CN206971514U - 基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖，其特征在于，包括：埋设主体结构顶部、且呈环形闭合的环梁基础；安装于所述环梁基础上的支撑座；安装于所述支撑座上的拱桁架结构，包括多个间隔设置的单榀拱桁架和支撑连接于相邻的两个单榀拱桁架间的连接杆，所述单榀拱桁架呈局部区域下陷的不规则形状；以及安装于所述拱桁架结构下部的桁架平台，所述桁架平台设于所述拱桁架结构的外周并向外延伸设置。利用环梁基础和支撑座为拱桁架结构提供有力的支撑，且借助主体结构能够保证拱桁架结构的基础牢固。将拱桁架结构的每榀拱桁架间通过连接杆连成整体，通过合理设置连接杆能够使得拱桁架结构具有较高的稳定性。

Description

基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖

技术领域

本实用新型涉及建筑施工领域，特指一种基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖。

背景技术

目前空间结构在世界范围内得到迅猛发展，在众多空间结构中，拱形钢桁架与其它建筑材料诸如混凝土、砖石和空间构件相比，具有以下特点：1)、强度高，用料少，施工周期短，跨越能力大，集受力、维护功能于一身，特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。2)、钢材还具有塑性和韧性好的特点，塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。3)、钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。4)、钢结构制造简便，施工周期短。近年来，我国的工程实践表明，它具有显著的技术经济效益和社会效益，具有广阔的发展前景，将成为轻钢结构的重要发展方向之一。

中国在先专利(申请号为201220573374.9，实用新型创造名称为大跨度拱形钢桁架结构)公开了一种大跨度拱形钢桁架结构，其克服现有大跨度拱形钢桁架的结构存在的刚度和挠度不够的问题，使得拱形钢桁架可以在提高杆件应力比、减少钢结构工程造价投资方面提供新的设计方案。但该在先专利中的大跨度拱形钢桁架结构为标准的弧形状结构，其结构形式的受力均匀且稳定。对于非标准形状的拱桁架的施工来说，比如具有局部区域下陷的不规则起伏状的拱桁架的施工，因结构自身的受力不均衡，在安装过程中很容易出现受力不均，导致结构的稳定性较差而难以安装，所以对于不规则形状的拱桁架的施工就无法借鉴上述在先专利公开的技术方案。然而不规则起伏状的拱桁架屋顶具有良好的美观效果，能够展现出艺术美感，所以，亟需提出一种具有不规则起伏状且结构稳定的桁架屋盖。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖，解决不规则形状的拱桁架安装过程中易出现受力不均匀而导致结构稳定性较差难以安装的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本实用新型提供了一种基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖，其特征在于，包括：

埋设主体结构顶部、且呈环形闭合的环梁基础；

安装于所述环梁基础上的支撑座；

安装于所述支撑座上的拱桁架结构，包括多个间隔设置的单榀拱桁架和支撑连接于相邻的两个单榀拱桁架间的连接杆，所述单榀拱桁架呈局部区域下陷的不规则形状；以及

安装于所述拱桁架结构下部的桁架平台，所述桁架平台设于所述拱桁架结构的外周并向外延伸设置。

拱桁架结构呈不规则的起伏状，在安装时利用环梁基础和支撑座为拱桁架结构提供有力的支撑，且借助主体结构能够保证拱桁架结构的基础牢固。将拱桁架结构的每榀拱桁架间通过连接杆连成整体，且每榀拱桁架的两端均固定在支撑座上，从而形成了一个整体，通过合理设置连接杆能够使得拱桁架结构具有较高的稳定性，且在拱桁架结构的下部安装有桁架平台，该桁架平台从拱桁架结构的外周向外延伸，能够对拱桁架结构起到一定的稳定作用，且桁架平台与拱桁架结构一起构成了美观的屋盖结构。

本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖的进一步改进在于，还包括呈闭合的环桁架，所述环桁架箍设于所述拱桁架结构的外周，且所述环桁架与所述桁架平台固定连接。

