CN214531431U - 一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架 - Google Patents

一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架,包括张弦梁组件和装配于张弦梁组件两侧的悬挑桁架组件;所述张弦梁组件包括两根呈弧形结构的张弦梁主梁,两根张弦梁主梁之间横向装配有多根张弦梁主梁撑杆,两根张弦梁主梁的左右两端分别设置有能够连接在同一平面上的两个支撑连接架;两个支撑连接架的两侧分别固设于悬挑桁架组件;本实用新型结构简单,设计巧妙,通过张弦梁组件和悬挑桁架组件之间的组合屋架是对建筑屋面的新型设计,增加了柱外上空的屋盖区域,同时张弦梁与悬挑桁架之间又以支座为支点相互借力,节约了材料,满足现代建筑发展需要,是一种新型的屋架组合体系。

Description

一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架
技术领域
本实用新型属于建筑施工装置技术领域,具体涉及一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架。
背景技术
随着社会的日益发展,在自我私有空间逐步扩大的同时,公共建筑空间如文化馆体育馆剧院等一些建筑的需求也与日剧增,这些需求使得建筑结构体系不断挖掘,特别是无柱大空间屋盖结构,越来越备受人们的关注,传统的建筑体系不再能满足人类需求,传统的大空间屋盖结构仅仅只对柱内的空间结构如跨度高度等方面研究与应用,往往忽略柱外侧空间区域的利用。
近年来,随着我国经济建设的需求和人们生活的水平的提高,建筑体系越来越向高层,大空间,大跨度方向发展,但现有结构体系单一,大多数是纯张弦梁,纯桁架的应用,虽然能满足安全、经济和高效等问题,但缺少艺术性元素和美感,没有将结构资源整合利用,发挥应有的作用。
针对上述技术问题,需要进行改进。
实用新型内容
本实用新型是为了克服现有技术中的缺陷,提供一种结构简单,设计巧妙,增大了屋盖系统的面积,提升了建筑体系空间利用率,节约了材料,满足现代建筑发展需要的张弦梁与悬挑桁架组合屋架及施工方法。
为了达到以上目的,本实用新型所采用的技术方案是:一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架,包括张弦梁组件和装配于张弦梁组件两侧的悬挑桁架组件;所述张弦梁组件包括两根呈弧形结构的张弦梁主梁,两根张弦梁主梁之间横向装配有多根张弦梁主梁撑杆,两根张弦梁主梁的左右两端分别设置有能够连接在同一平面上的两个支撑连接架;两个支撑连接架的两侧分别固设于悬挑桁架组件。
作为本实用新型的一种优选方案,两根张弦梁主梁自其中部向其两侧的截面尺寸渐缩收窄;多根张弦梁主梁撑杆分别设为相互平行的多根矩形杆。
作为本实用新型的一种优选方案,所述张弦梁主梁与张弦梁主梁撑杆固定连接,一体成型。
作为本实用新型的一种优选方案,还包括张弦梁拉索装置,张弦梁拉索装置位于张弦梁组件底部,张弦梁拉索装置的两端分别连接支撑连接架底部。
作为本实用新型的一种优选方案,所述张弦梁拉索装置包括至少两根拉索撑杆、连接在拉索撑杆底部的张弦梁拉索;张弦梁拉索的两端布设于支撑连接架底部,拉索撑杆布设于张弦梁主梁撑杆底部。
作为本实用新型的一种优选方案,所述悬挑桁架组件包括下弦杆、上弦杆和腹杆;下弦杆与上弦杆平行布设,腹杆垂直固设于下弦杆与上弦杆的外端,下弦杆与上弦杆的内侧固设于支撑连接架上。
作为本实用新型的一种优选方案,所述下弦杆与上弦杆中部垂直固设有定位板,定位板两侧对称布设有斜板。
作为本实用新型的一种优选方案,所述腹杆、下弦杆、上弦杆、定位板和斜板固定连接,一体成型。
作为本实用新型的一种优选方案,所述腹杆、下弦杆、上弦杆、定位板和斜板均为H型钢。
作为本实用新型的一种优选方案,所述支撑连接架包括顶板、支撑板和支座立杆;顶板呈弧形结构,与张弦梁主梁的弧形角度相一致,顶板的一端固设于两根张弦梁主梁连接处,顶板的另一端固设于支座立杆顶端,支撑板呈弧形结构,支撑板的一端固设于顶板端部,支撑板的另一端固设于支座立杆的底部。
