CN214834033U - 一种新型拓扑优化大跨度悬挑钢桁架结构 - Google Patents

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廖巍崴
游智越
朱臣
俞绍林
张振雨
张海涛
宿茂荣
张金
曹宝珠
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Abstract

本实用新型公开了一种新型拓扑优化大跨度悬挑钢桁架结构,包括有上弦杆和下弦杆,其中在上弦杆和下弦杆之间设置有数种形式交错的腹杆,腹杆的上下端分别与上弦杆和下弦杆相固连,数种形式交错的腹杆之间通过横杆相固连。上弦杆和下弦杆之间两端的腹杆与上弦杆和下弦杆进行垂直固连,上弦杆和下弦杆之间中间的腹杆设置形式有“L”形、“*”形和“X”形,其中在“*”形的上敞口内设置有三角形的加强杆,在“X”形的上敞口内设置有两条垂直和一条倾斜的加强杆。有益效果:能够大量节省钢材的同时又能够保持桁架结构力学性能的优越性,精细化的节点设计更能体现拓扑优化大跨度悬挑钢桁架结构的可行性。

Description

一种新型拓扑优化大跨度悬挑钢桁架结构
技术领域
本实用新型涉及一种悬挑钢桁架结构,特别涉及一种新型拓扑优化大跨度悬挑钢桁架结构。
背景技术
目前,大跨度悬挑钢桁架结构自身具有自重轻,强度和韧性好,施工周期短,机械化程度高,以及良好的抗震、抗风等优势被广泛使用,还具有满足超大跨度、超高空间和综合性功能需求。由于计算手段的进步和施工水平的不断提高,大跨钢桁架结构的设计、施工技术比较成熟,但也存在不少问题,如用钢量大,节点设计不够精细,这两个问题极大地限制了在相关工程中大跨度悬挑钢桁架结构的使用范围。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决目前使用的大跨度悬挑钢桁架结构存在的用钢量大以及节点设计不够精细的问题,而提供的一种新型拓扑优化大跨度悬挑钢桁架结构。
本实用新型提供的新型拓扑优化大跨度悬挑钢桁架结构包括有上弦杆和下弦杆,其中在上弦杆和下弦杆之间设置有数种形式交错的腹杆,腹杆的上下端分别与上弦杆和下弦杆相固连,数种形式交错的腹杆之间通过横杆相固连。
上弦杆和下弦杆之间两端的腹杆与上弦杆和下弦杆进行垂直固连,上弦杆和下弦杆之间中间的腹杆设置形式有“L”形、“*”形和“X”形,其中在“*”形的上敞口内设置有三角形的加强杆,在“X”形的上敞口内设置有两条垂直和一条倾斜的加强杆。
上弦杆和下弦杆之间腹杆的上下两端分别与上弦杆和下弦杆进行焊接固连。
横杆与腹杆之间也进行焊接固连。
本实用新型的制作原理如下:
本实用新型提供的新型拓扑优化大跨度悬挑钢桁架结构中的构件均采用Q355B形工字钢,节点连接使用刚性节点焊接连接,上弦杆和下弦杆尺寸均为H700x600x30x40,横杆尺寸为H600x200x12x18,腹杆尺寸有两种,一种尺寸为H400x400x26x30,另一种尺寸为H600x600x36x40。设置悬挑跨度为25m,高度10m(中层设置横杆)。构件布置基于拓扑优化结果进行布置,上弦杆和下弦杆与腹杆成30-60度角,靠固定端区域横杆处设置两个焊接节点,靠悬臂端区域上弦杆和下弦杆与腹杆成40-50度角,靠悬臂端相邻的腹杆以及腹杆与横杆焊接连接形成整体结构。
上述杆件布置,均来自于有限元分析中的拓扑优化结果,根据拓扑优化的结果进行腹杆布置,这不仅避免了用钢量大的问题,又能够保持其优越的力学性能,受力构件均采用焊接连接。