本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖的进一步改进在于，所述单榀拱桁架包括上弦杆、与所述上弦杆相对设置的下弦杆以及支撑连接于所述上弦杆和所述下弦杆之间的腹杆，所述上弦杆的端部与所述下弦杆的端部固定连接，且所述上弦杆和所述下弦杆位于同一平面内。

本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖的进一步改进在于，所述上弦杆和所述下弦杆的端部固定连接有第一竖向板和第二竖向板，所述第二竖向板垂直固定于所述第一竖向板。

本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖的进一步改进在于，所述单榀拱桁架包括多个对接连接的桁架单元，相邻的两个桁架单元中的一个桁架单元的下弦杆上固设有管口托板，通过所述管口托板承托连接另一个桁架单元的下弦杆，相邻的两个桁架单元中的一个桁架单元的上弦杆内固设有管口插板，通过所述管口插板插设连接另一个桁架单元的上弦杆，从而实现了相邻的两个桁架单元间的对接连接。

本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖的进一步改进在于，所述拱桁架结构还包括斜向支撑杆，所述斜向支撑杆固设于多榀拱桁架的底部，通过所述斜向支撑杆拉结连接多榀拱桁架。

本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖的进一步改进在于，还包括连接耳板，所述连接耳板固设于所述环梁基础之上，且所述连接耳板的底部固设有加劲肋，所述加劲肋设于所述环梁基础的两侧并夹紧固定于所述环梁基础。

本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖的进一步改进在于，还包括固设于所述连接耳板之上的第一预埋钢骨柱，所述第一预埋钢骨柱的翼板上设有栓钉，所述第一预埋钢骨柱的顶部与所述支撑座固定连接，且所述第一预埋钢骨柱的外周围设有配筋，通过所述配筋将所述第一预埋钢骨柱埋设于主体结构内。

本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖的进一步改进在于，还包括防屈曲支撑杆，所述防屈曲支撑杆的一端固定于主体结构之上，另一端与对应的单榀拱桁架固定连接。

本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖的进一步改进在于，还包括插缝杆，所述插缝杆支撑连接于单榀拱桁架间位于高层的拱桁架的下弦杆与位于低层的拱桁架的上弦杆之间。

附图说明

图1为本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖的结构示意图。

图2为本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖中的一个山形拱桁架结构的示意图。

图3为本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖中拱桁架结构和支撑体系的结构示意图。

图4为本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖中一榀拱桁架的侧视图。

图5为本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖中另一榀拱桁架的侧视图。

图6为本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖中位于端部的拱桁架的侧视图。

图7为本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖中拱桁架拼装过程的结构示意图。

图8和图9为本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖中单榀拱桁架拼装过程的分解结构示意图。

图10为本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖中单榀拱桁架拼装完成后的结构示意图。

图11为本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖中单榀拱桁架的根部结构示意图。

图12为本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖中单榀拱桁架的根部安装结构示意图。

图13为本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖中单榀拱桁架上一连接节点处的结构示意图。

图14为本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖中防屈曲支撑的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参阅图1，本实用新型提供了基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖，其所形成的屋盖结构形状为三个壳体错层的山形拱桁架结构，且在三个拱桁架结构的下部设置有桁架平台，形成了云状屋盖结构。三个拱桁架结构由多个单榀拱桁架连接而成，且每榀拱桁架中间最高分别向两侧依次递减，单榀拱桁架上局部区域下陷形成了不规则的起伏状，从而所形成的山形的拱桁架结构为具有不规则起伏的山形状。这样的不规则钢结构屋盖形状，由于结构的不规整使得结构自身受力不均衡，从而增加了拼装的施工难度，现有的规则的弧形拱桁架自身的稳定性较好，故其在拼装时不会产生应力的不均等现象。本实用新型提供的基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖具有高低起伏状的美观效果，且还能够保证屋盖整体结构具有较高的稳定性和安全性。下面结合附图对本实用新型基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖的结构进行说明。