本实用新型的有益效果是:
1.本实用新型结构简单,设计巧妙,通过张弦梁组件和悬挑桁架组件之间的组合屋架是对建筑屋面的新型设计,增加了柱外上空的屋盖区域,同时张弦梁与悬挑桁架之间又以支座为支点相互借力,节约了材料,满足现代建筑发展需要,是一种新型的屋架组合体系;
2.本实用新型的张弦梁与悬挑桁架的组合屋架是为了克服屋盖面积的局限性,特别是组合屋架的悬挑桁架部分,增大了屋盖系统的面积,提升了建筑体系空间利用率,又注入了建筑元素的艺术性和美感;
3.本实用新型的张弦梁和悬挑桁架的组合体系具有构造简洁,传力明确,自重轻,跨度大,施工效率高等特点,同时具有刚性杆和柔性拉索两种材料的相结合的优势,效益明显,是一种新型的组合屋架;
4.本实用新型设置的张弦梁拉索装置,使张弦梁和悬挑桁架之间的影响更趋平衡,受力更加明确,增强结构的刚度及受力能力;可以承受竖向压力及反向风压力,增强结构反向荷载的作用,并可使结构体量保持在较低水平,建筑造型更加轻盈灵巧;结构新颖独特,易于加工、运输及施工简捷方便;
5.本实用新型设置的悬挑桁架组件,保证张弦梁组件上的多根张弦梁主梁撑杆处于张弦梁主梁平面内两侧结构的侧向约束之下,从而保证张弦梁主梁施工时其平面稳定性,保证了其施工阶段的结构刚度,缩短了结构整体施工工期,具备良好的经济效益。
附图说明
图1是本实用新型的侧视图;
图2是本实用新型的俯视图;
图3是本实用新型A向局部放大图;
图中附图标记:张弦梁拉索1,张弦梁主梁2,张弦梁主梁撑杆3,拉索撑杆4,支座立杆5,腹杆6,下弦杆7,上弦杆8,张弦梁组件10,悬挑桁架组件20,定位板21,斜板22,支撑连接架30,顶板31,支撑板32,张弦梁拉索装置40。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型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实用新型中的具体含义。
实施例:
如图1-3所示,一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架,包括净跨54米的张弦梁组件10和装配于张弦梁组件10两侧两榀净跨5米的悬挑桁架组件20;张弦梁组件10包括两根呈弧形结构的张弦梁主梁2,张弦梁主梁2为矩形杆(截面其规格600×200×14×14);两根张弦梁主梁2之间横向装配有多根张弦梁主梁撑杆3,张弦梁主梁撑杆3为矩形杆(截面其规格为600×200×14×14);两根张弦梁主梁2的左右两端分别设置有能够连接在同一平面上的两个支撑连接架30;两个支撑连接架30的两侧分别固设于悬挑桁架组件20。
本实用新型结构简单,设计巧妙,通过张弦梁组件和悬挑桁架组件之间的组合屋架是对建筑屋面的新型设计,增加了柱外上空的屋盖区域,同时张弦梁与悬挑桁架之间又以支座为支点相互借力,节约了材料,满足现代建筑发展需要,是一种新型的屋架组合体系。
具体的,两根张弦梁主梁2自其中部向其两侧的截面尺寸渐缩收窄;其能够进一步增加结构内的使用空间;张弦梁主梁2可以承受竖向压力及反向风压力,增强结构反向荷载的作用;多根张弦梁主梁撑杆3分别设为相互平行的多根矩形杆。
本实用新型的张弦梁与悬挑桁架的组合屋架是为了克服屋盖面积的局限性,特别是组合屋架的悬挑桁架部分,增大了屋盖系统的面积,提升了建筑体系空间利用率,又注入了建筑元素的艺术性和美感。
张弦梁主梁2与张弦梁主梁撑杆3固定连接,一体成型;提高了张弦梁组件10的结构强度和整体牢固性,进一步保证了使用安全。
一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架,还包括张弦梁拉索装置40,张弦梁拉索装置40位于张弦梁组件10底部,张弦梁拉索装置40的两端分别连接支撑连接架30底部;本实用新型设置的张弦梁拉索装置,使张弦梁和悬挑桁架之间的影响更趋平衡,受力更加明确,增强结构的刚度及受力能力;可以承受竖向压力及反向风压力,增强结构反向荷载的作用,并可使结构体量保持在较低水平,建筑造型更加轻盈灵巧;结构新颖独特,易于加工、运输及施工简捷方便;
