一种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖及构成方法技术

本发明专利技术涉及一种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖及构成方法，落地立体拱桁架组合包括两组三角落地立体拱桁架，两组三角落地立体拱桁架沿中心定位点中心对称，交汇并刚性连接形成六角星结构，落地立体拱桁架组合内部形成六边形空间，六边形空间外侧的六个角内均设有外边界单层网壳

【技术实现步骤摘要】
一种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖及构成方法


[0001]本专利技术属于结构工程
，尤其涉及一种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖及构成方法
。

技术介绍

[0002]大跨度桁架屋盖体系是由多榀单向或多向桁架结构连接组成的结构体系，具有自重轻
、
跨度大和承载力高等优点，广泛应用于机场航站楼
、
体育场馆等大跨空间功能的大型公共建筑以及涉及大跨度室内空间功能的建筑楼层中
。
[0003]立体拱桁架结构是桁架结构体系中的一类特例，主要通过空间构造形式组成立体桁架结构，相比平面桁架结构具有更大的抗弯刚度，更适合作为大跨度楼屋盖主体承载结构；而拱形形式，则可有效地将竖向荷载转换为桁架弦杆构件的轴力作用，承载力更高；拱桁架的落地支承形式，可有效实现弧形屋面造型和桁架体系的整体性
。
因而合理有效的立体拱桁架结构弧形设置
、
数量以及落地支承形式是整体体系承载性能的一个重要因素
。
[0004]由于建筑入口边界造型和功能需要，立体拱桁架往往需要设置为斜立面形式，可实现空间跨度的进一步扩展，但同时引起侧向稳定性较弱，对整体桁架体系的稳定承载造成影响，采用平面弧形桁架结构对相邻拱桁架进行刚性连接可构成整体受力模式
。
因而合理有效的落地拱立体拱桁架与平面弧形桁架结构的连接和布置，是保证整体桁架承载的重要因素
。
[0005]此外，立体拱桁架大跨屋盖体系存在节点连接构造复杂
、
部件构成复杂以及承载性能和刚度等问题，因此合理有效的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖的结构形式设计及构成方案也是保证其承载性能和正常使用的一个重要因素
。
[0006]综上所述，研究一种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖的形式及设计方法，以适用于底部多向大跨空间
、
屋面多向弧形曲面和入口边界结构的多角组合落地支承建筑造型屋盖结构体系设计及承载是十分必要的
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖及构成方法
。
[0008]这种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖，包括主体结构和辅助结构；主体结构包括落地立体拱桁架组合和环向平面弧形桁架组合；辅助结构包括屋盖径向连接钢梁
、
外边界单层网壳和中心单层网壳；
[0009]落地立体拱桁架组合包括两组三角落地立体拱桁架，两组三角落地立体拱桁架沿中心定位点中心对称，交汇并刚性连接形成六角星结构，落地立体拱桁架组合内部形成六边形空间，六边形空间外侧的六个角内均设有外边界单层网壳；
[0010]环向平面弧形桁架组合包括外环平面弧形桁架和内环平面弧形桁架，两者沿环向呈交错旋转角布置；外环平面弧形桁架设于落地立体拱桁架组合内部的六边形空间，内环
平面弧形桁架设于外环平面弧形桁架内；环向平面弧形桁架组合范围内设有屋盖径向连接钢梁，作为侧向支撑构件，与平面弧形桁架正交布置；内环平面弧形桁架内侧设有中心单层网壳；
[0011]环向平面弧形桁架位于落地多拱立体桁架组合内侧，构成核心支撑构架，作为整体体系的主体结构；外边界单层网壳位于落地立体拱桁架组合的落地交汇处，包括环向多侧对称布置的多个外边界单层网壳；中心单层网壳为斜交布置构成网格状单层网壳结构
。
[0012]作为优选，三角落地立体拱桁架由三榀弧形倒三角立体拱桁架绕中心定位点旋转角度阵列布置，同一三角落地立体拱桁架中相邻两榀弧形倒三角立体拱桁架在立体桁架落地端汇交相连
。
[0013]作为优选，弧形倒三角立体拱桁架的斜立面倾斜角为
50
～
80
°
，相邻立体桁架落地端的水平间距为
100
～
150m
，弧形倒三角立体拱桁架中部最高处立面高度为
20
～
30m
；单榀弧形倒三角立体拱桁架高度为跨度的
1/25
～
1/20