本实用新型的有益效果:
本实用新型提供的新型拓扑优化大跨度悬挑钢桁架结构,在装配式相关结构中能够被大量的应用及推广,尤其是在大型钢结构工程中。本实用新型提供的钢桁架结构能够大量节省钢材的同时又能够保持桁架结构力学性能的优越性,也能有效地防止大跨度钢桁架结构的构件失稳问题,精细化的节点设计更能体现拓扑优化大跨度悬挑钢桁架结构的可行性。
附图说明
图1为本实用新型所述的悬挑钢桁架结构整体结构示意图。
上图中的标注如下:
1、上弦杆2、下弦杆3、腹杆4、横杆5、加强杆。
具体实施方式
请参阅图1所示:
本实用新型提供的新型拓扑优化大跨度悬挑钢桁架结构包括有上弦杆1和下弦杆2,其中在上弦杆1和下弦杆2之间设置有数种形式交错的腹杆3,腹杆4的上下端分别与上弦杆1和下弦杆2相固连,数种形式交错的腹杆3之间通过横杆4相固连。
上弦杆1和下弦杆2之间两端的腹杆3与上弦杆1和下弦杆2进行垂直固连,上弦杆1和下弦杆2之间中间的腹杆3设置形式有“L”形、“*”形和“X”形,其中在“*”形的上敞口内设置有三角形的加强杆5,在“X”形的上敞口内设置有两条垂直和一条倾斜的加强杆5。
上弦杆1和下弦杆2之间腹杆3的上下两端分别与上弦杆1和下弦杆2进行焊接固连。
横杆4与腹杆3之间也进行焊接固连。
本实用新型的制作原理如下:
本实用新型提供的新型拓扑优化大跨度悬挑钢桁架结构中的构件均采用Q355B形工字钢,节点连接使用刚性节点焊接连接,上弦杆1和下弦杆2尺寸均为H700x600x30x40,横杆4尺寸为H600x200x12x18,腹杆3尺寸有两种,一种尺寸为H400x400x26x30,另一种尺寸为H600x600x36x40。设置悬挑跨度为25m,高度10m(中层设置横杆4)。构件布置基于拓扑优化结果进行布置,上弦杆1和下弦杆2与腹杆3成30-60度角,靠固定端区域横杆4处设置两个焊接节点,靠悬臂端区域上弦杆1和下弦杆2与腹杆3成40-50度角,靠悬臂端相邻的腹杆3以及腹杆3与横杆4焊接连接形成整体结构。
上述杆件布置,均来自于有限元分析中的拓扑优化结果,根据拓扑优化的结果进行腹杆3布置,这不仅避免了用钢量大的问题,又能够保持其优越的力学性能,受力构件均采用焊接连接。

Claims (4)

1.一种新型拓扑优化大跨度悬挑钢桁架结构,其特征在于:包括有上弦杆和下弦杆,其中在上弦杆和下弦杆之间设置有数种形式交错的腹杆,腹杆的上下端分别与上弦杆和下弦杆相固连,数种形式交错的腹杆之间通过横杆相固连。
2.根据权利要求1所述的一种新型拓扑优化大跨度悬挑钢桁架结构,其特征在于:所述的上弦杆和下弦杆之间两端的腹杆与上弦杆和下弦杆进行垂直固连,上弦杆和下弦杆之间中间的腹杆设置形式有“L”形、“*”形和“X”形,其中在“*”形的上敞口内设置有三角形的加强杆,在“X”形的上敞口内设置有两条垂直和一条倾斜的加强杆。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型拓扑优化大跨度悬挑钢桁架结构,其特征在于:所述的上弦杆和下弦杆之间腹杆的上下两端分别与上弦杆和下弦杆进行焊接固连。
4.根据权利要求1所述的一种新型拓扑优化大跨度悬挑钢桁架结构,其特征在于:所述的横杆与腹杆之间也进行焊接固连。
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