CN212405745U - 一种空间组合桁架结构及建筑 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空间组合桁架结构及建筑，包括：上弦梁板结构，包括上弦板和上弦梁，上弦梁设置在上弦板下方，且上弦梁与上弦板固定连接；下弦杆结构，包括多个第一下弦杆和多个第二下弦杆，多个第一下弦杆沿上弦板的长跨方向平行设置，多个第二下弦杆沿上弦板的短跨方向平行设置，长跨方向与短跨方向正交；竖腹杆，位于下弦杆结构和上弦梁板结构之间，竖腹杆的上端连接上弦梁，竖腹杆的下端连接下弦杆结构。采用本实用新型，与采用实腹梁结构相比，在保证承载能力的同时，可以有效减少整体结构厚度。

Description

一种空间组合桁架结构及建筑

技术领域

本实用新型涉及建筑领域，尤其涉及一种空间组合桁架结构及建筑。

背景技术

随着经济的发展和人口增长，我国的土地资源越发严峻，为节约用地，大部分建筑往往会采取场地抬升措施。

以学校为例，在将学校的运动场进行抬升的情况下，运动场抬升所形成的底部空间可以设置游泳馆、室内篮球场、食堂以及报告厅等公共场所，考虑到这些公共场所的功能，底部空间中大都无法设立支撑柱，从而形成了大跨结构。实践中发现，现有的大跨结构通常为实腹梁的预应力混凝土结构，型钢混凝土结构或钢结构，而实腹梁结构的厚度通常较大，在保证室内吊顶高度的情况下，运动场屋面的抬升高度往往会增加，不利于运动场上的人员疏散。

实用新型内容

本实用新型实施例公开了一种空间组合桁架结构及建筑，能够在保证承载能力的同时，有效减少整体结构厚度。

为了实现上述目的，本实用新型实施例第一方面提供了一种空间组合桁架结构，包括：

上弦梁板结构，包括上弦板和上弦梁，所述上弦梁设置在所述上弦板下方，且所述上弦梁与所述上弦板固定连接；

下弦杆结构，包括多个第一下弦杆和多个第二下弦杆，所述多个第一下弦杆沿所述上弦板的长跨方向平行设置，所述多个第二下弦杆沿所述上弦板的短跨方向平行设置，所述长跨方向与所述短跨方向正交；

竖腹杆，位于所述下弦杆结构和所述上弦梁板结构之间，所述竖腹杆的上端连接所述上弦梁，所述竖腹杆的下端连接所述下弦杆结构。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型实施例第一方面中，所述上弦梁底部埋置有预埋件，所述竖腹杆的上端与所述预埋件焊接固定；所述竖腹杆的下端与所述第一下弦杆和所述第二下弦杆的相交处焊接固定。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型实施例第一方面中，在平行于所述上弦板的短跨方向上，所述空间组合桁架结构还包括斜向设置在所述上弦梁板结构和所述下弦杆结构之间的斜腹杆，所述斜腹杆的上端连接于所述上弦梁和所述竖腹杆的相交处，所述斜腹杆的下端连接于所述第一下弦杆、所述第二下弦杆和所述竖腹杆的相交处。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型实施例第一方面中，所述第一下弦杆和所述第二下弦杆为矩形钢管或者H型钢，所述上弦板和所述上弦梁共同构成为现浇钢筋混凝土梁板结构，所述竖腹杆为矩形钢管或圆形钢管。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型实施例第一方面中，所述上弦板的厚度为100mm～150mm，所述上弦梁的厚度为400mm～700mm。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型实施例第一方面中，所述上弦板的长跨长度与所述上弦板的短跨长度的比值小于或者等于1.5；所述空间组合桁架结构的厚度与所述上弦板的短跨长度之比为1:10-20。

本实用新型实施例第二方面提供了一种建筑，所述建筑具有第一方面所述的空间组合桁架结构。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型实施例第二方面中，在所述空间组合桁架结构上方设有第一建筑结构，在所述空间组合桁架结构下方设有第二建筑结构，其中所述第二建筑结构为大跨结构。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型实施例第二方面中，所述第一建筑结构包括设置在所述空间组合桁架结构上方的种植屋面和/或排水结构，所述第二建筑结构为跨度大于或者等于20米的大跨结构。

