CN113914533B - 一种z字形飘带大厅 - Google Patents

Abstract

本发明的Z字形飘带大厅属于建筑施工领域，包括树形支撑、Z字形网壳、玻璃，Z字形网壳自西向东依次为一区网壳、三区网壳、二区网壳、五区横梁和四区网壳，二区网壳为𠃍字形网壳，一区网壳、三区网壳、二区网壳、四区网壳为铝合金网壳，五区横梁为钢构件，一区网壳、三区网壳、二区网壳、四区网壳的底部均连接有树形支撑，五区横梁的底部连接有钢柱。该大厅为超大型空间结构，网壳结构采用平板网壳，几何形体特殊，结构自身变形复杂。网壳底部采用树形钢结构支撑，网壳顶部采用工字铝结构和节点圆盘连接形成稳定的网壳结构形式，单层网壳结构节点为刚接节点，转角处采用钢结构弯扭构件相切转向。

Description

一种Z字形飘带大厅

技术领域

本发明属于建筑施工领域，具体为一种Z字形飘带大厅。

背景技术

随着经济的发展，越来越多的建筑设计师在设计建筑结构时，会追求建筑外观的美感。飘带形建筑作为一种新形式的建筑结构逐渐受到设计师们的追捧。

由于钢结构密度较大，大跨度网架屋盖多采用钢构件作为网壳杆件单元。但是对于荷载受限的结构面，这种形式的屋盖由于自重较重而限制其应用。另外网架屋盖上安装玻璃幕墙时，整个屋盖的自重明显增大。因此，亟需设计一种结构形式新颖，整体自重较轻、并且整体稳定性更好、安全性能更高的屋盖结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Z字形飘带大厅，以解决上述技术问题。

为此，本发明提供一种Z字形飘带大厅，包括：树形支撑、连接在树形支撑顶部的Z字形网壳、以及安装在Z字形网壳的构件单元之间的玻璃，所述Z字形网壳自西向东依次为一区网壳、三区网壳、二区网壳、五区横梁和四区网壳，所述二区网壳为𠃍字形网壳，所述一区网壳、三区网壳、二区网壳、四区网壳为铝合金网壳，所述五区横梁为钢构件，所述一区网壳、三区网壳、二区网壳、四区网壳的底部均连接有树形支撑，所述五区横梁的底部连接有钢柱。

优选地，所述一区网壳、三区网壳、二区网壳、四区网壳均由多个网壳构件单元拼接而成，所述网壳构件单元为工字铝杆件。

优选地，二区网壳包括平面部分网壳、曲面部分网壳和立面部分网壳，构成所述曲面部分网壳的网壳构件单元为弯扭构件。

优选地，构成所述曲面部分网壳的网壳构件单元的弯弧角度为20.5°-22°，扭转角度为6.5°-8°。

优选地，所述网壳构件单元端部的上翼缘板的顶部和下翼缘板底部分别连接有上圆盘和下圆盘，所述上圆盘与网壳构件单元的上翼缘板螺栓连接，所述下圆盘与网壳构件单元的下翼缘板螺栓连接。

优选地，相邻网壳构件单元之间有夹角时，所述上圆盘和下圆盘具有与相邻网壳构件单元连接处的夹角相适应的弧度。

优选地，所述树形支撑的顶部连接有销轴连接组件，所述销轴连接组件的顶部与一区网壳、三区网壳、二区网壳的平面部分、以及四区网壳的相邻网壳构件单元连接处的下圆盘底部连接。

优选地，所述销轴连接组件包括：

上耳板，连接在下圆盘的底部；

下耳板，连接在树形支撑的顶部；

销轴，将上耳板和下耳板可拆卸连接。

优选地，所述网壳构件单元的顶部设有安装座，所述玻璃的底部设有挂件；

所述安装座包括压条、压架、限位槽和压块，其中压条和限位槽与网壳构件单元一体成形设置，所述限位槽设于网壳构件单元的顶部中间，所述压条分别对称设于限位槽两侧，所述压架对应设于压条之上，其内开设圆形槽腔，所述压块设于限位槽之上，中间通过螺栓与限位槽固连，两侧端部分别压设在压条上；

所述挂件包括副框，所述副框设于玻璃底部，其底端截面设为圆形，所述副框底端与压架的圆形槽腔配合形成球形铰结构。

优选地，所述玻璃之间设有托板，所述托板底端固设在压块上。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果为：

