脊桁架梁(3)的各斜腹杆(12)通过螺栓与两端的内侧半球(141)相连。
8.如权利要求1至权利要求7所述的装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，其特征在于：各坡面桁架梁(1)、斜交桁架梁(2)和屋脊桁架梁(3)的各竖腹杆(11)通过螺栓穿过两端的外侧半球的(142)、穿过两端弦杆(13)C型钢腰部的过孔与两端的内侧半球(141)完成竖腹杆(11)、斜腹杆(12)、弦杆(13)的连接。
9.如权利要求1、权利要求2、权利要求3、权利要求6、权利要求7和权利要求8所述的装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，其特征在于：各所述桁架梁节点(4)与各所述桁架的连接是通过桁架梁节点(4)的各抗剪板(41)承担抗剪连接，通过桁架梁节点(4)中心竖腹杆(11)的上、下球节点(14)和各方向的连接杆(42)与所连接的各桁架的球节点通过螺栓穿过所述桁架述弦杆(13)C型钢腰部的孔与所述抗剪板(41)端部的竖腹杆(11)连接，实现各坡面桁架梁(1)、斜交桁架梁(2)或屋脊桁架梁(3)的之间弦杆(13)抗弯的连接，形成桁架梁节点(4)的刚性连接。
10.如权利要求1至权利要求9所述的装配式等长竖腹杆桁架坡屋面梁系结构，其特征在于：各所述桁架梁内侧半球(141)、外侧半球的(142)均有对应与各竖腹杆(11)连接的螺栓过孔，各所述桁架梁内侧半球(141)有对应与各不同斜腹杆(12)对应的螺栓过孔。
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CN112695952A (zh) * 2020-12-25 2021-04-23 湖北正浩建设集团有限公司 建筑屋顶桁架支撑结构及施工方法

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