CN111677118A - 一种钢-铝合金组合结构体系 - Google Patents

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姜琦
李亚明
刘宏欣
孙求知
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
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Abstract

本发明提供的一种钢‑铝合金组合结构体系包括铝合金上弦网格面和多个支撑单元；每个支撑单元包括多根张弦桁架腹杆、张弦桁架下弦杆、多根撑杆、拉索和支撑柱；多根张弦桁架腹杆分布在张弦桁架下弦杆和铝合金上弦网格面之间；拉索设置于张弦桁架下弦杆远离铝合金上弦网格面的一侧；撑杆的一端与张弦桁架下弦杆连接，另一端与拉索连接，以使钢‑铝合金组合结构体系为张弦桁架结构体系；支撑柱用于支撑张弦桁架下弦杆；铝合金上弦网格面由铝合金制成，张弦桁架腹杆、张弦桁架下弦杆和撑杆由钢制成。由于铝合金上弦网格面和张弦桁架下弦杆共同承担上弦压力，铝合金上弦网格面对桁架起到侧向支撑作用，可大幅增加结构的稳定性，并简化了屋面结构。

Description

一种钢-铝合金组合结构体系
技术领域
本发明涉及建筑结构技术领域，特别涉及一种钢-铝合金组合结构体系。
背景技术
如图1所示，目前的大跨空间结构工程案例几乎都为钢结构与索膜结构的组合，其主要包括桁架下弦钢管1、桁架上弦钢管2、桁架间联系杆3、侧向支撑次桁架4、桁架上弦支撑5、拉索撑杆6和拉索7。
图1所示结构的屋面重量较大，并且桁架下弦钢管1集中受压，这样导致结构的稳定性较低；另外，桁架间联系杆3要根据现场情况调整，所以屋面结构不能提前组装，导致装配率较低。
发明内容
本发明提供了一种钢-铝合金组合结构体系，以解决现有的结构稳定性较低和装配率较低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种钢-铝合金组合结构体系，所述结构体系包括铝合金上弦网格面和多个支撑单元，所述多个支撑单元并列设置在所述铝合金上弦网格面的下方；
每个所述支撑单元包括多根张弦桁架腹杆、张弦桁架下弦杆、多根撑杆、拉索和支撑柱；
所述多根张弦桁架腹杆分布在所述张弦桁架下弦杆和所述铝合金上弦网格面之间，所述张弦桁架腹杆的一端与所述铝合金上弦网格面连接，另一端与所述张弦桁架下弦杆连接，所述张弦桁架腹杆用于支撑所述铝合金上弦网格面；
所述拉索设置于所述张弦桁架下弦杆远离所述铝合金上弦网格面的一侧，并且所述拉索的两端分别连接在所述张弦桁架下弦杆的两端；所述撑杆的一端与所述张弦桁架下弦杆连接，另一端与所述拉索连接，以使所述钢-铝合金组合结构体系为张弦桁架结构体系；所述支撑柱用于支撑所述张弦桁架下弦杆；
所述铝合金上弦网格面由铝合金制成，所述张弦桁架腹杆、所述张弦桁架下弦杆和所述撑杆由钢制成。
可选的，所述铝合金上弦网格面由铝合金杆件组成的多个三角形网格拼接而成。
可选的，所述铝合金上弦网格面由铝合金杆件组成的多个正三角形网格拼接而成。
可选的，所述铝合金上弦网格面与所述张弦桁架腹杆的连接位置为第一铝合金杆件，所述第一铝合金杆件与所述张弦桁架下弦杆平行；所述第一铝合金杆件为所述正三角形网格的底边。
可选的，多根所述张弦桁架腹杆之间依次首尾连接，所述张弦桁架下弦杆、所述张弦桁架腹杆和所述第一铝合金杆件组成三角形支撑结构。
可选的，多根所述张弦桁架组成两排，每一排中的多根所述张弦桁架腹杆之间依次首尾连接，所述张弦桁架下弦杆、所述张弦桁架腹杆和所述第一铝合金杆件组成三角形支撑结构；
所述张弦桁架下弦杆上的两排所述张弦桁架腹杆关于第一垂直面对称，所述第一垂直面与水平面垂直，并且所述张弦桁架下弦杆位于所述第一垂直面上。
可选的，每个所述支撑单元上的所述铝合金上弦网格面关于所述第一垂直面对称。
本发明提供的一种钢-铝合金组合结构体系，利用了铝合金结构自重轻，可塑性和变形适应性较好，同时铝合金也符合国家低碳环保、装配化安装的大方向；安装完撑杆后张拉拉索，将拉索张拉到位后形成钢-铝合金组合结构体系，结构的受力模式为张弦结构，下部拉索受拉，撑杆受压，上部钢-铝合金组合结构共同受压，形成稳定的结构体系，钢-铝合金组合的张弦桁架结构体系充分发挥了材料性能，铝合金上弦网格面和张弦桁架下弦杆共同承担上弦压力，将传统的桁架下弦钢管集中受压形式转变为整个曲面和张弦桁架下弦杆共同参与受压，可大幅增加结构的稳定性；同时铝合金上弦网格面对桁架起到侧向支撑作用，在桁架之间不再需要设置桁架间联系杆、侧向支撑次桁架、桁架上弦支撑和屋面龙骨等次结构，可在网格面上直接做防水层等屋面维护系统，从而简化了屋面结构构件，使屋面系统更轻薄，使结构体系更能实现轻盈的建筑效果，提供结构受力效率；铝合金结构可采用装配化施工，该组合结构体系可大幅提高建筑装配率。
附图说明
图1是现有技术中的一种钢结构体系的立体示意图；
图2是本发明一实施例提供的一种钢-铝合金组合结构体系的立体示意图；
图3是图2的主视图；
图4是图2中单榀桁架结构的局部放大图；
图5是本发明一实施例提供的一种钢-铝合金组合结构体系的爆炸图。
[附图标记说明如下]：
桁架下弦钢管-1、桁架上弦钢管-2、桁架间联系杆-3、侧向支撑次桁架-4、桁架上弦支撑-5、拉索撑杆-6、拉索-7；
