CN111809726A - 一种桁架结构及建筑结构 - Google Patents

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陈彬磊
丁立群
许进福
郑林
邵利强
王毅
宋元亮
杨育臣
沈章春
司冲
李达颖
袁兴仁
段世昌
闫晓京
张琳
姬建
蔡青
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Abstract

本发明涉及建筑领域，特别地涉及一种桁架结构及建筑结构，该桁架结构包括拱形支撑架和至少2个立柱，其中，拱形支撑架的两端分别与一对相邻的立柱连接，拱形支撑架的顶端不高于立柱的顶端。本发明提供的桁架结构及建筑结构中，桁架使用拱形支撑架，拱形支撑架具有跨越能力强，传力效率高的优点，同时，相比现有的桁架结构，其占用的空间更小。拱形支撑架在满足支撑要求的前提下，进一步减小桁架结构对建筑物室内空间、功能布置、建筑采光和外观效果的影响。

Description

一种桁架结构及建筑结构
技术领域
本发明涉及建筑领域，特别地涉及一种桁架结构及建筑结构。
背景技术
桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。建筑结构中，常规的悬挂结构多采用巨型桁架作为主要传力结构，此类桁架在建筑立面中会出现大量斜杆，若斜杆布置于建筑物内部，则严重影响建筑的室内空间使用和功能布置，若布置在建筑物外边缘，则影响建筑采光和外观效果。
发明内容
本发明提供了一种桁架结构及建筑结构，利用拱形支撑架作为横跨结构，在满足支撑要求的前提下，进一步减小桁架结构对建筑物室内空间、功能布置、建筑采光和外观效果的影响。
本发明一个方面，提供一种桁架结构，包括拱形支撑架和至少2个立柱，其中，拱形支撑架的两端分别与一对相邻的立柱连接，拱形支撑架的顶端不高于立柱的顶端。
可选地，拱形支撑架的两端通过拉梁连接。
可选地，该桁架结构还包括1个第一平面桁架和2个第二平面桁架，其中，第一平面桁架和第二平面桁架沿立柱高度方向间隔设置；第一平面桁架的两端分别与两个相邻立柱的相对面连接，该第一平面桁架位于立柱的顶端，并且与拱形支撑架的顶端固定连接；2个第二平面桁架分别与两个相邻立柱的内侧面和外侧面连接。
可选地，该桁架结构还包括多根斜拉杆，各斜拉杆的第一端与第二平面桁架远离立柱的一端连接，第二端与立柱或第一平面桁架连接。
可选地，相邻的立柱之间设有多个拱形支撑架，多个拱形支撑架沿立柱的外侧面至内侧面方向间隔设置。
可选地，立柱为方形柱，其包括四根设于四角处的角立杆，以及位于相邻角立杆之间的中间立杆；角立杆和中间立杆上连接有多个横向支撑杆，多个横向支撑杆沿方形柱高度方向间隔布置，相邻横向支撑杆之间设有斜支撑杆。
可选地，横向支撑杆和角立杆或中间立杆的连接处为立柱安装位，拱形支撑架的两端、第一平面桁架和第二平面桁架连接在立柱的安装位上。
本发明的另一个方面，还提供一种建筑结构，包括上述桁架结构。
可选地，该建筑结构还包括吊柱，吊柱的一端与第一平面桁架或第二平面桁架连接，另一端悬空，吊柱上沿立柱高度方向间隔设有多层楼层梁。
可选地，楼层梁包括主梁和次梁，主梁与吊柱连接围成框架结构；主梁之间通过交叉的次梁连接。
本发明提供的桁架结构及建筑结构中，桁架使用拱形支撑架，拱形支撑架具有跨越能力强，传力效率高的优点，同时，相比现有的桁架结构，其占用的空间更小。拱形支撑架在满足支撑要求的前提下，进一步减小桁架结构对建筑物室内空间、功能布置、建筑采光和外观效果的影响。
附图说明
为了说明而非限制的目的，现在将根据本发明的优选实施例、特别是参考附图来描述本发明，其中：
图1为本发明实施方式提供的桁架结构的结构示意图；
图2为本发明实施方式提供的拱形支撑架的结构示意图；
图3为本发明实施方式提供的平面桁架的结构示意图；
图4为本发明实施方式提供的桁架结构的侧视图；
图5为本发明实施方式提供的立柱的结构示意图
图6为本发明实施方式提供的建筑结构的结构示意图；