具体的,张弦梁拉索装置40包括至少两根拉索撑杆4、连接在拉索撑杆4底部的张弦梁拉索1;张弦梁拉索1的两端布设于支撑连接架30底部,拉索撑杆4布设于张弦梁主梁撑杆3底部;其中,张弦梁拉索撑杆4为圆管型,截面其规格为φ140×8;张弦梁拉索1采用φ95高钒索,抗拉强度等级为1670Mpa。
悬挑桁架组件20包括下弦杆7、上弦杆8和腹杆6;下弦杆7与上弦杆8平行布设,腹杆6垂直固设于下弦杆7与上弦杆8的外端,下弦杆7与上弦杆8的内侧固设于支撑连接架30上;本实用新型设置的悬挑桁架组件,保证张弦梁组件上的多根张弦梁主梁撑杆处于张弦梁主梁平面内两侧结构的侧向约束之下,从而保证张弦梁主梁施工时其平面稳定性,保证了其施工阶段的结构刚度,缩短了结构整体施工工期,具备良好的经济效益。
具体的,下弦杆7与上弦杆8中部垂直固设有定位板21,定位板21两侧对称布设有斜板22;腹杆6、下弦杆7、上弦杆8、定位板21和斜板22固定连接,一体成型;提高了悬挑桁架组件20的结构强度和整体牢固性,进一步保证了使用安全。
腹杆6、下弦杆7、上弦杆8、定位板21和斜板22均为H型钢。其中,上弦杆8下弦杆7的规格为:400×150×8×8,腹杆6的规格为:120×80×6×6)。
支撑连接架30包括顶板31、支撑板32和支座立杆5;顶板31呈弧形结构,与张弦梁主梁2的弧形角度相一致,顶板31的一端固设于两根张弦梁主梁2连接处,顶板31的另一端固设于支座立杆5顶端,支撑板32呈弧形结构,支撑板32的一端固设于顶板31端部,支撑板32的另一端固设于支座立杆5的底部;其中,支座立杆5为为矩形杆,其规格为:500×500×35×35。
本实用新型的张弦梁和悬挑桁架的组合体系具有构造简洁,传力明确,自重轻,跨度大,施工效率高等特点,同时具有刚性杆和柔性拉索两种材料的相结合的优势,效益明显,是一种新型的组合屋架。
一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架中,具体施工步骤包括,张弦梁主要采用地面正拼方式;先完成辅助拼装工具胎架焊接,胎架一般按照4米为宜间距沿张弦梁拟拼装的方向摆放并稳定基础,利用25t的小型吊机搬运张弦梁和悬挑桁架各构件,辅助构件的拼装组装。张弦梁组装时先组装张弦梁主梁2,张弦梁主梁撑杆3和支座立杆5,单元构件拼成整体,再组装张弦梁拉索撑杆4和张弦梁拉索1,组装完成后,检查各杆件之间的结构是否对准,高强螺栓是否拧紧,确认无误后开始张弦梁地面拉索初张拉至索力设计值60%。起重机械通过试吊拼装初张拉完成的张弦梁,整体吊装至屋面固定。继续拼装悬挑桁架,拼装时,依旧利用辅助工具胎架,先拼装悬挑桁架下弦杆7和悬挑桁架上弦杆8,再拼装悬挑桁架的中间腹杆6,最后吊装、固定安装至张弦梁两侧,开始张弦梁拉索空中二次张拉至索力设计值105%,最终形成一种张弦梁与悬挑桁架的组合屋架。
具体施工方法概述:场地平整→张弦桁架地面拼装→张弦梁拉索地面初张拉→张弦梁吊装→悬挑桁架拼装→悬挑桁架吊装安装→张弦梁拉索空中最终张拉→屋面结构安装。
具体施工步骤:
施工准备;
1.1临时水电,采用三相五线制架设施工用电线路,设置夜间施工照明灯具。根据现场用水量的需求接好水管,保证混凝土养护满足需求。
1.2场地需求,平整张弦梁和悬挑桁架拼装场地,并能承受张弦梁和悬挑桁架自重及起重吊车承载力要求。
1.3施工机械,张弦梁吊装采用起重机SAC2600型2台,悬挑桁架采用QY130型起重机1台,构件拼装采用起重机QY25型25t2台,满足使用要求。张弦梁预应力拉索采用穿心式液压千斤顶YCW-70B型2台及配套工具,满足张弦梁拉索张拉要求。NB-350型焊机,用于钢结构构件之间焊接。其它辅助工具等。
具体的是,一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架的施工方法,包括以下步骤:
步骤一,场地平整,拼装组合屋架的场地应先利用机械平整压实,中间铺设300mm的碎石,最上层浇筑300mm的厚C30带钢筋的混凝土层。保证场地坚实能承受张弦梁和桁架拼装时的自重及起重吊车起重要求。
