CN113323138A - 一种桁架结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢结构建筑技术领域，具体涉及一种桁架结构。所述桁架结构包括：柱面单元，包括：至少两根柱面主桁架，柱面主桁架呈曲线型设置，柱面主桁架的延伸方向的两端分别支撑于地面，且呈曲线型设置的柱面主桁架所在平面与地面相垂直；柱面联系桁架，适于连接相邻两根柱面主桁架，柱面联系桁架与柱面主桁架所在平面相垂直设置。本发明提供的桁架结构，能够增强檩条的结构强度，便于拉大相邻两根柱面主桁架之间的柱距，从而在建造相同长度的桁架结构时，能够减少柱面主桁架的数量，进而减少杆件数量，降低工程用钢量。

Description

一种桁架结构

技术领域

本发明涉及钢结构建筑技术领域，具体涉及一种桁架结构。

背景技术

现有技术中，钢结构搭建的空间结构多采用螺栓球或钢管桁架结构形式进行施工。以电厂应用较多的封闭煤场为例，随着国家对环境污染治理力度不断加大，环保部门要求大部分火力发电厂露天煤场实施封闭，防止煤尘外抑，现有的封闭煤场多采用螺栓球或钢管桁架结构形式进行主体搭建，围护结构采用压型钢板轻质屋面。然而，螺栓球形式的封闭煤场往往需要高空散装，安装精度难以保证；而钢管桁架结构形式的封闭煤场杆件数量较多，焊接量大；此外，无论是螺栓球形式还是钢管桁架结构形式，都需要在施工现场进行大量作业，施工周期较长，且工程用钢量都较大，成本较高。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中空间结构用钢量较大的缺陷，从而提供一种通过结构的合理设置减少用钢量的桁架结构。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种桁架结构，包括：

柱面单元，呈柱面形式设置；所述柱面单元包括：

至少两根柱面主桁架，所述柱面主桁架呈曲线型设置，所述柱面主桁架的延伸方向的两端分别支撑于地面，且呈曲线型设置的所述柱面主桁架所在平面与地面相垂直；

柱面联系桁架，适于连接相邻两根所述柱面主桁架，所述柱面联系桁架与所述柱面主桁架所在平面相垂直设置；

所述桁架结构还包括：

球壳山墙单元，呈曲面形式设置，并设置于所述柱面单元沿轴向方向的两端端部；所述球壳山墙单元包括：

球壳主桁架，其第一端支撑于地面，第二端与所述柱面联系桁架的延伸方向的一端端部相连接。

可选的，相邻两根所述柱面主桁架之间设置有至少两根所述柱面联系桁架。

可选的，当相邻两根所述柱面主桁架之间的所述柱面联系桁架数量为2n时，以所述柱面主桁架垂直于地面的中轴面为界，2n个所述柱面联系桁架相对于所述中轴面对称设置，其中，n≥1。

可选的，当相邻两根所述柱面主桁架之间的所述柱面联系桁架数量为2n+1时，以所述柱面主桁架垂直于地面的中轴面为界，其中，一根所述柱面联系桁架位于所述柱面单元顶部且穿过所述中轴面设置，其余2n个所述柱面联系桁架相对于所述中轴面对称设置，其中，n≥1。

可选的，所述球壳山墙单元还包括：球壳联系桁架，所述球壳联系桁架平行于水平面设置，适于连接相邻两根所述球壳主桁架。

可选的，所述球壳主桁架与所述球壳联系桁架均呈圆弧型设置，使得所述球壳山墙单元构造为球面形结构。

可选的，所述球壳联系桁架延伸方向的两端分别与处于同一水平面对称设置的两根所述柱面联系桁架的端部相连接。

可选的，位于所述柱面单元沿轴向方向的一端端部的所述柱面主桁架与所述柱面联系桁架的端部相连接位置处，同时连接有对应设置的所述球壳联系桁架的端部、所述球壳主桁架的第二端。

可选的，所述柱面联系桁架包括四肢桁架或三肢桁架。

可选的，所述柱面单元垂直于轴线方向的截面构造为半圆形或三心圆形。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的桁架结构，通过采用柱面单元作为桁架结构的主体部分，并通过柱面联系桁架连接相邻两根柱面主桁架，从而使得所述柱面联系桁架作为桁架式檩条，相比于传统的薄壁冷弯型钢构件构成的C型檩条，本实施例提供的柱面联系桁架能够增强檩条的结构强度，便于拉大相邻两根柱面主桁架之间的柱距，从而在建造相同长度的桁架结构时，能够减少柱面主桁架的数量，进而减少杆件数量，降低工程用钢量。