（1）本发明的Z字形飘带大厅为超大型空间结构，其结构投影面积约为3500m2，壳体内部包容了三个建筑物，且整个壳体结构坐落在多层地下结构至上。另外由于周围区域正在施工，场地标高差异较大。Z字形飘带大厅底部为地下室，树形柱自重较大，网壳结构要求整体自重较轻。该网壳结构采用非拱形壳体，而是平板网壳，几何形体特殊，结构自身变形复杂。网壳底部采用树形钢结构支撑，网壳顶部采用工字铝结构和节点圆盘连接形成稳定的网壳结构形式，单层网壳结构节点需为刚接节点，支撑固定圆盘及工字型铝构件孔径孔位偏差≤0.2mm，转角处采用钢结构弯扭构件相切转向。

（2）本发明的Z字形飘带大厅中的二区网壳部分包括平面部分网壳、曲面部分网壳和立面部分网壳，其中曲面部分网壳为弯扭构件。该弯扭构件的设置是为了满足建筑功能和整个飘带外观造型而设计。该弯扭构件正好处于飘带“Z”造型弯弧部分，立面荷载由阴角部位钢柱和异型钢梁体系承载，弯弧上方荷载主要由大厅里面的树形柱承载并传递至下方结构柱。对于来自弯弧立面东侧和弯弧上方西侧的水平风荷载，弯扭构件可以很好地解决两个结构之间的变形问题，消除铝合金杆件的变形而导致上方玻璃副框中玻璃形变甚至崩裂，保证玻璃与玻璃副框、玻璃副框与铝合金杆件的变形在允许变形之内。同时亦能保证钢柱和异型钢梁体系与树形柱体系在地震作用下，对整个结构不会造成不可逆的破坏，弯扭构件起到一个很好的缓冲作用。

（3）本发明的Z字形飘带大厅中，玻璃幕墙与铝合金杆件节点处通过副框底端和压架槽腔相互配合，形成球形铰结构，允许副框有一定的摆动，而不影响直线运动，很好地消除了侧向力影响，使安装过程运行更加平稳，降低安装难度，提高施工效率，另外当震动发生时，通过压架与副框之间的球形铰结构相对运动进行耗能减震，增强整体结构的抗震性能，避免幕墙面材由于震动导致受力损坏。

附图说明

图1为Z字形飘带大厅的立面结构示意图。

图2为相邻网壳构件单元的连接节点示意图。

图3为二区网壳示意图。

图4为二区曲面部分网壳的网壳构件单元的示意图。

图5为玻璃与网壳构件单元的连接节点示意图。

附图标注：1- Z字形网壳、11-一区网壳、12-三区网壳、13-二区网壳、131-平面部分网壳、132-曲面部分网壳、133-立面部分网壳、14-五区横梁、15-四区网壳、2-树形支撑、3-钢柱、4-挂件、41-副框、42-粘接层、5-下圆盘、6-网壳构件单元、7-上圆盘、8-销轴连接组件、81-上耳板、82-下耳板、83-销轴、9-安装座、91-压条、92-压块、93-压架、94-限位槽、10-玻璃、120-连廊、130-托板。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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”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”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。

如图1所示为一种Z字形飘带大厅，包括：树形支撑2、连接在树形支撑2顶部的Z字形网壳1、以及安装在Z字形网壳1的构件单元之间的玻璃10，Z字形网壳1自西向东依次为一区网壳11、三区网壳12、二区网壳13、五区横梁14和四区网壳15，二区网壳13为𠃍字形网壳，一区网壳11、三区网壳12、二区网壳13、四区网壳15为铝合金网壳，五区横梁14和树形支撑2为钢构件。铝合金密度较小，约为钢结构密度的1/3，强度约为钢结构强度的70%，因此铝合金强重比大于钢结构；铝合金结构耐久性强、防腐性能好，减少后期对结构防腐维护；铝合金应力-应变曲线类似于热处理钢结构的连续曲线，有较好的塑性性能但是没有明显的屈服点和屈服平台，通过有效厚度法确定弯扭构件的有效截面，铝合金屈服后强度更高，运营期间结构更好。采用这种钢铝组合形式，有效减轻自重，而且还能保证结构的耐久性、稳定性和安全性。一区网壳11、三区网壳12、二区网壳13、四区网壳15的底部均连接有树形支撑2，五区横梁14的底部连接有钢柱3。三区网壳12的下方设有连廊120，连廊120和三区网壳12之间设有树形支撑2。在施工三区网壳12时，在连廊120的顶部搭设满堂红脚手架措施平台。一区网壳11、三区网壳12、二区网壳13、四区网壳15均由多个网壳构件单元6拼接而成，网壳构件单元6为工字铝杆件。