作为一种可选的实施方式，在本实用新型实施例第二方面中，所述空间组合桁架结构中的所述竖腹杆、所述下弦杆结构和所述上弦梁板结构之间形成有空隙，所述第二建筑结构具有设备管线，所述设备管线穿插设置在所述空隙中。

本实用新型实施例提供了一种空间组合桁架结构，具有以下有益效果：

本实用新型的空间组合桁架结构包括位于上方的上弦梁板结构、位于下方的下弦杆结构、以及位于二者之间的竖腹杆。其中，上弦梁板结构采用的是上弦板和上弦梁的结构，利用梁板结构这种框架结构来提高承载能力。同时，位于上弦梁板结构下方的结构则采用桁架的下弦杆结构和竖腹杆结构，且下弦杆结构包括分别沿长跨方向、短跨方向正交设置的第一下弦杆和第二下弦杆，竖杆则设置在正交处，通过这种双向正交的空间桁架结构设计，使得空间组合桁架结构可以实现双向受力。但是相关技术中采用实腹梁结构时则是单向受力，因此在承担相同荷载的情况下，由于上述结构的梁板结构设计、下弦杆双向受力的结构设计，比相应的实腹梁结构承载能力更强，故可以设计成比实腹梁结构厚度更小的空间组合桁架结构。进一步地，在本实用新型中，由于设计成双向受力结构已经大幅提高了空间组合桁架结构的承载能力，故不设置斜腹杆，也能够具有上述结构特性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的一种空间组合桁架结构的剖面示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种空间组合桁架结构的俯视图；

图3是本实用新型实施例提供的空间组合桁架结构的一种变形结构的剖面示意图；

图4是本实用新型实施例提供的空间组合桁架结构的另一种变形结构的剖面示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种建筑的剖面示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

本实用新型实施例提供了一种空间组合桁架结构及建筑，可以在保证承载能力的同时，有效减少整体结构厚度。

以下将结合实施例和附图进行详细描述。

实施例一

本实施例提供一种空间组合桁架结构，请参阅图1和图2，其中，图1为本实施例空间组合桁架结构的剖面图，图2本实用新型实施例空间组合桁架结构的俯视图，如图1所示的空间组合桁架结构可以包括：

上弦梁板结构1，包括上弦板11和上弦梁12，上弦梁12设置在上弦板11下方，且上弦梁12与上弦板11固定连接；

下弦杆结构2，包括多个第一下弦杆21和多个第二下弦杆22，多个第一下弦杆21沿上弦板11的长跨方向平行设置，多个第二下弦杆22沿上弦板11的短跨方向平行设置，长跨方向与短跨方向正交；

其中，关于上弦板11的长跨方向和短跨方向的示意，请参见图2。

竖腹杆3，位于下弦杆结构2和上弦梁板结构1之间，竖腹杆3的上端连接上弦梁12，竖腹杆3的下端连接下弦杆结构2。

本实施例的空间组合桁架结构包括位于上方的上弦梁板结构、位于下方的下弦杆结构、以及位于二者之间的竖腹杆。其中，上弦梁板结构采用的是上弦板和上弦梁的结构，利用梁板结构这种框架结构来提高承载能力。同时，位于上弦梁板结构下方的结构则采用桁架的下弦杆结构和竖腹杆结构，且下弦杆结构包括分别沿长跨方向、短跨方向正交设置的第一下弦杆和第二下弦杆，竖杆则设置在正交处，通过这种双向正交的桁架结构设计，使得空间组合桁架结构可以实现双向受力。但是相关技术中采用实腹梁结构时则是单向受力，因此在承担相同荷载的情况下，由于上述结构的梁板结构设计、下弦杆双向受力的结构设计，比相应的实腹梁结构承载能力更大，故可以设计成比实腹梁结构厚度更小的空间组合桁架结构。进一步地，在本实用新型中，由于设计成双向受力结构已经大幅提高了空间组合桁架结构的承载能力，故不设置斜腹杆，也能够具有上述结构特性；并且，由于可以省去设置斜腹杆，故使得整个空间组合桁架结构的空隙更多，空腹结构的特点更为明显，当建筑(尤其是大跨类建筑)使用该空间组合桁架结构时，可以利用该结构具有较多空隙空间的特点，在这些空隙中自由设置管线等设施。