铝合金上弦网格面-11、张弦桁架腹杆-12、张弦桁架下弦杆-13、撑杆-14、拉索-15、支撑柱-16。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明提出的一种钢-铝合金组合结构体系作进一步详细说明。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。
如图2-图5所示，本发明提供的一种钢-铝合金组合结构体系包括铝合金上弦网格面11和多个支撑单元，所述多个支撑单元并列设置在所述铝合金上弦网格面11的下方；每个所述支撑单元包括多根张弦桁架腹杆12、张弦桁架下弦杆13、多根撑杆14、拉索15和支撑柱16；所述多根张弦桁架腹杆12分布在所述张弦桁架下弦杆13和所述铝合金上弦网格面11之间，所述张弦桁架腹杆12的一端与所述铝合金上弦网格面11连接，另一端与所述张弦桁架下弦杆13连接，所述张弦桁架腹杆12用于支撑所述铝合金上弦网格面11；所述拉索15设置于所述张弦桁架下弦杆13远离所述铝合金上弦网格面11的一侧，并且所述拉索15的两端分别连接在所述张弦桁架下弦杆13的两端；所述撑杆14的一端与所述张弦桁架下弦杆13连接，另一端与所述拉索15连接，以使所述钢-铝合金组合结构体系为张弦桁架结构体系；所述支撑柱16用于支撑所述张弦桁架下弦杆13；所述铝合金上弦网格面11由铝合金制成，所述张弦桁架腹杆12、所述张弦桁架下弦杆13和所述撑杆14由钢制成。其中，每个所述支撑单元可以包括两根以上所述支撑柱16；如图1和图5所示，每个支撑单元包含的两根支撑柱16可以分别安装在张弦桁架下弦杆13两端的下方。
相比与图1所示的现有结构，本发明提供的一种钢-铝合金组合结构体系，利用了铝合金结构自重轻，可塑性和变形适应性较好，同时铝合金也符合国家低碳环保、装配化安装的大方向；安装完撑杆14后张拉拉索15，将拉索15张拉到位后形成钢-铝合金组合结构体系，结构的受力模式为张弦结构，下部拉索15受拉，撑杆14受压，上部钢-铝合金组合结构共同受压，形成稳定的结构体系，钢-铝合金组合的张弦桁架结构体系充分发挥了材料性能，铝合金上弦网格面11和张弦桁架下弦杆13共同承担上弦压力，将传统的桁架下弦钢管1集中受压形式转变为整个曲面和张弦桁架下弦杆13共同参与受压，可大幅增加结构的稳定性；同时铝合金上弦网格面11对桁架起到侧向支撑作用，在桁架之间不再需要设置桁架间联系杆3、侧向支撑次桁架4、桁架上弦支撑5和屋面龙骨等次结构，可在网格面上直接做防水层等屋面维护系统，从而简化了屋面结构构件，使屋面系统更轻薄，使结构体系更能实现轻盈的建筑效果，提供结构受力效率；铝合金结构可采用装配化施工，该组合结构体系可大幅提高建筑装配率。
可选的，如图2和图4所示，所述铝合金上弦网格面11由铝合金杆件组成的多个三角形网格拼接而成。这样可以使铝合金上弦网格面11更加稳定。
可选的，如图2和图4所示，所述铝合金上弦网格面11由铝合金杆件组成的多个正三角形网格拼接而成。这样不仅可以使铝合金上弦网格面11更加稳定，而且方便组装。
可选的，如图4所示，所述铝合金上弦网格面11与所述张弦桁架腹杆12的连接位置为第一铝合金杆件，所述第一铝合金杆件与所述张弦桁架下弦杆13平行；所述第一铝合金杆件为所述正三角形网格的底边。这样可以使铝合金上弦网格面11与张弦桁架腹杆12连接位置的强度提高。
可选的，如图3-图5所示，所述多根张弦桁架腹杆12之间依次首尾连接，所述张弦桁架下弦杆13、所述张弦桁架腹杆12和所述第一铝合金杆件组成三角形支撑结构。这样可以提高结构体系的稳定性。
可选的，如图3-图5所示，多根所述张弦桁架下弦杆13组成两排，每一排中的多根所述张弦桁架腹杆13之间依次首尾连接，所述张弦桁架下弦杆13、所述张弦桁架腹杆12和所述第一铝合金杆件组成三角形支撑结构；所述张弦桁架下弦杆13上的两排所述张弦桁架腹杆12关于第一垂直面对称，所述第一垂直面与水平面垂直，并且所述张弦桁架下弦杆13位于所述第一垂直面上。这样可以提高结构体系的稳定性。如图3和图4所示，每一排中相邻的两个张弦桁架腹杆12组成V字形或倒V字形，以提高结构体系的稳定性。
可选的，如图4所示，每个所述支撑单元上的所述铝合金上弦网格面11关于所述第一垂直面对称。这样可以提高结构体系的稳定性。在施工前，可以参考图4所示的单元提前预组装，从而提高施工的效率。
综上所述，本发明提供的一种钢-铝合金组合结构体系，利用了铝合金结构自重轻，可塑性和变形适应性较好，同时铝合金也符合国家低碳环保、装配化安装的大方向；安装完撑杆14后张拉拉索15，将拉索15张拉到位后形成钢-铝合金组合结构体系，结构的受力模式为张弦结构，下部拉索15受拉，撑杆14受压，上部钢-铝合金组合结构共同受压，形成稳定的结构体系，钢-铝合金组合的张弦桁架结构体系充分发挥了材料性能，铝合金上弦网格面11和张弦桁架下弦杆13共同承担上弦压力，将传统的桁架下弦钢管1集中受压形式转变为整个曲面和张弦桁架下弦杆13共同参与受压，可大幅增加结构的稳定性；同时铝合金上弦网格面11对桁架起到侧向支撑作用，在桁架之间不再需要设置桁架间联系杆3、侧向支撑次桁架4、桁架上弦支撑5和屋面龙骨等次结构，可在网格面上直接做防水层等屋面维护系统，从而简化了屋面结构构件，使屋面系统更轻薄，使结构体系更能实现轻盈的建筑效果，提供结构受力效率；铝合金结构可采用装配化施工，该组合结构体系可大幅提高建筑装配率。
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，均属于本发明的权利要求书的保护范围。