步骤二,张弦桁架地面拼装,提前进场的钢构件质量检验合格后运输到准备的拼装场地进行拼装,利用25t的小型吊机和胎架作为张弦梁拼装时的辅助工具,吊机辅助构件搬运,胎架防止张弦梁因自重大而发生内部或局部沉降变形,作为支撑点,拼装时,胎架按照张弦梁长度以4米间距为宜稳定摆放,利用25t小型吊机将张弦梁主梁和张弦梁撑构件从梁中沿梁端依次均衡拼装,再将张弦梁两侧的支座立杆安装在张弦梁两端,各构件之间均通过高强螺栓连接。最后安装张弦梁拉索和拉索撑杆,安装拉索时利用放索盘、地滚和卷扬机将成盘的张弦梁拉索展开挂至张弦梁两端,再将拉索撑杆安装在拉索与张弦梁主梁撑杆和拉索之间。
步骤三,张弦梁拉索地面初张拉;将已拼装好的张弦梁准备预应力拉索张拉,拉索采用1670MPa的高钒索,张拉前,检查各杆件之间的结构是否对及及高强螺栓是否拧紧,张拉采用穿心式液压千斤顶YCW-70B型2台及配套工具1端张拉,张拉过程中检查各个构件变化是否正常。为了保证吊装时的刚度,防止构件内部应力变化不使张弦梁结构发生变化,采用有限元分析软件SAP2000V22.0.0,考虑结构具有非线性效应,计算中考虑拉索预应力和P-△效应的影响,确定地面初张拉应至拉索设计值的60%为宜,不能超张拉,施工张拉采用索力控制为主,变形控制及撑杆垂直度控制为辅。施工张拉完毕后索力偏差不大于5%,拉索撑杆垂直度偏差不大于1/200。
步骤四,张弦梁吊装;张弦梁整重量为45t,地面初张拉完成后,张弦梁吊装采用起重机SAC2600型2台大吨位汽车吊双机抬吊,起重机的高度和位置保证不大于额定起重量的75%,起吊点位根据专业空间钢结构系统MIDASGen软件分析。吊装过程中控制好两台大型机械的协同作业,张弦梁起吊前应进行试吊,起吊的速度应均匀缓慢,张弦梁支座立杆安装在柱顶抗震支座前应提升超过抗震支座顶位置约300-500mm,然后将张弦梁支座立杆缓慢降至柱顶抗震支座,安装对位应以定位轴线为准,进行临时固定。临时固定稳妥后,摘去起重机吊钩,在测量工的测量监视下,利用千斤顶、倒链以及楔子等对其的轴线偏差以及标高偏差进行校正,最后将支座立杆与抗震支座焊接,焊接时采用NB-350型焊机,多层多道施焊,形成最终固定,焊接结束进行修补、打磨和UT实验。
步骤五,悬挑桁架拼装;继续在平整场地上进行两侧5米长的悬挑桁架的拼装,桁架拼装时采用卧式拼装法,拼装时利用25t的小型吊机和胎架作为张弦梁拼装时的辅助工具,拼装时,胎架以4米间距为宜稳定摆放,拼装时先拼装悬挑桁架的上弦杆和下弦杆,最后安装中间腹杆,构件连接采用焊接方式连接,焊接时采用NB-350型焊机,多层多道施焊,形成最终固定,焊接结束进行修补、打磨和UT实验。
步骤六,悬挑桁架吊装安装;单侧悬挑桁架单榀重量为2t,起吊时采用QY130型起重机,张弦梁两侧先后起吊,起重机械将悬挑桁架吊装时张弦梁支座立杆的外侧,利用高强螺栓进行临时固定,临时固定稳妥后,摘去起重机吊钩,在测量工的测量监视下,利用倒链及楔子等对其的轴线偏差以及标高偏差进行校正,最后将悬挑桁架与张弦梁支座立杆最终固定。
步骤七,张弦梁拉索空中最终张拉;悬挑桁架最后固定完成后,进行张弦梁空中最终张拉,为防止后续屋架上部檩条屋面板的重量对组合屋架的安装后的影响,通过有限元分析软件SAP2000V22.0.0,考虑结构具有非线性效应,计算中考虑拉索预应力和P-△效应的影响,确定最后拉索的张拉值超张拉拉索设计值得5%,张拉时,采用穿心式液压千斤顶YCW-70B型2台及配套工具一端张拉,空中借助采用悬挂式操作平台,拉索张拉控制采用以力控为主、形控为辅的原则,主要控制索力,在预应力达到的基础上控制跨中竖向变形。张拉过程中应该严格检测各构件的变形情况,防止不可逆的变形,直至张拉至拉索设计值的105%。
步骤八,屋面结构安装;重复上述步骤一到步骤七工序,组成张弦梁与悬挑桁架的组合屋架群,每跨内的檩条随每榀组合屋架吊装完成先后安装,最后安装屋面板马道等构件,完成整个屋面系统组装,并对外漆损伤构件进行防腐防火面漆补漆处理。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现;因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