在一些实施例中，上弦梁12底部埋置有预埋件，竖腹杆3的上端与该预埋件焊接固定；竖腹杆3的下端可以与第一下弦杆21和第二下弦杆22的相交处焊接固定。其中，上弦梁12底部埋置的预埋件可以方便竖腹杆3与上弦梁12的固定连接，竖腹杆3采用焊接与上弦梁12固定，以及与第一下弦杆21和第二下弦杆22的相交处固定，有助于提高空间组合桁架结构的整体稳定性。

进一步的，上弦梁12底部埋置的预埋件可以为预埋钢筋或者预埋型钢。

其中，当上弦梁12底部埋置的预埋件为预埋钢筋时，可以经过配筋计算后，将竖腹杆3与这些预埋钢筋进行焊接固定，以连接竖腹杆3和上弦梁12。当配筋计算较为复杂时，则可以采用其他类型的预埋件，例如预埋型钢，则通常不需要进行复杂的配置计算，因此，本实施例上弦梁12底部埋置的预埋件优先选用预埋型钢，既能够降低计算复杂度，又能够保证良好的连接可靠性。

在一些实施例中，上弦梁板结构1还可以包括边梁13，其中，边梁13可以位于上弦板11的边缘下方，有利于进一步提高空间组合桁架结构承受荷载的能力。

在一些实施例中，在平行于上弦板11的短跨方向的端处，空间组合桁架结构还可以包括斜向设置在上弦梁板结构1和下弦杆结构2之间的斜腹杆4。可选的，斜腹杆4的设置方式可以包括两种方式，分别请参见图3和图4。这种斜向设置在上弦梁板结构1和下弦杆结构2之间的斜腹杆4可以大大增强空间组合桁架结构的抗剪性，从而使得空间组合桁架结构可以承受更大的荷载。可以理解的是，本实施例在不设置斜腹杆的情况下，也能够具有良好的承载能力，只是在短跨方向上设有斜腹杆时，会使整个结构的抗剪切力能力更强，具有更优异的承载性能。

如图3所示，第一个斜腹杆401的下端连接于第一边梁1301和第一个第一下弦杆2101的相交处，第一斜腹杆401的上端连接于第一个竖腹杆301和第一个上弦梁1201的相交处。第二个斜腹杆402的下端连接于第一个竖腹杆301、第一个第一下弦杆2101和第一个第二下弦杆2201的相交处，第二个斜腹杆402的上端连接于第二个竖腹杆302和第二个上弦梁1202的相交处。第三个斜腹杆403的下端连接于第四个竖腹杆304、第四个第一下弦杆2104和第四个第二下弦杆2204的相交处，第三个斜腹杆403的上端连接于第三个竖腹杆303和第三个上弦梁1203的相交处。第四个斜腹杆404的下端连接于第二边梁1302和第五个第一下弦杆2105的相交处，第四个斜腹杆404的上端连接于第四个竖腹杆304和第四个上弦梁1204的相交处。

如图4所示，第一个斜腹杆401的下端连接于第一边梁1201和第一个第一下弦杆2101的相交处，第一个斜腹杆401的上端连接于第一个竖腹杆301和第一个上弦梁1201的相交处。第二个斜腹杆402的下端连接于第二个竖腹杆302、第二个第一下弦杆2102和第二个第二下弦杆2202的相交处，第二个斜腹杆402的上端连接于第一个竖腹杆301和第一个上弦梁1201的相交处。第三个斜腹杆403的下端连接于第三个竖腹杆303、第三个第一下弦杆2103和第三个第二下弦杆2203的相交处，第三个斜腹杆403的上端连接于第四个上弦梁1204和第四个竖腹杆304的相交处。第四个斜腹杆404的下端连接第二边梁1302和第五个第一下弦杆2105的相交处，第四个斜腹杆的上端连接于第四个上弦梁1204和第四个竖腹杆304的相交处。