Claims (7)

1.一种钢-铝合金组合结构体系，其特征在于，所述结构体系包括铝合金上弦网格面和多个支撑单元，所述多个支撑单元并列设置在所述铝合金上弦网格面的下方；
每个所述支撑单元包括多根张弦桁架腹杆、张弦桁架下弦杆、多根撑杆、拉索和支撑柱；
所述多根张弦桁架腹杆分布在所述张弦桁架下弦杆和所述铝合金上弦网格面之间，所述张弦桁架腹杆的一端与所述铝合金上弦网格面连接，另一端与所述张弦桁架下弦杆连接，所述张弦桁架腹杆用于支撑所述铝合金上弦网格面；
所述拉索设置于所述张弦桁架下弦杆远离所述铝合金上弦网格面的一侧，并且所述拉索的两端分别连接在所述张弦桁架下弦杆的两端；所述撑杆的一端与所述张弦桁架下弦杆连接，另一端与所述拉索连接，以使所述钢-铝合金组合结构体系为张弦桁架结构体系；所述支撑柱用于支撑所述张弦桁架下弦杆；
所述铝合金上弦网格面由铝合金制成，所述张弦桁架腹杆、所述张弦桁架下弦杆和所述撑杆由钢制成。
2.根据权利要求1所述的一种钢-铝合金组合结构体系，其特征在于，所述铝合金上弦网格面由铝合金杆件组成的多个三角形网格拼接而成。
3.根据权利要求2所述的一种钢-铝合金组合结构体系，其特征在于，所述铝合金上弦网格面由铝合金杆件组成的多个正三角形网格拼接而成。
4.根据权利要求3所述的一种钢-铝合金组合结构体系，其特征在于，所述铝合金上弦网格面与所述张弦桁架腹杆的连接位置为第一铝合金杆件，所述第一铝合金杆件与所述张弦桁架下弦杆平行；所述第一铝合金杆件为所述正三角形网格的底边。
5.根据权利要求4所述的一种钢-铝合金组合结构体系，其特征在于，多根所述张弦桁架腹杆之间依次首尾连接，所述张弦桁架下弦杆、所述张弦桁架腹杆和所述第一铝合金杆件组成三角形支撑结构。
6.根据权利要求4所述的一种钢-铝合金组合结构体系，其特征在于，多根所述张弦桁架组成两排，每一排中的多根所述张弦桁架腹杆之间依次首尾连接，所述张弦桁架下弦杆、所述张弦桁架腹杆和所述第一铝合金杆件组成三角形支撑结构；
所述张弦桁架下弦杆上的两排所述张弦桁架腹杆关于第一垂直面对称，所述第一垂直面与水平面垂直，并且所述张弦桁架下弦杆位于所述第一垂直面上。
7.根据权利要求6所述的一种钢-铝合金组合结构体系，其特征在于，每个所述支撑单元上的所述铝合金上弦网格面关于所述第一垂直面对称。
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