2.本发明提供的桁架结构，采用柱面单元与球壳山墙单元组合安装的结构形式，并通过设置球壳主桁架，使其第一端支撑于地面，第二端与所述柱面联系桁架的延伸方向的一端端部相连接，从而利用球壳山墙单元自身的球壳主桁架为整体结构进行侧向支撑，提供侧向刚度，省去额外的侧向支撑构件，减少工程用钢量。

3.本发明提供的桁架结构，由于采用柱面主桁架、柱面联系桁架、球壳主桁架等桁架形式的部件作为主要构件，使得桁架构件能够在工厂进行预制加工，并在现场将桁架构件进行焊接连接，从而缩短现场施工周期，相比于采用螺栓球或需要大量现场焊接的杆件形式的桁架结构，本实施例提供的桁架结构能够大大缩短现场施工周期，提高效率，且减少高空作业时长，有效消化现场施工误差，保证安装精度，安装可靠。

4.本发明提供的桁架结构，所述球壳山墙单元采用球面形结构形式，在和所述柱面单元连接的部位，通过采用球壳联系桁架将柱面联系桁架进行环向延伸，并采用球壳主桁架将柱面联系桁架沿竖向延伸并落地固定，从而形成球壳山墙单元，使得球壳山墙单元外形美观，受力合理，有效减少风荷载。

5.本发明提供的桁架结构，所述柱面单元与所述球壳山墙单元的连接部位采用多杆件聚集的形式，通过采用焊接球节点或铸钢节点的连接形式，使得节点部位承载力高，提高整体结构强度，提高稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明桁架结构的立体示意图；

图2为本发明桁架结构的正视图；

图3为本发明球形山墙的示意图；

图4为本发明球形山墙的找形图；

图5为本发明空间桁架式檩条的示意图；

图6为本发明四肢桁架示意图；

图7为本发明平面桁架式檩条的示意图；

图8为本发明三肢桁架示意图。

附图标记说明：

10-桁架结构，11-球壳山墙单元，111-球壳联系桁架，112-球壳主桁架，12-柱面单元，121-柱面联系桁架，122-柱面主桁架，20-找形线。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例一

结合图1-图3所示，本实施例提供的桁架结构10，包括：

柱面单元12，呈柱面形式设置；所述柱面单元12包括：

至少两根柱面主桁架122，所述柱面主桁架122呈曲线型设置，所述柱面主桁架122的延伸方向的两端分别支撑于地面，且呈曲线型设置的所述柱面主桁架122所在平面与地面相垂直；

柱面联系桁架121，适于连接相邻两根所述柱面主桁架122，所述柱面联系桁架121与所述柱面主桁架122所在平面相垂直设置；

所述桁架结构还包括：

球壳山墙单元11，呈曲面形式设置，并设置于所述柱面单元12沿轴向方向的两端端部；所述球壳山墙单元11包括：

球壳主桁架112，其第一端支撑于地面，第二端与所述柱面联系桁架121的延伸方向的一端端部相连接。

优选的，所述柱面单元12呈柱面形式设置，需要说明的是，柱面是直线沿着一条定曲线平行移动所形成的曲面，即动直线沿着一条定曲线平行移动所形成的曲面，动直线称为柱面的直母线，定曲线称为柱面的准线。进一步优选的，当准线是圆时，所述柱面还可以为圆柱面。此外，由于本实施例提供的所述桁架结构存在一定尺寸厚度，此处仅用柱面、曲面、曲线等描述限定所述桁架结构的形状，并非对所述桁架结构的尺寸或厚度的限定。

优选的，所述柱面主桁架122呈曲线型设置，其中，曲线具体可以包括：半圆、优弧、劣弧、多心圆形状等形式，作为变形，所述柱面主桁架122还可以为折线段形式；此处限定所述柱面主桁架122呈曲线型设置，表明所述柱面主桁架122作为所述柱面单元12沿垂直于轴线方向的其中一个截面，其能够相对于地面拱起一定高度，从而方便在所述柱面单元12内部形成容纳空间。

所述柱面联系桁架121适于连接相邻两根所述柱面主桁架122，且所述柱面联系桁架121与所述柱面主桁架122所在平面相垂直设置；优选的，所述柱面联系桁架121为直线型结构，作为变形，所述柱面联系桁架121还可以为弧形结构，从而沿所述柱面单元12轴线方向设置的所述柱面联系桁架121在多根所述柱面主桁架122之间呈波浪形设置。

作为优选，本实施例中所述柱面单元12由柱面主桁架122与柱面柱面联系桁架121正交组合而成。

所述球壳山墙单元11呈曲面形式设置，作为具体形式，所述曲面可以为球面、锥面、抛物面等等，优选采用球面形式。

所述球壳山墙单元11设置于所述柱面单元12沿轴向方向的两端端部，由于所述柱面单元12呈柱面形式设置，其轴线方向即为与柱面的动直线平行的方向。

本实施例提供的桁架结构，通过采用柱面单元12作为桁架结构的主体部分，并通过柱面联系桁架121连接相邻两根柱面主桁架122，从而使得所述柱面联系桁架121作为桁架式檩条，相比于传统的薄壁冷弯型钢构件构成的C型檩条，本实施例提供的柱面联系桁架121能够增强檩条的结构强度，便于拉大相邻两根柱面主桁架122之间的柱距，从而在建造相同长度的桁架结构时，能够减少柱面主桁架122的数量，进而减少杆件数量，降低工程用钢量。