如图3和4所示，二区网壳13包括平面部分网壳131、曲面部分网壳132和立面部分网壳133，构成曲面部分网壳132的网壳构件单元6为弯扭构件。构成曲面部分网壳132的网壳构件单元6的弯弧角度为20.5°-22°，扭转角度为6.5°-8°。

如图2所示，网壳构件单元6端部的上翼缘板的顶部和下翼缘板底部分别连接有上圆盘7和下圆盘5，上圆盘7与网壳构件单元6的上翼缘板螺栓连接，下圆盘5与网壳构件单元6的下翼缘板螺栓连接。相邻网壳构件单元6之间有夹角时，上圆盘7和下圆盘5具有与相邻网壳构件单元6连接处的夹角相适应的弧度。采用上圆盘7、下圆盘5与网壳构件单元6连接，形成稳定的网壳结构形式。

树形支撑2的顶部连接有销轴连接组件8，销轴连接组件8的顶部与一区网壳11、三区网壳12、二区网壳13的平面部分、以及四区网壳15的相邻网壳构件单元6连接处的下圆盘5底部连接。

销轴连接组件8包括上耳板81、下耳板82和销轴83。上耳板81连接在下圆盘5的底部。下耳板82连接在树形支撑2的顶部。销轴83将上耳板81和下耳板82可拆卸连接。采用销轴连接组件8将树形支撑2和网壳构件单元6连接，能够有效消除树形支撑2弯矩，销轴连接组件8作为一个支撑受力体系，采用铸钢制成，而上耳板81、下耳板82是作为树形支撑2与网壳构件单元6的连接节点，上耳板81、下耳板82的大小可以根据销轴连接组件8与网壳构件单元6的位置关系进行调整，利用其消除两者之间的安装误差，保证安装的准确度，销轴83的规格为A6040Cr，销轴83在添加微量元素后具有更高的强度和刚度，销轴83可以将网壳构件单元6与玻璃的荷载传递给下方的树形支撑2，圆形的销轴83受压和受弯更加均匀，有效的将上方的荷载传递至下方，同时可以消除来自风荷载、地震作用和其他不可预见的荷载，维持整个结构的稳定性和安全性。

如图5所示，网壳构件单元6的顶部设有安装座9，玻璃10的底部设有挂件4。

安装座9包括压条91、缓冲条、压架93、限位槽94和压块92。其中压条91和限位槽94与网壳构件单元6一体成形设置。

压条91间隔设置在网壳构件单元6的顶面上，具体地，压条91沿网壳构件单元6的长度方向通长设置，其截面为U形，两臂顶端设有凸起。缓冲条固设在压条91上。缓冲条的底面设置有与压条91相适应的插条，实现缓冲条与压条91的固连。压架93设于缓冲条上。压架93的截面呈P字形，其圆形端内开设圆形槽腔，其立部与缓冲条接触连接，接触面设置为波浪形，增加与缓冲条顶面之间的摩擦力。限位槽94设于网壳构件单元6的顶部中间，限位槽94内间隔设有螺栓。压块92通过限位槽94内的螺栓固定在网壳构件单元6上。压块92的端部压设在压架93顶部，通过压块92实现压架93的固定。采用压块92的固定方式，可以对压架93的位置进行适应性调整，避免了因误差累积导致玻璃无法安装的问题。

挂件4包括副框41，副框41设于玻璃10的底部，其底端截面设为圆形，副框41底端与压架93的圆形槽腔配合形成球形铰结构，进而将玻璃10与网壳构件单元6安装固定。具体地，副框41的截面设为L形，其立板横向设置，顶面与粘接层42连接，底板外端向靠近立板的方向弯折形成弯折部，弯折部的外端截面设为圆形，弯折部的外端与压架93的槽腔配合，形成一个球形铰结构，允许副框41有一定的摆动，而不影响直线运动，很好地消除了侧向力影响，使安装过程运行更加平稳，另外当震动发生时，通过压架93与副框41之间的球形铰结构相对运动进行耗能减震，增强整体结构的抗震性能，避免玻璃10由于震动导致受力损坏。