如图1所示，显示了本实用新型提供的屋盖结构20的效果图，其具有三个壳体错层的拱桁架结构27，每一拱桁架结构27为具有不规则起伏状的山形结构。结合图2、图3和图12所示，本实用新型的屋盖结构20包括埋设在主体结构10顶部且呈环形闭合的环梁基础21，安装在环梁基础21上的支撑座23，安装于支撑座23上的拱桁架结构27，以及安装在拱桁架结构27下部的桁架平台24，桁架平台24设于拱桁架结构27的外周并向外延伸设置。环梁基础21预埋在主体结构10内，该环梁基础21为拱桁架结构27的安装提供了基础；结合图7所示，拱桁架结构27包括多个间隔设置的单榀拱桁架271和支撑连接在相邻的两个单榀拱桁架271间的连接杆31。结合图4和图5所示，显示了两个单榀拱桁架271的结构，单榀拱桁架271呈局部区域下陷的不规则形状，在拼装单榀拱桁架271时，对单榀拱桁架271进行分段形成多段桁架单元272，图4和图5中所示将单榀拱桁架271分成五段桁架单元，在安装单榀拱桁架271时，从下至上两两对称安装桁架单元272，结合图8和图10所示，先安装第一段桁架单元272a，再安装第二段桁架单元272b，在安装第一段桁架单元272a时，同时对称安装第五段桁架单元272e，安装第二段桁架单元272b的同时对称安装第四段桁架单元272d，而后安装第三段桁架单元272c，从而形成了单榀拱桁架271。在主体结构10的顶部布设支撑体系25，利用支撑体系25对拱桁架结构27提供临时支撑作用。利用两两对称安装的方式，使得安装的桁架单元272对主体结构10和支撑体系25的受力均匀，能够保证安装时的结构稳定性，确保施工安全。安装时将位于下部的桁架单元272与对应的支撑座23固定连接，将桁架单元272与对应的支撑体系25连接，利用支撑座23固定单榀拱桁架271的根部，在安装每段桁架单元272时，将桁架单元272与对应的支撑体系25固定连接，利用支撑体系25为桁架单元272提供有力的支撑。结合图7所示，在安装单榀拱桁架271时，将相邻的两个单榀拱桁架271通过连接杆31连接在一起形成屋盖结构20，安装的过程就将相邻的单榀拱桁架271通过连接杆31连接在一起，提高了单榀拱桁架271之间的结构稳定性，从而加大了屋盖结构20的结构稳定性和牢固强度。接着在所有单榀拱桁架271安装完成后，屋盖结构20形成了完整的受力整体，将支撑体系25卸载并拆除。

本实用新型的屋盖结构中包括的拱桁架结构呈不规则的起伏状，在安装时利用环梁基础和支撑座为拱桁架结构提供有力的支撑，且借助主体结构能够保证拱桁架结构的基础牢固。将拱桁架结构的每榀拱桁架间通过连接杆连成整体，且每榀拱桁架的两端均固定在支撑座上，从而形成了一个整体，通过合理设置连接杆能够使得拱桁架结构具有较高的稳定性，且在拱桁架结构的下部安装有桁架平台，该桁架平台从拱桁架结构的外周向外延伸，能够对拱桁架结构起到一定的稳定作用，且桁架平台与拱桁架结构一起构成了美观的屋盖结构。

作为本实用新型的一较佳实施方式，该屋盖结构20还包括呈闭合的环桁架，环桁架箍设在拱桁架结构27的外周，且环桁架与桁架平台24固定连接，通过环桁架安装桁架平台24，使得桁架平台24的连接更为牢固可靠，且桁架平台24设置在拱桁架结构27的外周，并将多个拱桁架结构27连接成一个整体，能够提高屋盖结构20的整体稳定性能和牢固强度，且构成了美观的云状屋盖。

作为本实用新型的另一较佳实施方式，如图7至图10所示，单榀拱桁架271包括多个对接连接的桁架单元272，桁架单元272包括上弦杆2721、与上弦杆2721相对设置的下弦杆2722以及支撑连接上弦杆2721和下弦杆2722之间的腹杆2723，上弦杆2721和下弦杆2722位于同一平面内，结合图11所示，且每一榀拱桁架271的上弦杆2721的端部和下弦杆2722的端部固定连接。