相比于现有技术中桁架结构多采用实腹式冷弯薄壁型钢作为檩条，檩条的跨度在5m-9m的范围之间，跨度较短，而本发明采用的桁架式檩条其结构强度明显高于实腹式冷弯薄壁型钢形式的檩条，可实现跨度10m-25m，从而拉大相邻两根柱面主桁架122之间的柱距，减少杆件数量和基础用量，缩短工程周期，减少成本。

本实施例提供的桁架结构，采用柱面单元12与球壳山墙单元11组合安装的结构形式，并通过设置球壳主桁架112，使其第一端支撑于地面，第二端与所述柱面联系桁架121的延伸方向的一端端部相连接，从而利用球壳山墙单元11自身的球壳主桁架112为整体结构进行侧向支撑，提供侧向刚度，省去额外的侧向支撑构件，减少工程用钢量。

本实施例提供的桁架结构，由于采用柱面主桁架122、柱面联系桁架121、球壳主桁架112等桁架形式的部件作为主要构件，使得桁架构件能够在工厂进行预制加工，并在现场将桁架构件进行焊接连接，从而缩短现场施工周期，相比于采用螺栓球或需要大量现场焊接的杆件形式的桁架结构，本实施例提供的桁架结构能够大大缩短现场施工周期，提高效率，且减少高空作业时长，有效消化现场施工误差，保证安装精度，安装可靠。

优选的，桁架式檩条采用角钢、槽钢或薄壁型钢焊接或螺栓连接，方便工厂预制与现场拼接，造价低，施工快。

具体地，相邻两根所述柱面主桁架122之间设置有至少两根所述柱面联系桁架121。

沿着所述柱面的准线，有至少两根所述柱面联系桁架121与所述柱面主桁架122相连，进一步的，由于所述柱面联系桁架121与所述柱面主桁架122所在平面相垂直设置，从而使得相邻两根所述柱面主桁架122的对应位置分别与至少两根所述柱面联系桁架121相连接。

具体地，当相邻两根所述柱面主桁架122之间的所述柱面联系桁架121数量为2n时，以所述柱面主桁架122垂直于地面的中轴面为界，2n个所述柱面联系桁架121相对于所述中轴面对称设置，其中，n≥1。

具体地，当相邻两根所述柱面主桁架122之间的所述柱面联系桁架121数量为2n+1时，以所述柱面主桁架122垂直于地面的中轴面为界，其中，一根所述柱面联系桁架121位于所述柱面单元12顶部且穿过所述中轴面设置，其余2n个所述柱面联系桁架121相对于所述中轴面对称设置，其中，n≥1。

即，同一水平面同时穿过相对设置的两个所述柱面联系桁架121。

具体地，所述球壳山墙单元11还包括：球壳联系桁架111，所述球壳联系桁架111平行于水平面设置，适于连接相邻两根所述球壳主桁架112。

所述球壳联系桁架111环绕所述球壳山墙单元11外表面一圈，并与至少两根所述球壳主桁架112相连，从而对所述球壳山墙单元11进行加固。

具体地，所述球壳主桁架112与所述球壳联系桁架111均呈圆弧型设置，使得所述球壳山墙单元11构造为球面形结构。

本实施例提供的桁架结构，所述球壳山墙单元11采用球面形结构形式，在和所述柱面单元12连接的部位，通过采用球壳联系桁架111将柱面联系桁架121进行环向延伸，并采用球壳主桁架112将柱面联系桁架121沿竖向延伸并落地固定，从而形成球壳山墙单元11，使得球壳山墙单元11外形美观，受力合理，有效减少风荷载。

优选的，结合图4所示，所述球壳山墙单元11采用球形结构形式，即外表面是球体的一部分，通过合理设计找形线20，使球壳联系桁架111与球壳主桁架112均在同一球体上，方便施工定位和加工下料。

优选的，所述球壳山墙单元11构造为标准的四分之一球体的结构形式，通过竖直和水平两平面切割而成，从而有效减少风荷载，保证结构强度。

具体地，所述球壳联系桁架111延伸方向的两端分别与处于同一水平面对称设置的两根所述柱面联系桁架121的端部相连接。

以图3为例，相邻两根所述柱面主桁架122之间均匀分布有7根所述柱面联系桁架121，其中，第1根所述柱面联系桁架121与第7根所述柱面联系桁架121的端部经由一根所述球壳联系桁架111连接；同理，第2根所述柱面联系桁架121与第6根所述柱面联系桁架121的端部经由一根所述球壳联系桁架111连接；第3根所述柱面联系桁架121与第5根所述柱面联系桁架121的端部经由一根所述球壳联系桁架111连接。