图7为本发明实施方式提供的建筑结构的主视图；
图8为本发明实施方式提供的建筑结构的侧视图；
图9为本发明实施方式提供的楼层梁的结构示意图。
图中：
1：立柱；2：拱形支撑架；3：拉梁；4：第一平面桁架；5：第二平面桁架；6：斜拉杆；7：吊柱；8：楼层梁；11：角立杆；12：中间立杆；13：横向支撑杆；14：斜支撑杆；81：主梁；82：次梁。
具体实施方式
本发明实施方式中，拱形支撑架的作用与现有的桁架相同，但是，采用拱形支撑架的形式，其占用的空间更小，因此，采用本发明实施方式提供的拱形支撑架，在满足支撑要求的前提下，还可进一步减小桁架结构对建筑物室内空间、功能布置、建筑采光和外观效果的影响，以下具体加以说明。
图1为本发明实施方式提供的桁架结构的结构示意图；图2为本发明实施方式提供的拱形支撑架2的结构示意图。如图1和图2所示，桁架结构包括至少2个间隔设置的立柱1，相邻的立柱1之间通过拱形支撑架2连接；拱形支撑架2的两端分别与立柱1连接，拱形支撑架2的顶端不高于立柱1的顶端，本实施方式中，拱形支撑架2的顶端与立柱1的顶端齐平，且两个相邻的立柱1之间设置两个并排设置的拱形支撑架2。
桁架结构中，立柱1起到主支撑的作用，立柱1可为方形柱，其包括四根设于四角处的角立杆11，以及位于相邻角立杆11之间的中间立杆12；角立杆11和中间立杆12上连接有多个横向支撑杆13，多个横向支撑杆13沿方形柱高度方向间隔布置，相邻横向支撑杆13之间设有斜支撑杆14。该桁架结构中，仅立柱1作为与地面连接的结构，其余结构均设置在立柱1上。
如图2所示，拱形支撑架2具有跨越能力强，传力效率高的优势；但是，传递竖向荷载时会在拱形支撑架2的拱脚产生较大推力，因此本发明实施方式中，拱脚连接在立柱1上，拱脚受到荷载后，将其传递到立柱1上，这样当该荷载较小时，立柱1自身结构抵消该荷载，当荷载较大时，可在拱脚处设置拉梁3连接，使得两个拱脚通过拉梁3连接，拱形支撑架2结合拉梁3形成自平衡拱结构体系，拉梁3结构可消除部分荷载。其中，拉梁3还可以采用拉索或其他能够产生拉力的结构。
图3为本发明实施方式提供的平面桁架的结构示意图。如图1和图3所示，桁架结构还包括1个第一平面桁架4和2个第二平面桁架5，第一平面桁架4和第二平面桁架5沿立柱1高度方向间隔设置；第一平面桁架4的两端分别与两个相邻立柱1的相对面连接，该第一平面桁架4位于立柱1的顶端，且第一平面桁架4与拱形支撑架2的顶端固定连接；2个第二平面桁架5分别与两个相邻立柱1的内侧面和外侧面连接。
第一平面桁架4和第二平面桁架5具有面内刚度大、面外结构高度小的优点。第一平面桁架4和第二平面桁架5与拱形支撑架2相结合，不仅能帮助自平衡拱结构体系建立面外刚度，同时，还能将该区域中所承受的水平荷载传递到刚度更大的立柱1上。
本发明实施方式中，横向支撑杆13和角立杆11或中间立杆12的连接处为立柱1安装位，拱形支撑架2的两端、第一平面桁架4和第二平面桁架5连接在立柱1的安装位上。立柱1上安装位处的强度更高，此处可以承载更强的作用力。
图4为本发明实施方式提供的桁架结构的侧视图。如图1和图4所示，该桁架结构还包括多根斜拉杆6，斜拉杆6的一端与第二平面桁架5远离立柱1的一端连接，另一端与立柱1或第一平面桁架4连接。斜拉杆6自身可承受一定的荷载，同时，也将部分荷载压力传递给第二平面桁架5，利用第二平面桁架5传递给立柱1。本发明实施方式中，通过在桁架结构上增加斜拉杆6，还可进一步增大桁架结构覆盖的范围。
本发明实施方式中，还提供一种建筑结构，该建筑结构包括上述桁架结构，桁架机构与吊装结构向结合。图5为本发明实施方式提供的建筑结构的结构示意图；图6为本发明实施方式提供的建筑结构的主视图；图7为本发明实施方式提供的建筑结构的侧视图。如图5至图7所示，吊装结构包括吊柱7，吊柱7的一端与第一平面桁架4或第二平面桁架5连接，另一端悬空，吊柱7上沿立柱1高度方向间隔设有多层楼层梁8，楼层梁8水平布置与吊柱7相互垂直设置。图8为本发明实施方式提供的楼层梁8的结构示意图。如图8所示，楼层梁8包括主梁81和次梁82，主梁81与吊柱7连接围成框架结构；主梁81之间通过交叉的次梁82连接。
