CN219241015U - 一种大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系 - Google Patents
一种大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，包括主楼结构、屋面结构和立面结构；屋面结构和立面结构与主楼结构在楼层位置连接；屋面结构包括长方向的屋面主受力拱和短方向的屋面网格梁；屋面网格梁连接屋面主受力拱；立面结构包括立面主受力拱和分区吊挂的吊柱；吊柱上端与立面主受力拱相连，下端竖向释放；立面结构的最顶上的立面主受力拱与屋面结构的最边缘的屋面主受力拱连接。与现有技术相比，本实用新型对于屋面和立面具有较大拱度、天然抗侧刚度大的建筑，可获得更准确的计算结果和更经济的结构形式，结构整体刚度更好，能够减小结构变形、降低对幕墙及围护结构的不利影响、降低屋面和立面主结构的跨度和截面。
Description
技术领域
本实用新型涉及建筑结构技术领域，尤其是涉及一种大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系。
背景技术
随着社会的发展和建筑技术的飞速进步，人们对建筑的要求已不仅仅是满足生存的基本需求和生产的需要，而对建筑有了更高层次的要求，如对造型、空间、效果的要求。现在建筑的复杂性越来越高，越来越多的建筑具有复杂的立面和屋面，给结构设计带来很大的挑战。目前建筑结构行业对于此类建筑的结构处理手法通常为以承受人类进行商业活动、运营功能等荷载的塔楼作为主体结构，以展示外观和提升建筑效果的屋面和外立面作为附属结构，主体结构的刚度往往比附属结构要大很多，在这种情况下假设附属结构完全依附于主体结构，附属结构的荷载会往主体结构传递，但是主体结构的荷载不会往附属结构传递。这种简化的设计方法实际上是一种近似方法，要求的是主体结构的刚度远大于附属结构(超过10倍以上)，同时并不能适用一些特殊的造型。尤其是对于屋面和立面具有较大拱度、天然抗侧刚度大的建筑，这种简化的设计方法存在结构整体刚度较差、易产生结构变形、不利于幕墙及围护结构等缺陷。
因此，亟需一种大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，以适用于对于屋面和立面具有较大拱度、天然抗侧刚度大的建筑。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，屋面结构和立面结构整体设计，布置统一，与主体楼面结构在层间位置局部设置连接，保证整体受力，结构可靠、稳定性强，结构设计精度更高，对于屋面和立面具有较大拱度、天然抗侧刚度大的建筑，可以获得更准确的计算结果和更经济的结构形式，结构整体刚度更好，能够减小结构变形，能够降低对幕墙及围护结构的不利影响，能够降低屋面和立面主结构的跨度和截面，综合提高建筑结构的经济性。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
本实用新型的目的是提供一种大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，包括主楼结构、屋面结构和立面结构；所述屋面结构和立面结构均与所述主楼结构在楼层位置连接；所述屋面结构包括长方向的屋面主受力拱和短方向的屋面网格梁；所述屋面网格梁连接屋面主受力拱，以保证拱的侧向稳定性；所述立面结构包括立面主受力拱和分区吊挂的吊柱；所述吊柱的上端与立面主受力拱相连，下端竖向释放，保证荷载向上传递到立面顶拱、立面主拱；所述立面结构的最顶上的立面主受力拱与所述屋面结构的最边缘的屋面主受力拱连接。
进一步地，所述主楼结构的结构为钢框架。
进一步地，所述主楼结构在楼层位置分别与屋面主受力拱和立面主受力拱刚性连接。
进一步地，所述主楼结构在楼层位置分别与屋面主受力拱和立面主受力拱通过连接件刚性连接。
进一步地，所述屋面主受力拱的数量不少于两道，根据计算确定。
进一步地，所述立面结构包括布置形式统一的正立面和背立面。
进一步地，正立面的立面主受力和背立面的立面主受力拱均不少于1道，根据计算确定。
进一步地，所述屋面网格梁之间通过拉杆联系，以保持稳定。
进一步地，所述屋面结构为拱形；所述屋面结构拱矢高和跨度的比值不小于1/8。
进一步地，所述立面结构为拱形；所述立面结构拱矢高和跨度的比值不小于1/8。
进一步地，所述吊柱为立面幕墙吊柱。
上述大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系的设计方法包括如下步骤：
S1、进行主体结构计算分析，确定主楼结构布置和截面；
S2、整体模型计算，确定屋面主受力拱和立面主受力拱截面；
S3、进行抗震和抗风设计，优化主楼结构框架柱的截面；
S4、核算整体结构构件强度、刚度、稳定、抗震性能及施工过程参数等；
S5、进行连接节点设计和验算。
上述大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系的施工方法包括如下步骤：
S1、逐层安装楼结构，其中与屋面主受力拱和立面主受力拱有连接的一跨范围结构先不安装；
S2、安装立面结构，并同步安装与立面相连的主楼结构，但保留竖向变形调节空间；
S3、安装屋面结构，并同步安装与屋面相连的主楼结构，但保留竖向变形调节空间；
S4、屋面结构和立面结构卸载；
S5、将屋面主受力拱和立面主受力拱与主楼结构连接部位安装锁紧。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
1)本实用新型的大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，适用性强，对于屋面和立面具有较大拱度、天然抗侧刚度大的建筑，可以获得更准确的计算结果和更经济的结构形式。
2)本实用新型的大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，结构整体刚度更好，减小结构变形，降低对幕墙及围护结构的不利影响。
3)本实用新型的大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，降低屋面和立面主结构的跨度和截面，综合提高建筑结构的经济性。
4)本实用新型的大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，建筑效果好，屋面和立面一体化布置，得到完整的外立面效果，同时采用该体系可以减小主楼框架柱截面，对于高烈度地区的效益更明显。
附图说明
图1为本实用新型的实施例中大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系的结构示意图。
图2为本实用新型的实施例中大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系的爆炸图。