尽管本文较多地使用了图中附图标记:张弦梁拉索1,张弦梁主梁2,张弦梁主梁撑杆3,拉索撑杆4,支座立杆5,腹杆6,下弦杆7,上弦杆8,张弦梁组件10,悬挑桁架组件20,定位板21,斜板22,支撑连接架30,顶板31,支撑板32,张弦梁拉索装置40等术语,但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (10)

1.一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架,其特征在于:包括张弦梁组件(10)和装配于张弦梁组件(10)两侧的悬挑桁架组件(20);所述张弦梁组件(10)包括两根呈弧形结构的张弦梁主梁(2),两根张弦梁主梁(2)之间横向装配有多根张弦梁主梁撑杆(3),两根张弦梁主梁(2)的左右两端分别设置有能够连接在同一平面上的两个支撑连接架(30);两个支撑连接架(30)的两侧分别固设于悬挑桁架组件(20)。
2.根据权利要求1所述的一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架,其特征在于:两根张弦梁主梁(2)自其中部向其两侧的截面尺寸渐缩收窄;多根张弦梁主梁撑杆(3)分别设为相互平行的多根矩形杆。
3.根据权利要求2所述的一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架,其特征在于:所述张弦梁主梁(2)与张弦梁主梁撑杆(3)固定连接,一体成型。
4.根据权利要求3所述的一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架,其特征在于:还包括张弦梁拉索装置(40),张弦梁拉索装置(40)位于张弦梁组件(10)底部,张弦梁拉索装置(40)的两端分别连接支撑连接架(30)底部。
5.根据权利要求4所述的一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架,其特征在于:所述张弦梁拉索装置(40)包括至少两根拉索撑杆(4)、连接在拉索撑杆(4)底部的张弦梁拉索(1);张弦梁拉索(1)的两端布设于支撑连接架(30)底部,拉索撑杆(4)布设于张弦梁主梁撑杆(3)底部。
6.根据权利要求1所述的一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架,其特征在于:所述悬挑桁架组件(20)包括下弦杆(7)、上弦杆(8)和腹杆(6);下弦杆(7)与上弦杆(8)平行布设,腹杆(6)垂直固设于下弦杆(7)与上弦杆(8)的外端,下弦杆(7)与上弦杆(8)的内侧固设于支撑连接架(30)上。
7.根据权利要求6所述的一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架,其特征在于:所述下弦杆(7)与上弦杆(8)中部垂直固设有定位板(21),定位板(21)两侧对称布设有斜板(22)。
8.根据权利要求7所述的一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架,其特征在于:所述腹杆(6)、下弦杆(7)、上弦杆(8)、定位板(21)和斜板(22)固定连接,一体成型。
9.根据权利要求8所述的一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架,其特征在于:所述腹杆(6)、下弦杆(7)、上弦杆(8)、定位板(21)和斜板(22)均为H型钢。
10.根据权利要求5或9所述的一种张弦梁与悬挑桁架组合屋架,其特征在于:所述支撑连接架(30)包括顶板(31)、支撑板(32)和支座立杆(5);顶板(31)呈弧形结构,与张弦梁主梁(2)的弧形角度相一致,顶板(31)的一端固设于两根张弦梁主梁(2)连接处,顶板(31)的另一端固设于支座立杆(5)顶端,支撑板(32)呈弧形结构,支撑板(32)的一端固设于顶板(31)端部,支撑板(32)的另一端固设于支座立杆(5)的底部。
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