CN116876757B - 一种入口处弧形叶状天窗组合结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种入口处弧形叶状天窗组合结构及其施工方法，包含外围为矩形框架梁且内设置四叶草状梁的天窗单元、连接于天窗单元外侧的呈三角形布置的入口单元以及连接于天窗单元和入口单元之间的共用立柱和共边梁。本发明通过窗弧形梁和天窗弧连梁的联合设置，使得天窗内呈现了四叶草状和矩形中心连梁，不仅利于天窗造型美观也保证了天窗的内部受力均衡；通过共用立柱和共边梁的设置，利于保证天窗单元和入口单元的两个单元整体连接和受力；且通过天窗加强梁和天窗对接组梁的设置，利于保证天窗单元与共边梁和预先安装的结构体的连接；通过中连板和竖板的设置，利于自身的加强和保证受力的合理性。

Description

一种入口处弧形叶状天窗组合结构及其施工方法

技术领域

本发明属于钢结构技术领域，特别涉及一种入口处弧形叶状天窗组合结构及其施工方法。

背景技术

随着钢结构的广泛应用，大型的展厅、游泳场和会议厅通过其满足各种样式和功能。在场馆式钢结构应用时，天窗的设置是其中的重点和难点，一般的天窗通过吊挂或桁架组成，或有的通过预留窗口进行实现；一般天窗的造型单一古板，且天窗作为独立的个体不与其他结构发生关联整体性差；由此，如何在满足天窗的基本功能外，兼顾美观、受力以及与其他结构形式互动需要针对性设计。

发明内容

本发明提供了一种入口处弧形叶状天窗组合结构及其施工方法，用以解决天窗的针对性造型、稳定受力以及与其他结构体的连接固定等技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种入口处弧形叶状天窗组合结构及其施工方法，包含外围为矩形框架梁且内设置四叶草状梁的天窗单元、连接于天窗单元外侧的呈三角形布置的入口单元以及连接于天窗单元和入口单元之间的共用立柱和共边梁；

所述天窗单元包含匚形的天窗主梁、连接于天窗主梁转角处下方的天窗立柱、连接于天窗主梁内部的天窗弧形梁、连接于天窗弧形梁之间的天窗弧连梁、连接于天窗弧形梁分别与共边梁或天窗主梁之间的天窗次梁、连接于天窗次梁内部的天窗中心加强梁、以及连接于天窗单元与预先安装的天窗之间的天窗对接组梁；所述天窗次梁呈矩形状梁，矩形状梁外接四叶草状的天窗弧形梁；

所述入口单元包含入口主边梁、与入口主边梁连接的入口主斜梁、连接于入口主斜梁与入口主边梁之间的入口主连梁、连接于入口主斜梁与入口主边梁连接处下方的入口立柱、以及连接入口主连梁上的入口加强梁，所述入口加强梁呈K形，呈K形两斜边外伸连接后安装的挑檐悬挑梁；

所述共边梁两端下方设置有共用立柱，共边梁和匚形的天窗主合围呈矩形框架梁；共边梁、入口主边梁和入口主斜梁合围呈三角框架梁。

进一步的，所述天窗主梁为工字型梁，工字型梁的底板宽度大于顶板宽度；所述天窗主梁腹板中部还设置有中连板；所述中连板在天窗主梁长向上通长设置，中连板倾斜设置由天窗主梁长向的中部向两侧逐渐升高；

所述中连板上还间隔设置有竖板。

进一步的，所述天窗弧形梁包含斜向梁和弧形接头梁，弧形接头梁通过对连组件与天窗弧连梁连接，连接处设置为弧度，并且通过接头板连接弧形接头梁的顶底板与天窗弧连梁的顶底板。

进一步的，所述天窗中心加强梁为工字型梁，呈十字形梁、米字形梁或X形梁设置；天窗弧形梁之间以及天窗弧形梁与天窗主梁之间还设置有天窗加强梁，所述天窗加强梁呈K形、爪形、H形或成排斜撑形。

进一步的，天窗立柱、共用立柱和入口立柱顶部对应拼接设置有对连组件，对连组件含有各梁体拼接段和螺栓对连板件；在各拼接处顶部和底部的板体上还设置有U连件；所述天窗立柱为矩形柱，共用立柱和入口立柱为圆形柱。