需要说明的是，斜腹杆的设置方式可以优选图4所示的方式，因为按照图4所示的方式设置斜腹杆时，整个结构的抗剪切力的传递更加方便。

在一些实施例中，第一下弦杆21和第二下弦杆22可以为矩形钢管或者H型钢，上弦板11和上弦梁12共同构成为现浇钢筋混凝土梁板结构，竖腹杆3可以为矩形钢管或圆形钢管。

其中，第一下弦杆21和第二下弦杆22为空间组合桁架结构的主受力结构，其主要涉及到第一下弦杆21和第二下弦杆22的连接问题，由于H型钢的节点连接比较方便，所以，第一下弦杆21和第二下弦杆22可以优选H型钢；此外，由于H型钢的刚度通常比矩形钢管的刚度大，所以，在荷载比较大的情况下，第一下弦杆21和第二下弦杆22采用H型钢可以进一步提高空间组合桁架结构的荷载能力。

进一步的，由于上弦板11和上弦梁12为现浇钢筋混凝土梁板结构，二者无需借助其他组件连接，提高了空间组合桁架结构的稳定性和安装效率。

进一步的，上弦板11的厚度为100mm～150mm，例如上弦板11的厚度为100mm、110mm、120mm、130mm或150mm；上弦梁12的厚度为400mm～700mm，例如为400mm、500mm、600mm或700mm。其中，上弦板11的厚度通常不超过150mm，上弦梁12的厚度通常不超过700mm，这样可以使得空间组合桁架结构的结构厚度不至于过大。

再进一步的，上弦板11的长跨长度与上弦板11的短跨长度的比值小于或者等于1.5，例如为1、1.1、1.2、1.3、1.4或1.5；空间组合桁架结构的厚度与上弦板11的短跨长度之比为1:10-20，例如为1:10，1:12，1:15或者1:18。

实施例二

本实施例提供一种基于上述空间组合桁架结构的建筑。请参阅图5，图5是本实施例建筑的剖面图，如图5所示的建筑可以包括图1和图3所示的空间组合桁架结构，其中，空间组合桁架结构的上方设有第一建筑结构51，空间组合桁架结构的下方设有第二建筑结构52，且该第二建筑结构52为大跨结构。本实施例采用空间组合桁架结构作为第一建筑结构51的承重结构，可以降低承重结构的厚度。

其中，第一建筑结构51例如可以为室外运动场。基于节约用地的考量，当第一建筑结构51设置为室外的运动场地时，可以将室外运动场抬升设计，室外运动场抬升之后所形成的下部空间中设置如游泳馆、室内篮球场、食堂或者报告厅等室内场所的第二建筑结构52。

由于室外运动场通常作为聚集性活动的主要集会场所，在设计时往往需要考虑人员疏散问题，而室内场所在设计时通常需重点考虑视线通透的问题，因此，室外运动场的抬升高度不宜过高，而室内场所的吊顶不宜过低。在室内场所的吊顶高度一定，且可以保证较好的视线通透效果的情况下，采用本实施例中厚度小的空间组合桁架结构作为室外运动场的承重结构，可以有效降低室外运动场的抬升高度，有利于室外运动场的人员疏散。

进一步地，在本实施例中，第一建筑结构51包括设置在空间组合桁架结构上方的种植屋面和/或排水结构，第二建筑结构52为跨度大于或者等于20米的大跨结构。在第一建筑结构51包括种植屋面和/或排水结构时，往往会使得第一建筑结构51的荷载较大，本实施例采用空间组合桁架结构作为第一建筑结构51的承重结构，可以在达到较好的承重效果。

例如当第一建筑结构51为室外的足球运动场时，需要在运动场上铺设草坪等类似种植屋面的结构以及排水结构，这就要求室外运动场需要铺设较厚的覆土以满足种植屋面及排水要求，最终导致室外运动场的荷载往往较大。为了满足较大的荷载要求，相关技术中采用的是实腹梁结构，由于实腹梁结构的厚度本身较大，再加上室外运动场的覆土厚度，会使得室外运动场的高度较高，不利于人员疏散。而在本实施例中，室外运动场的承重结构采用的是厚度较小的空间组合桁架结构，可以在达到较好承重效果的同时，还可以降低室外运动场的高度，解决了室外运动场的人员疏散问题。