进一步的，结合图3所示，相邻两根所述柱面主桁架122之间均匀分布有7根所述柱面联系桁架121，其中，第2根至第6根所述柱面联系桁架121的端部均与球壳主桁架112的第二端相连接，所述球壳主桁架112的第一端支撑于地面。

具体地，位于所述柱面单元12沿轴向方向的一端端部的所述柱面主桁架122与所述柱面联系桁架121的端部相连接位置处，同时连接有对应设置的所述球壳联系桁架111的端部、所述球壳主桁架112的第二端。

本实施例提供的桁架结构，所述柱面单元12与所述球壳山墙单元11的连接部位采用多杆件聚集的形式，通过采用焊接球节点或铸钢节点的连接形式，使得节点部位承载力高，提高整体结构强度，提高稳定性。

具体地，结合图5-图8所示，所述柱面联系桁架121包括四肢桁架或三肢桁架。优选的，所述四肢桁架或三肢桁架的杆件可采用钢管、H型钢、方管等。

具体地，所述柱面单元12垂直于轴线方向的截面构造为半圆形或三心圆形。所述柱面单元12的截面构造采用半圆形，能够提高施工效率，保证结构强度。所述柱面单元12的截面构造采用三心圆形，能够提高所述桁架结构的容纳空间。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种桁架结构，其特征在于，包括：

柱面单元(12)，呈柱面形式设置；所述柱面单元(12)包括：

至少两根柱面主桁架(122)，所述柱面主桁架(122)呈曲线型设置，所述柱面主桁架(122)的延伸方向的两端分别支撑于地面，且呈曲线型设置的所述柱面主桁架(122)所在平面与地面相垂直；

柱面联系桁架(121)，适于连接相邻两根所述柱面主桁架(122)，所述柱面联系桁架(121)与所述柱面主桁架(122)所在平面相垂直设置；

所述桁架结构还包括：

球壳山墙单元(11)，呈曲面形式设置，并设置于所述柱面单元(12)沿轴向方向的两端端部；所述球壳山墙单元(11)包括：

球壳主桁架(112)，其第一端支撑于地面，第二端与所述柱面联系桁架(121)的延伸方向的一端端部相连接。

2.根据权利要求1所述的桁架结构，其特征在于，相邻两根所述柱面主桁架(122)之间设置有至少两根所述柱面联系桁架(121)。

3.根据权利要求2所述的桁架结构，其特征在于，当相邻两根所述柱面主桁架(122)之间的所述柱面联系桁架(121)数量为2n时，以所述柱面主桁架(122)垂直于地面的中轴面为界，2n个所述柱面联系桁架(121)相对于所述中轴面对称设置，其中，n≥1。

4.根据权利要求2所述的桁架结构，其特征在于，当相邻两根所述柱面主桁架(122)之间的所述柱面联系桁架(121)数量为2n+1时，以所述柱面主桁架(122)垂直于地面的中轴面为界，其中，一根所述柱面联系桁架(121)位于所述柱面单元(12)顶部且穿过所述中轴面设置，其余2n个所述柱面联系桁架(121)相对于所述中轴面对称设置，其中，n≥1。

5.根据权利要求3或4所述的桁架结构，其特征在于，所述球壳山墙单元(11)还包括：球壳联系桁架(111)，所述球壳联系桁架(111)平行于水平面设置，适于连接相邻两根所述球壳主桁架(112)。

6.根据权利要求5所述的桁架结构，其特征在于，所述球壳主桁架(112)与所述球壳联系桁架(111)均呈圆弧型设置，使得所述球壳山墙单元(11)构造为球面形结构。

7.根据权利要求6所述的桁架结构，其特征在于，所述球壳联系桁架(111)延伸方向的两端分别与处于同一水平面对称设置的两根所述柱面联系桁架(121)的端部相连接。

8.根据权利要求7所述的桁架结构，其特征在于，位于所述柱面单元(12)沿轴向方向的一端端部的所述柱面主桁架(122)与所述柱面联系桁架(121)的端部相连接位置处，同时连接有对应设置的所述球壳联系桁架(111)的端部、所述球壳主桁架(112)的第二端。

9.根据权利要求5所述的桁架结构，其特征在于，所述柱面联系桁架(121)包括四肢桁架或三肢桁架。

10.根据权利要求1-4任意一项所述的桁架结构，其特征在于，所述柱面单元(12)垂直于轴线方向的截面构造为半圆形或三心圆形。

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