进一步的，天窗弧连梁外侧与天窗弧形梁之间还设置有V字形的天窗加强梁，且天窗加强梁连接于天窗弧形梁的中上部。

进一步的，所述天窗对接组梁包含一组天窗对接第一主梁、设置于天窗对接第一主梁下方的天窗对接第二主梁、连接于天窗对接第二主梁之间的天窗对接主连梁、连接于天窗对接第二主梁上且位于天窗主梁缺口处的天窗对接降板梁、以及对应天窗对接第一主梁和天窗对接第二主梁设置且连接于天窗主梁外侧的天窗对接外连梁。

进一步的，所述天窗对接降板梁高度低于天窗主梁，所述天窗对接降板梁对应预先安装的天窗梁体；所述天窗对接外连梁与天窗主梁预留的对连组件螺栓连接且天窗对接外连梁与天窗主梁的腹板还连接有竖板。

进一步的，所述入口主边梁、共边梁和入口主连梁均为工字型梁，工字型梁中部设置有水平的中连板；入口主斜梁为箱型梁，入口主斜梁和入口主连梁顶底部通过U形件和三角形连板连接；

还设置有入口外连接头，入口外连接头为工字梁体且设置有中连板。

进一步的，入口处弧形叶状天窗组合结构及其施工方法，具体步骤如下：

步骤一、将带有天窗单元和入口单元的钢结构进行三维深化，确定天窗单元和入口单元的安装位置和顺序，对天窗单元和入口单元中各梁柱构件编号；

步骤二、先施工天窗立柱、共用立柱和入口立柱，并在各个柱体顶部预先连接需对接安装的梁体的对接头；

步骤三、安装天窗主梁和共边梁，天窗主梁对应与其他天窗或房屋梁体连接处预先留有缺口，且在安装时通过临时支撑进行预先支撑；

步骤四、安装天窗主梁内部的天窗弧形梁和天窗弧连梁，其中天窗弧连梁在现场地面预先拼装好后吊装安装；天窗弧形梁中的弧形接头梁在工厂进行弧度的弯折且在地面进行预拼装，不符合弧度要求进行现场微调或工厂更换；

步骤五、安装完成天窗弧形梁和天窗弧连梁，而后安装天窗次梁、天窗中心加强梁和天窗加强梁，对应安装天窗对接组梁；

步骤六、天窗单元安装完成后，对入口单元的入口主边梁和入口主斜梁进行安装施工，并对应外侧挑檐悬挑梁共同设计施工入口加强梁，对应其他房屋梁体设置入口外连接头；由此完成天窗组合结构的整体施工。

本发明的有益效果体现在：

1）本发明通过窗弧形梁和天窗弧连梁的联合设置，使得天窗内呈现了四叶草状和矩形中心连梁，不仅利于天窗造型美观也保证了天窗的内部受力均衡；

2）本发明通过共用立柱和共边梁的设置，利于保证天窗单元和入口单元的两个单元整体连接和受力；且通过天窗加强梁和天窗对接组梁的设置，利于保证天窗单元与共边梁和预先安装的结构体的连接；

3）本发明通过中连板和竖板的设置，不仅对所在梁体的刚度和强度进行自身的加强，还利于根据受力调整中连板的倾斜，保证受力的合理性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解；本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。

附图说明

图1是入口处弧形叶状天窗组合结构俯视示意图一；

图2是入口处弧形叶状天窗组合结构俯视示意图二；

图3是天窗单元立体结构示意图；

图4是天窗弧形梁及其连接结构示意图；

图5是天窗加强梁与共边梁连接示意图；

图6是天窗对接组梁结构示意图；

图7是入口单元立体结构示意图。

附图标记：1-天窗单元、11-天窗主梁、12-天窗立柱、13-天窗弧形梁、14-天窗弧连梁、15-天窗次梁、16-天窗中心加强梁、17-天窗加强梁、18-天窗对接组梁、181-天窗对接第一主梁、182-天窗对接第二主梁、183-天窗对接主连梁、184-天窗对接降板梁、185-天窗对接外连梁、2-入口单元、21-入口主边梁、22-入口主斜梁、23-入口主连梁、24-入口立柱、25-入口加强梁、26-入口外连接头、3-共用立柱、4-共边梁、5-中连板、6-竖板、7-对连组件、8-U连件、9-接头板。