吊柱7连接在第二平面桁架5上，吊柱7可采用钢拉杆、拉索、格构或实腹式截面柱、钢板组合吊柱7等形式。由于吊柱7仅承受拉力(竖直方向)，其并不存在失稳问题，因此材料强度利用率更高，与常规受压结构柱相比，吊柱7可采用更小的截面，获得更纤细的造型，使建筑室内结构柱占用的空间更小，获得更多的使用面积和更通透的建筑效果。楼层梁8水平布置，其吊挂在吊柱7上，其中，楼层梁8还与立柱1连接，建筑结构利用楼层梁8将水平力传递给立柱1，楼层梁8所在位置可与立柱1上横向支撑杆13位于同一平面。
本发明实施方式提供的建筑结构中，由拱形支撑架2、第一平面桁架4和第二平面桁架5组成独立的矩形支撑结构，该支撑结构能够承担吊装结构竖向和水平向的荷载。在进行现场施工时，可采用逆序法，即从上至下逐步施工，先完成拱形支撑架2、第一平面桁架4和第二平面桁架5的安装，再逐步安装其下部的吊装结构。具体施工时可采用提升、顶升、滑移、原位拼装等多种方式；或者采用顺序法施工，按常规施工方式，设置满堂支承或胎架支承，从下至上逐层安装。
本发明提供的桁架结构及建筑结构中，桁架使用拱形支撑架2，拱形支撑架2具有跨越能力强，传力效率高的优点，同时，相比现有的桁架结构，其占用的空间更小。拱形支撑架2在满足支撑要求的前提下，进一步减小桁架结构对建筑物室内空间、功能布置、建筑采光和外观效果的影响。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种桁架结构，其特征在于，包括拱形支撑架(2)和至少2个立柱(1)，其中：
拱形支撑架(2)的两端分别与一对相邻的立柱(1)连接，拱形支撑架(2)的顶端不高于立柱(1)的顶端。
2.根据权利要求1所述的桁架结构，其特征在于，拱形支撑架(2)的两端通过拉梁(3)连接。
3.根据权利要求1所述的桁架结构，其特征在于，还包括1个第一平面桁架(4)和2个第二平面桁架(5)，其中：
第一平面桁架(4)和第二平面桁架(5)沿立柱(1)高度方向间隔设置；
第一平面桁架(4)的两端分别与两个相邻立柱(1)的相对面连接，该第一平面桁架(4)位于立柱(1)的顶端，并且与拱形支撑架(2)的顶端固定连接；
2个第二平面桁架(5)分别与两个相邻立柱(1)的内侧面和外侧面连接。
4.根据权利要求3所述的桁架结构，其特征在于，还包括多根斜拉杆(6)，各斜拉杆(6)的第一端与第二平面桁架(5)远离立柱(1)的一端连接，第二端与立柱(1)或第一平面桁架(4)连接。
5.根据权利要求2所述的桁架结构，其特征在于，相邻的立柱(1)之间设有多个拱形支撑架(2)，多个拱形支撑架(2)沿立柱(1)的外侧面至内侧面方向间隔设置。
6.根据权利要求1所述的桁架结构，其特征在于，立柱(1)为方形柱，其包括四根设于四角处的角立杆(11)，以及位于相邻角立杆(11)之间的中间立杆(12)；
角立杆(11)和中间立杆(12)上连接有多个横向支撑杆(13)，多个横向支撑杆(13)沿方形柱高度方向间隔布置，相邻横向支撑杆(13)之间设有斜支撑杆(14)。
7.根据权利要求6所述的桁架结构，其特征在于，横向支撑杆(13)和角立杆(11)或中间立杆(12)的连接处为立柱安装位，拱形支撑架(2)的两端、第一平面桁架(4)和第二平面桁架(5)连接在立柱(1)的安装位上。
8.一种建筑结构，其特征在于，包括如权利要求3至7中任一项所述的桁架结构。
9.根据权利要求8所示的建筑结构，其特征在于，该建筑结构还包括吊柱(7)，吊柱(7)的一端与第一平面桁架(4)或第二平面桁架(5)连接，另一端悬空，吊柱(7)上沿立柱(1)高度方向间隔设有多层楼层梁(8)。
10.根据权利要求9所示的建筑结构，其特征在于，楼层梁(9)包括主梁(81)和次梁(82)，主梁(81)与吊柱(7)连接围成框架结构；
主梁(81)之间通过交叉的次梁(82)连接。
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