玻璃10之间还设有托板130，托板130底端固设在压块92上，防止玻璃10发生滑动。

具体以某工程为例，Z字形飘带大厅的高度为23.737m；钢铝组合屋盖东西向长度为104.963m，南北向最宽处为47.427m。工程施工难度大。该工程结构设计基准期为50年，设计使用年限50年，设计耐久性年限为50年。结构安全等级：一级，结构重要性系数γ0=1.1。

以上的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，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种Z字形飘带大厅，其特征在于包括：树形支撑（2）、连接在树形支撑（2）顶部的Z字形网壳（1）、以及安装在Z字形网壳（1）的构件单元之间的玻璃（10），所述Z字形网壳（1）自西向东依次为一区网壳（11）、三区网壳（12）、二区网壳（13）、五区横梁（14）和四区网壳（15），所述二区网壳（13）为𠃍字形网壳，所述一区网壳（11）、三区网壳（12）、二区网壳（13）、四区网壳（15）为铝合金网壳，所述五区横梁（14）为钢构件，所述一区网壳（11）、三区网壳（12）、二区网壳（13）、四区网壳（15）的底部均连接有树形支撑（2），所述五区横梁（14）的底部连接有钢柱（3）。

2.根据权利要求1所述的Z字形飘带大厅，其特征在于：所述一区网壳（11）、三区网壳（12）、二区网壳（13）、四区网壳（15）均由多个网壳构件单元（6）拼接而成，所述网壳构件单元（6）为工字铝杆件。

3.根据权利要求2所述的Z字形飘带大厅，其特征在于：二区网壳（13）包括平面部分网壳（131）、曲面部分网壳（132）和立面部分网壳（133），构成所述曲面部分网壳（132）的网壳构件单元（6）为弯扭构件。

4.根据权利要求3所述的Z字形飘带大厅，其特征在于：构成所述曲面部分网壳（132）的网壳构件单元（6）的弯弧角度为20.5°-22°，扭转角度为6.5°-8°。

5.根据权利要求4所述的Z字形飘带大厅，其特征在于：所述网壳构件单元（6）端部的上翼缘板的顶部和下翼缘板底部分别连接有上圆盘（7）和下圆盘（5），所述上圆盘（7）与网壳构件单元（6）的上翼缘板螺栓连接，所述下圆盘（5）与网壳构件单元（6）的下翼缘板螺栓连接。

6.根据权利要求5所述的Z字形飘带大厅，其特征在于：相邻网壳构件单元（6）之间有夹角时，所述上圆盘（7）和下圆盘（5）具有与相邻网壳构件单元（6）连接处的夹角相适应的弧度。

7.根据权利要求5所述的Z字形飘带大厅，其特征在于：所述树形支撑（2）的顶部连接有销轴连接组件（8），所述销轴连接组件（8）的顶部与一区网壳（11）、三区网壳（12）、二区网壳（13）的平面部分、以及四区网壳（15）的相邻网壳构件单元（6）连接处的下圆盘（5）底部连接。

8.根据权利要求7所述的Z字形飘带大厅，其特征在于，所述销轴连接组件（8）包括：

上耳板（81），连接在下圆盘（5）的底部；

下耳板（82），连接在树形支撑（2）的顶部；

销轴（83），将上耳板（81）和下耳板（82）可拆卸连接。

9.根据权利要求4所述的Z字形飘带大厅，其特征在于：所述网壳构件单元（6）的顶部设有安装座（9），所述玻璃（10）的底部设有挂件（4）；

所述安装座（9）包括压条（91）、压架（93）、限位槽（94）和压块（92），其中压条（91）和限位槽（94）与网壳构件单元（6）一体成形设置，所述限位槽（94）设于网壳构件单元（6）的顶部中间，所述压条（91）分别对称设于限位槽（94）两侧，所述压架（93）对应设于压条（91）之上，其内开设圆形槽腔，所述压块（92）设于限位槽（94）之上，中间通过螺栓与限位槽（94）固连，两侧端部分别压设在压条（91）上；

所述挂件（4）包括副框（41），所述副框（41）设于玻璃（10）底部，其底端截面设为圆形，所述副框（41）底端与压架（93）的圆形槽腔配合形成球形铰结构。

10.根据权利要求9所述的Z字形飘带大厅，其特征在于：所述玻璃（10）之间设有托板（130），所述托板（130）底端固设在压块（92）上。

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