具体实施方式

以某永久会址为例，本工程钢结构为异形曲面钢框架结构，主要包括地下室部分和地上两大部分。地下两层，地上钢结构一层，局部夹层，设计有多个大空间区域，构件形式复杂多样，材质有Q355GJC和Q460GJC。根据结构布置和构件特点，划分为钢框架、大跨度钢梁、悬挑和天窗等施工区域。

如图1至图7所示，入口处弧形叶状天窗组合结构，包含外围为矩形框架梁且内设置四叶草状梁的天窗单元1、连接于天窗单元1外侧的呈三角形布置的入口单元2以及连接于天窗单元1和入口单元2之间的共用立柱3和共边梁4。

天窗单元1包含匚形的天窗主梁11、连接于天窗主梁11转角处下方的天窗立柱12、连接于天窗主梁11内部的天窗弧形梁13、连接于天窗弧形梁13之间的天窗弧连梁14、连接于天窗弧形梁13分别与共边梁4或天窗主梁11之间的天窗次梁15、连接于天窗次梁15内部的天窗中心加强梁16、以及连接于天窗单元1与预先安装的天窗之间的天窗对接组梁18；所述天窗次梁15呈矩形状梁，矩形状梁外接四叶草状的天窗弧形梁13。天窗主梁11形成27m×28m无柱矩形框架。

本实施例中，天窗主梁11为工字型梁，工字型梁的底板宽度大于顶板宽度；天窗主梁11腹板中部还设置有中连板5；中连板5在天窗主梁11长向上通长设置，中连板5倾斜设置由天窗主梁11长向的中部向两侧逐渐升高；所述中连板5上还间隔设置有竖板6。

本实施例中，天窗弧形梁13包含斜向梁和弧形接头梁，弧形接头梁通过对连组件7与天窗弧连梁14连接，连接处设置为弧度，并且通过接头板9连接弧形接头梁的顶底板与天窗弧连梁14的顶底板。天窗弧形梁13采用Q460GJC，截面H1400×400×25×50mm，跨度40米。

本实施例中，天窗中心加强梁16为工字型梁，呈十字形梁、米字形梁或X形梁设置；天窗弧形梁13之间以及天窗弧形梁13与天窗主梁11之间还设置有天窗加强梁17，所述天窗加强梁17呈K形、爪形、H形或成排斜撑形。

本实施例中，天窗弧连梁14外侧与天窗弧形梁13之间还设置有V字形的天窗加强梁17，且天窗加强梁17连接于天窗弧形梁13的中上部。天窗对接组梁18包含一组天窗对接第一主梁181、设置于天窗对接第一主梁181下方的天窗对接第二主梁182、连接于天窗对接第二主梁182之间的天窗对接主连梁183、连接于天窗对接第二主梁182上且位于天窗主梁11缺口处的天窗对接降板梁184、以及对应天窗对接第一主梁181和天窗对接第二主梁182设置且连接于天窗主梁11外侧的天窗对接外连梁185。

本实施例中，天窗对接降板梁184高度低于天窗主梁11，所述天窗对接降板梁184对应预先安装的天窗梁体；所述天窗对接外连梁185与天窗主梁11预留的对连组件7螺栓连接且天窗对接外连梁185与天窗主梁11的腹板还连接有竖板6；天窗对接外连梁185对应预先安装的天窗梁体设置。

本实施例中，入口单元2包含入口主边梁21、与入口主边梁21连接的入口主斜梁22、连接于入口主斜梁22与入口主边梁21之间的入口主连梁23、连接于入口主斜梁22与入口主边梁21连接处下方的入口立柱24、以及连接入口主连梁23上的入口加强梁25，所述入口加强梁25呈K形，呈K形两斜边外伸连接后安装的挑檐悬挑梁；

本实施例中，共边梁4两端下方设置有共用立柱3，共边梁4和匚形的天窗主合围呈矩形框架梁；共边梁4、入口主边梁21和入口主斜梁22合围呈三角框架梁。天窗立柱12、共用立柱3和入口立柱24顶部对应拼接设置有对连组件7，对连组件7含有各梁体拼接段和螺栓对连板件；在各拼接处顶部和底部的板体上还设置有U连件8；所述天窗立柱12为矩形柱，共用立柱3和入口立柱24为圆形柱。