如图11和图12所示，单榀拱桁架271的根部处的上弦杆2721和下弦杆2722的连接处设置有第一竖向板2724和第二竖向板2725，第二竖向板2725垂直固定于第一竖向板2724上，第一竖向板2724用于安装拱桁架，该第一竖向板2724安装于支撑座23上，且为可转动的安装，通过转动调节安装位置使得安装精确。第二竖向板2725的设置用于提高第一竖向板2724的结构强度。如图13所示，单榀拱桁架271的连接节点处设置有拼接板2726，下弦杆2722上连接腹杆2723安装在拼接板2726上，连接杆31也安装在拼接板2726上，斜向支撑杆34也安装在拼接板2726上，每一构件内在靠近拼接板2726的位置处均设置有加强板，加强板可封堵于构件的连接端部，一方面提高结构强度，另一方面能够使得应力传递均匀，避免连接处的集中受力。

单榀拱桁架271包括多个对接连接的桁架单元272，相邻的两个桁架单元272中的一个桁架单元的下弦杆2722上固设有管口托板，通过管口托板承托连接另一个桁架单元的下弦杆，相邻的两个桁架单元272中的一个桁架单元的上弦杆2721内固设有管口插板，通过管口插板插设连接另一个桁架单元的上弦杆，从而实现了相邻的两个桁架单元间的对接连接。

如图7所示，拱桁架结构27还包括斜向支撑杆34，斜向支撑杆34固设于多榀拱桁架271的底部，通过斜向支撑杆34拉结连接多榀拱桁架271。斜向支撑杆34呈交叉状设置，提高了多榀拱桁架间的结构稳定性。

如图12所示，屋盖结构20还包括连接耳板211，该连接耳板211固设在环梁基础21之上，且连接耳板211的底部固设有加劲肋212，加劲肋212设于环梁基础21的两侧并夹紧固定于环梁基础21。更进一步地，屋盖结构20还包括第一预埋钢骨柱231，支撑座23通过第一预埋钢骨柱231在环梁基础21上生根，该第一预埋钢骨柱231安装在连接耳板211上，且第一预埋钢骨柱231可以倾斜安装，也可以竖直安装，根据支撑座23的状态进行选择，当支撑座23为倾斜时第一预埋钢骨柱231设置为倾斜状，当支撑座23为竖直时第一预埋钢骨柱231为竖直状。第一预埋钢骨柱231固定连接在连接耳板211上，在第一预埋钢骨柱231上固设有第一连接板232，该第一连接板232作为埋板用于连接配筋233，配筋233围绕第一预埋钢骨柱231设置，通过配筋233将第一预埋钢骨柱231锚固并埋设在主体结构10内，第一预埋钢骨柱231为工字钢，翼缘板的表面设置有增强锚固强度的栓钉，第一预埋钢骨柱231的腹板所在的平面与后续安装在支撑座23上的单榀拱桁架271的拱平面重合，能够起到良好传递并承受单榀拱桁架271的荷载，能够保证单榀拱桁架271的结构稳定性。

如图3、图8至图10所示，主体结构10顶部布设的支撑体系25采用格构柱，将格构柱布设在主体结构的顶部并形成外圈格构柱251和内圈格构柱252，对每个格构柱施工斜向支撑以提高格构柱的稳定性，并将外圈格构柱251通过连接架连接成整体，将内圈格构柱252通过连接架连接成整体，将外圈格构柱251和内圈格构柱252通过连接架连接成整体，这样就形成了整体性的支撑体系25，支撑体系25为一个稳定的整体结构，具有较高得支护稳定性。在屋盖结构20拼装完成后该支撑体系25即可拆除。

如图6所示，端部的拱桁架271为门式结构，全部杆件需要散件安装。

如图14所示，屋盖结构20还包括防屈曲支撑杆33，该防屈曲支撑杆33呈斜向设置，防屈曲支撑杆33的一端与销轴支座331可转动地连接以调节防屈曲支撑杆33的支撑方向，另一端与对应的单榀拱桁架的节点固定连接。防屈曲支撑杆33通过十字板固定连接在单榀拱桁架的节点处，较佳设置在第一段桁架单元和第二段桁架单元的连接处。防屈曲支撑杆33的销轴支座331通过第二预埋钢骨332连接在环梁基础21上，并且埋设在主体结构10内，第二预埋钢骨332的四周围绕设置有配筋334，通过配筋334锚固在主体结构10内，在第二预埋钢骨332上设置有第二连接板333，第二连接板333为埋板用于连接配筋334。