图3为本实用新型的实施例中大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系的屋面结构的结构示意图。
图4为本实用新型的实施例中大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系的立面结构的结构示意图。
图5为本实用新型的实施例中立面主受力拱结合做法示意图。
图6为本实用新型的实施例中屋面主受力拱、立面主受力拱和主楼结构连接节点示意图。
图中标号所示：
1、屋面结构，2、立面结构，3、主楼结构，4、屋面边拱，5、屋面主拱，6、屋面网格梁，7、吊柱，8、立面主拱，9、吊柱，10、立面顶拱，11、异形截面，12、铸钢节点，13、连接件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本技术方案中如未明确说明的部件型号、材料名称、连接结构等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。
下面结合具体实施例，对本实用新型的内容做进一步的详细说明。
实施例
如图1～6所示，本实施例提供一种大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，包括主楼结构3、屋面结构1和立面结构2；主楼结构3的结构为钢框架，主楼结构3在楼层位置分别与屋面主受力拱和立面主受力拱通过连接件13刚性连接(图6中以立面主拱8与主楼结构3的连接为例，其它屋面主受力拱、立面主受力同理)。屋面结构1为拱形，屋面结构1拱矢高和跨度的比值为1/4；立面结构2为拱形，立面结构2拱矢高和跨度的比值为1/5。
屋面结构1包括长方向的屋面主受力拱和短方向的屋面网格梁6；本实施例中，共设置5道屋面主受力拱，包括2道屋面边拱4和3道屋面主拱5，屋面边拱4是最边缘的屋面主受力拱；屋面网格梁6连接屋面边拱4和屋面主拱5，以保证拱的侧向稳定性；屋面网格梁6之间通过拉杆7联系，以保持稳定。
立面结构2立面包括布置形式统一的正立面和背立面；正立面和背立面均包括立面主受力拱和分区吊挂的吊柱9；本实施例中，正立面的立面主受力和背立面的立面主受力拱均包括1道立面顶拱10和2道立面主拱8，立面顶拱10是最顶上的立面主受力拱；吊柱9的上端与立面顶拱10、立面主拱8连接，下端竖向自由释放，保证荷载向上传递到立面顶拱10、立面主拱8。
立面结构2的最顶上的立面主受力拱与屋面结构的最边缘的屋面主受力拱连接，即屋面边拱4和立面顶拱10在中间距离较近位置合为一道异形截面11，在距离较远的位置分为两道截面，过渡位置采用铸钢节点12，焊接连接。
上述大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系的设计方法包括如下步骤：
S1、进行主体结构计算分析，确定主楼结构3布置和截面；
S2、整体模型计算，确定屋面主受力拱(屋面边拱4和屋面主拱5)和立面主受力(立面顶拱10和立面主拱8)拱截面；
S3、进行抗震和抗风设计，优化主楼结构3框架柱的截面；
S4、核算整体结构构件强度、刚度、稳定、抗震性能及施工过程参数等；
S5、进行连接节点设计和验算。
上述大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系的施工方法包括如下步骤：
S1、逐层安装楼结构3，其中与屋面主受力拱(屋面边拱4和屋面主拱5)和立面主受力(立面顶拱10和立面主拱8)有连接的一跨范围结构先不安装；
S2、安装立面结构2，并同步安装与立面相连的主楼结构3，但仅通过腹板螺栓进行初步连接，保留竖向变形调节空间；
S3、安装屋面结构1，并同步安装与屋面相连的主楼结构3，但保留竖向变形调节空间；
S4、屋面结构1和立面结构2卸载；
S5、将屋面主受力拱和立面主受力拱与主楼结构3连接部位通过连接件13进行焊接固定，安装锁紧。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，所述大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系包括主楼结构(3)、屋面结构(1)和立面结构(2)；其特征是，
所述屋面结构(1)和立面结构(2)均与所述主楼结构(3)在楼层位置连接；
所述屋面结构(1)包括长方向的屋面主受力拱和短方向的屋面网格梁(6)；所述屋面网格梁(6)连接屋面主受力拱；
所述立面结构(2)包括立面主受力拱和分区吊挂的吊柱(9)；所述吊柱(9)的上端与立面主受力拱相连，下端竖向释放；
所述立面结构(2)的最顶上的立面主受力拱与所述屋面结构的最边缘的屋面主受力拱连接。
2.根据权利要求1所述的一种大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，其特征在于，所述主楼结构(3)的结构为钢框架。
3.根据权利要求1所述的一种大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，其特征在于，所述主楼结构(3)在楼层位置分别与屋面主受力拱和立面主受力拱刚性连接。
4.根据权利要求1所述的一种大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，其特征在于，所述主楼结构(3)在楼层位置与屋面主受力拱和立面主受力拱分别通过连接件(13)刚性连接。
5.根据权利要求1所述的一种大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，其特征在于，所述屋面主受力拱的数量不少于两道。
6.根据权利要求1所述的一种大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，其特征在于，所述立面结构(2)包括布置形式统一的正立面和背立面。
7.根据权利要求1所述的一种大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，其特征在于，正立面的立面主受力和背立面的立面主受力拱均不少于1道。
8.根据权利要求1所述的一种大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，其特征在于，所述屋面网格梁(6)之间通过拉杆(7)联系。
9.根据权利要求1所述的一种大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，其特征在于，所述屋面结构(1)为拱形；
所述屋面结构(1)拱矢高和跨度的比值不小于1/8。
10.根据权利要求1所述的一种大跨度拱形屋面、立面和主楼组合受力的结构体系，其特征在于，所述立面结构(2)为拱形；
所述立面结构(2)拱矢高和跨度的比值不小于1/8。
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