本实施例中，入口主边梁21、共边梁4和入口主连梁23均为工字型梁，工字型梁中部设置有水平的中连板5；入口主斜梁22为箱型梁，入口主斜梁22和入口主连梁23顶底部通过U形件和三角形连板连接。还设置有入口外连接头26，入口外连接头26为工字梁体且设置有中连板5。

结合图1至图7所示，进一步说明入口处弧形叶状天窗组合结构的施工方法，具体步骤如下：

步骤一、将带有天窗单元1和入口单元2的钢结构进行三维深化，确定天窗单元1和入口单元2的安装位置和顺序，对天窗单元1和入口单元2中各梁柱构件编号。

步骤二、先施工天窗立柱12、共用立柱3和入口立柱24，并在各个柱体顶部预先连接需对接安装的梁体的对接头。

步骤三、安装天窗主梁11和共边梁4，天窗主梁11对应与其他天窗或房屋梁体连接处预先留有缺口，且在安装时通过临时支撑进行预先支撑。

步骤四、安装天窗主梁11内部的天窗弧形梁13和天窗弧连梁14，其中天窗弧连梁14在现场地面预先拼装好后吊装安装；天窗弧形梁13中的弧形接头梁在工厂进行弧度的弯折且在地面进行预拼装，不符合弧度要求进行现场微调或工厂更换。

步骤五、安装完成天窗弧形梁13和天窗弧连梁14，而后安装天窗次梁15、天窗中心加强梁16和天窗加强梁17，对应安装天窗对接组梁18。

步骤六、天窗单元1安装完成后，对入口单元2的入口主边梁21和入口主斜梁22进行安装施工，并对应外侧挑檐悬挑梁共同设计施工入口加强梁25，对应其他房屋梁体设置入口外连接头26；由此完成天窗组合结构的整体施工。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种入口处弧形叶状天窗组合结构，其特征在于，包含外围为矩形框架梁且内设置四叶草状梁的天窗单元（1）、连接于天窗单元（1）外侧的呈三角形布置的入口单元（2）以及连接于天窗单元（1）和入口单元（2）之间的共用立柱（3）和共边梁（4）；

所述天窗单元（1）包含匚形的天窗主梁（11）、连接于天窗主梁（11）转角处下方的天窗立柱（12）、连接于天窗主梁（11）内部的天窗弧形梁（13）、连接于天窗弧形梁（13）之间的天窗弧连梁（14）、连接于天窗弧形梁（13）和共边梁（4）之间或者连接于天窗弧形梁（13）与天窗主梁（11）之间的天窗次梁（15）、连接于天窗次梁（15）内部的天窗中心加强梁（16）、以及连接于天窗单元（1）与预先安装的天窗之间的天窗对接组梁（18）；所述天窗次梁（15）呈矩形状梁，矩形状梁外接四叶草状的天窗弧形梁（13）；

所述入口单元（2）包含入口主边梁（21）、与入口主边梁（21）连接的入口主斜梁（22）、连接于入口主斜梁（22）与入口主边梁（21）之间的入口主连梁（23）、连接于入口主斜梁（22）与入口主边梁（21）连接处下方的入口立柱（24）、以及连接入口主连梁（23）上的入口加强梁（25），所述入口加强梁（25）呈K形，呈K形的入口加强梁（25）两斜边外伸连接后安装的挑檐悬挑梁；

所述共边梁（4）两端下方设置有共用立柱（3），共边梁（4）和匚形的天窗主合围呈矩形框架梁；共边梁（4）、入口主边梁（21）和入口主斜梁（22）合围呈三角框架梁。

2.如权利要求1所述的一种入口处弧形叶状天窗组合结构，其特征在于，所述天窗主梁（11）为工字型梁，工字型梁的底板宽度大于顶板宽度；所述天窗主梁（11）腹板中部还设置有中连板（5）；所述中连板（5）在天窗主梁（11）长向上通长设置，中连板（5）倾斜设置由天窗主梁（11）长向的中部向两侧逐渐升高；所述中连板（5）上还间隔设置有竖板（6）。

3.如权利要求1所述的一种入口处弧形叶状天窗组合结构，其特征在于，所述天窗弧形梁（13）包含斜向梁和弧形接头梁，弧形接头梁通过对连组件（7）与天窗弧连梁（14）连接，连接处设置为弧形，并且通过接头板（9）连接弧形接头梁的顶底板与天窗弧连梁（14）的顶底板。