屋盖结构20还包括插缝杆，插缝杆支撑连接于单榀拱桁架间位于高层的拱桁架的下弦杆与位于低层的拱桁架的上弦杆之间。由于每榀拱桁架间的高度不同，在拱桁架之间形成了高低差，为进一步提高拱桁架结构的稳定性，对安装完成的单榀拱桁架间中位于高层的拱桁架的下弦杆与位于低层的拱桁架的上弦杆通过插缝杆拉结连接，从而加强单榀拱桁架间的连接强度。插缝杆呈水平设置，且穿插设置在相邻的两榀拱桁架间，提高了拱桁架整体的结构稳定性。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖，其特征在于，包括：

埋设主体结构顶部、且呈环形闭合的环梁基础；

安装于所述环梁基础上的支撑座；

安装于所述支撑座上的拱桁架结构，包括多个间隔设置的单榀拱桁架和支撑连接于相邻的两个单榀拱桁架间的连接杆，所述单榀拱桁架呈局部区域下陷的不规则形状；以及

安装于所述拱桁架结构下部的桁架平台，所述桁架平台设于所述拱桁架结构的外周并向外延伸设置。

2.如权利要求1所述的基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖，其特征在于，还包括呈闭合的环桁架，所述环桁架箍设于所述拱桁架结构的外周，且所述环桁架与所述桁架平台固定连接。

3.如权利要求1所述的基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖，其特征在于，所述单榀拱桁架包括上弦杆、与所述上弦杆相对设置的下弦杆以及支撑连接于所述上弦杆和所述下弦杆之间的腹杆，所述上弦杆的端部与所述下弦杆的端部固定连接，且所述上弦杆和所述下弦杆位于同一平面内。

4.如权利要求3所述的基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖，其特征在于，所述上弦杆和所述下弦杆的端部固定连接有第一竖向板和第二竖向板，所述第二竖向板垂直固定于所述第一竖向板。

5.如权利要求3所述的基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖，其特征在于，所述单榀拱桁架包括多个对接连接的桁架单元，相邻的两个桁架单元中的一个桁架单元的下弦杆上固设有管口托板，通过所述管口托板承托连接另一个桁架单元的下弦杆，相邻的两个桁架单元中的一个桁架单元的上弦杆内固设有管口插板，通过所述管口插板插设连接另一个桁架单元的上弦杆，从而实现了相邻的两个桁架单元间的对接连接。

6.如权利要求1所述的基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖，其特征在于，所述拱桁架结构还包括斜向支撑杆，所述斜向支撑杆固设于多榀拱桁架的底部，通过所述斜向支撑杆拉结连接多榀拱桁架。

7.如权利要求1所述的基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖，其特征在于，还包括连接耳板，所述连接耳板固设于所述环梁基础之上，且所述连接耳板的底部固设有加劲肋，所述加劲肋设于所述环梁基础的两侧并夹紧固定于所述环梁基础。

8.如权利要求7所述的基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖，其特征在于，还包括固设于所述连接耳板之上的第一预埋钢骨柱，所述第一预埋钢骨柱的翼板上设有栓钉，所述第一预埋钢骨柱的顶部与所述支撑座固定连接，且所述第一预埋钢骨柱的外周围设有配筋，通过所述配筋将所述第一预埋钢骨柱埋设于主体结构内。

9.如权利要求1所述的基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖，其特征在于，还包括防屈曲支撑杆，所述防屈曲支撑杆的一端固定于主体结构之上，另一端与对应的单榀拱桁架固定连接。

10.如权利要求1所述的基于劲性环梁的大跨度薄壁平面拱桁架屋盖，其特征在于，还包括插缝杆，所述插缝杆支撑连接于单榀拱桁架间位于高层的拱桁架的下弦杆与位于低层的拱桁架的上弦杆之间。