进一步地，在本实用新型实施例中，空间组合桁架结构中的竖腹杆3、下弦杆结构2和上弦梁板结构1之间形成有空隙，第二建筑结构52具有设备管线53，设备管线53穿插设置在该空隙中。将第二建筑结构52具有的设备管线53穿插设置在空间组合桁架结构中的空隙中，无需额外占用空间，可以提高空间利用率。

在第一建筑结构51为室外运动场，以及第二建筑结构52为游泳馆、室内篮球场、食堂或者报告厅等室内场所的情况下，若室外运动场的承重结构采用实腹梁结构，室内场所的设备管线往往需要设置在实腹梁结构的下方，在室外运动场的抬升高度一定，且不存在人员疏散问题的情况下，室内场所的吊顶高度通常会较低，影响室内场所的光线通透性，在本实施例中，室外运动场的承重结构采用空间组合桁架结构，使得室内场所的设备管线可以穿插设置在空间组合桁架结构中的空隙中，有利于提高室内场所的吊顶高度，提高光线通透性。此外，由于第一下弦杆和第二下弦杆双向整齐规整，还有利于室内场所的设备管线的检修。

以上对本实用新型实施例公开的一种空间组合桁架结构及建筑进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的原理及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种空间组合桁架结构，其特征在于，包括：

上弦梁板结构，包括上弦板和上弦梁，所述上弦梁设置在所述上弦板下方，且所述上弦梁与所述上弦板固定连接；

下弦杆结构，包括多个第一下弦杆和多个第二下弦杆，所述多个第一下弦杆沿所述上弦板的长跨方向平行设置，所述多个第二下弦杆沿所述上弦板的短跨方向平行设置，所述长跨方向与所述短跨方向正交；

竖腹杆，位于所述下弦杆结构和所述上弦梁板结构之间，所述竖腹杆的上端连接所述上弦梁，所述竖腹杆的下端连接所述下弦杆结构。

2.根据权利要求1所述的空间组合桁架结构，其特征在于，所述上弦梁底埋置有预埋件，所述竖腹杆的上端与所述预埋件焊接固定；所述竖腹杆的下端与所述第一下弦杆和所述第二下弦杆的相交处焊接固定。

3.根据权利要求1所述的空间组合桁架结构，其特征在于，在平行于所述上弦板的短跨方向上，所述空间组合桁架结构还包括斜向设置在所述上弦梁板结构和所述下弦杆结构之间的斜腹杆，所述斜腹杆的上端连接于所述上弦梁和所述竖腹杆的相交处，所述斜腹杆的下端连接于所述第一下弦杆、所述第二下弦杆和所述竖腹杆的相交处。

4.根据权利要求1至3任一项所述的空间组合桁架结构，其特征在于，所述第一下弦杆和所述第二下弦杆为矩形钢管或者H型钢，所述上弦板和所述上弦梁共同构成为现浇钢筋混凝土梁板结构，所述竖腹杆为矩形钢管或圆形钢管。

5.根据权利要求1至3任一项所述的空间组合桁架结构，其特征在于，所述上弦板的厚度为100mm～150mm，所述上弦梁的厚度为400mm～700mm。

6.根据权利要求1至3任一项所述的空间组合桁架结构，其特征在于，所述上弦板的长跨长度与所述上弦板的短跨长度的比值小于或者等于1.5；所述空间组合桁架结构的厚度与所述上弦板的短跨长度之比为1:10-20。

7.一种建筑，其特征在于，所述建筑具有如权利要求1至6任一项所述的空间组合桁架结构。

8.根据权利要求7所述的建筑，其特征在于，在所述空间组合桁架结构上方设有第一建筑结构，在所述空间组合桁架结构下方设有第二建筑结构，其中所述第二建筑结构为大跨结构。

9.根据权利要求8所述的建筑，其特征在于，所述第一建筑结构包括设置在所述空间组合桁架结构上方的种植屋面和/或排水结构，所述第二建筑结构为跨度大于或者等于20米的大跨结构。

10.根据权利要求8或9所述的建筑，其特征在于，所述空间组合桁架结构中的所述竖腹杆、所述下弦杆结构和所述上弦梁板结构之间形成有空隙，所述第二建筑结构具有设备管线，所述设备管线穿插设置在所述空隙中。

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