4.如权利要求3所述的一种入口处弧形叶状天窗组合结构，其特征在于，所述天窗中心加强梁（16）为工字型梁，呈十字形梁、米字形梁或X形梁设置；天窗弧形梁（13）之间以及天窗弧形梁（13）与天窗主梁（11）之间还设置有天窗加强梁（17），所述天窗加强梁（17）呈K形、爪形、H形或成排斜撑形。

5.如权利要求4所述的一种入口处弧形叶状天窗组合结构，其特征在于，天窗立柱（12）、共用立柱（3）和入口立柱（24）顶部对应拼接设置有对连组件（7），对连组件（7）含有各梁体拼接段和螺栓对连板件；在各拼接处顶部和底部的板体上还设置有U连件（8）；所述天窗立柱（12）为矩形柱，共用立柱（3）和入口立柱（24）为圆形柱。

6.如权利要求1所述的一种入口处弧形叶状天窗组合结构，其特征在于，天窗弧连梁（14）外侧与天窗弧形梁（13）之间还设置有V字形的天窗加强梁（17），且天窗加强梁（17）连接于天窗弧形梁（13）的中上部。

7.如权利要求1所述的一种入口处弧形叶状天窗组合结构，其特征在于，所述天窗对接组梁（18）包含一组天窗对接第一主梁（181）、设置于天窗对接第一主梁（181）下方的天窗对接第二主梁（182）、连接于天窗对接第二主梁（182）之间的天窗对接主连梁（183）、连接于天窗对接第二主梁（182）上且位于天窗主梁（11）缺口处的天窗对接降板梁（184）、以及对应天窗对接第一主梁（181）和天窗对接第二主梁（182）设置且连接于天窗主梁（11）外侧的天窗对接外连梁（185）。

8.如权利要求7所述的一种入口处弧形叶状天窗组合结构，其特征在于，所述天窗对接降板梁（184）高度低于天窗主梁（11），所述天窗对接降板梁（184）对应预先安装的天窗梁体；所述天窗对接外连梁（185）与天窗主梁（11）预留的对连组件（7）螺栓连接且天窗对接外连梁（185）与天窗主梁（11）的腹板还连接有竖板（6）。

9.如权利要求1所述的一种入口处弧形叶状天窗组合结构，其特征在于，所述入口主边梁（21）、共边梁（4）和入口主连梁（23）均为工字型梁，工字型梁中部设置有水平的中连板（5）；入口主斜梁（22）为箱型梁，入口主斜梁（22）和入口主连梁（23）顶底部通过U形件和三角形连板连接；

在入口主边梁（21）外侧还设置有入口外连接头（26），入口外连接头（26）为工字梁体且设置有中连板（5）。

10.一种如权利要求1至9任意一项所述的入口处弧形叶状天窗组合结构的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、将带有天窗单元（1）和入口单元（2）的钢结构进行三维深化，确定天窗单元（1）和入口单元（2）的安装位置和顺序，对天窗单元（1）和入口单元（2）中各梁柱构件编号；

步骤二、先施工天窗立柱（12）、共用立柱（3）和入口立柱（24），并在各个柱体顶部预先连接需对接安装的梁体的对接头；

步骤三、安装天窗主梁（11）和共边梁（4），天窗主梁（11）对应与其他天窗或房屋梁体连接处预先留有缺口，且在安装时通过临时支撑进行预先支撑；

步骤四、安装天窗主梁（11）内部的天窗弧形梁（13）和天窗弧连梁（14），其中天窗弧连梁（14）在现场地面预先拼装好后吊装安装；天窗弧形梁（13）中的弧形接头梁在工厂进行弧度的弯折且在地面进行预拼装，不符合弧度要求进行现场微调或工厂更换；

步骤五、安装完成天窗弧形梁（13）和天窗弧连梁（14），而后安装天窗次梁（15）、天窗中心加强梁（16）和天窗加强梁（17），和对应安装天窗对接组梁（18）；

步骤六、天窗单元（1）安装完成后，对入口单元（2）的入口主边梁（21）和入口主斜梁（22）进行安装施工，并对应外侧挑檐悬挑梁共同设计施工入口加强梁（25），对应其他房屋梁体设置入口外连接头（26）；由此完成天窗组合结构的整体施工。