，立体拱桁架上弦拱和立体拱桁架下弦拱的截面从中部向两侧为变截面逐渐减小的形式
。
[0014]作为优选，外环平面弧形桁架和两组三角落地立体拱桁架中的一组刚性连接，六边形空间内在径向上从外向内设有数榀外环平面弧形桁架；每榀外环平面弧形桁架的两端分别连接相邻两榀弧形倒三角立体拱桁架
。
[0015]作为优选，最内侧的三榀外环平面弧形桁架形成三角形空间，内环平面弧形桁架设于三角形空间内，数榀内环平面弧形桁架两端连接三角形空间边缘相邻的最内侧两榀外环平面弧形桁架
。
[0016]作为优选：外环平面弧形桁架和内环平面弧形桁架的高度根据跨度的
1/25
～
1/20、
对应连接处立体拱桁架高度的较大者进行确定；平面弧形桁架的高度大于对应连接处立体拱桁架高度时，两端边坡收缩至连接处立体拱桁架的高度进行连接
。
[0017]作为优选，屋盖径向连接钢梁设于外环平面弧形桁架组合之间和位于内环平面桁架组合之间，屋盖连接钢梁两端为铰接连接；外环平面弧形桁架之间的屋盖径向连接钢梁包括外环上弦钢梁和外环下弦钢梁，外环下弦钢梁的布置间隔大于外环上弦钢梁；内环平面弧形桁架之间的屋盖径向连接钢梁包括内环上弦钢梁和内环下弦钢梁，内环上弦钢梁和内环下弦钢梁的布置间隔相等
。
[0018]作为优选，外边界单层网壳包括径向外边界网壳钢梁和环向外边界网壳钢梁，每个外边界单层网壳的俯视平面均呈三角形，外边界单层网壳端部连接落地立体拱桁架组合的上弦层；径向外边界网壳钢梁为贯通设置，环向外边界网壳钢梁为分段刚接连接设置
。
[0019]作为优选：中心单层网壳位于整体体系的中部区域，包括径向中心网壳钢梁和环向中心网壳钢梁；中心单层网壳的边界端部连接至内环平面弧形桁架，形成封闭屋盖结构体系
。
[0020]这种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖的构成方法，包括以下步骤：
[0021]S1、
绕中心定位点旋转角度阵列布置两组三角落地立体拱桁架，形成六角星结构；
[0022]S2、
在六边形空间内设置外环平面弧形桁架，外环平面弧形桁架两端刚性连接同组三角落地立体拱桁架内的相邻两榀弧形倒三角立体拱桁架；
[0023]S3、
在最内侧的三榀外环平面弧形桁架形成的三角形空间内设置内环平面弧形桁架，内环平面弧形桁架两端刚性连接相邻的最内侧两榀外环平面弧形桁架；外环平面弧形
桁架和内环平面弧形桁架共同构成主体结构；
[0024]S4、
组装外环平面弧形桁架之间的屋盖径向连接钢梁和内环平面弧形桁架之间的屋盖径向连接钢梁；
[0025]S5、
在六边形空间外侧的六个角内设置外边界单层网壳；在内环平面桁架组合内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖，其特征在于，包括主体结构和辅助结构；主体结构包括落地立体拱桁架组合和环向平面弧形桁架组合；辅助结构包括屋盖径向连接钢梁
、
外边界单层网壳和中心单层网壳；落地立体拱桁架组合包括两组三角落地立体拱桁架，两组三角落地立体拱桁架沿中心定位点
(29)
中心对称，交汇并刚性连接形成六角星结构，落地立体拱桁架组合内部形成六边形空间，六边形空间外侧的六个角内均设有外边界单层网壳；环向平面弧形桁架组合包括外环平面弧形桁架和内环平面弧形桁架，两者沿环向呈交错旋转角布置；外环平面弧形桁架设于落地立体拱桁架组合内部的六边形空间，内环平面弧形桁架设于外环平面弧形桁架内；环向平面弧形桁架组合范围内设有屋盖径向连接钢梁，作为侧向支撑构件，与平面弧形桁架正交布置；内环平面弧形桁架内侧设有中心单层网壳；环向平面弧形桁架位于落地多拱立体桁架组合内侧，构成核心支撑构架，作为整体体系的主体结构；外边界单层网壳位于落地立体拱桁架组合的落地交汇处，包括环向多侧对称布置的多个外边界单层网壳；中心单层网壳为斜交布置构成网格状单层网壳结构
。2.
根据权利要求1所述的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖，其特征在于，三角落地立体拱桁架由三榀弧形倒三角立体拱桁架绕中心定位点
(29)
旋转角度阵列布置，同一三角落地立体拱桁架中相邻两榀弧形倒三角立体拱桁架在立体桁架落地端
(6)
汇交相连
。3.
根据权利要求2所述的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖，其特征在于，弧形倒三角立体拱桁架的斜立面倾斜角为
50
～
80
°
，相邻立体桁架落地端
(6)
的水平间距为
100
～
150m
，弧形倒三角立体拱桁架中部最高处立面高度为
20
～
30m
；单榀弧形倒三角立体拱桁架高度为跨度的
1/25
～
1/20
，立体拱桁架上弦拱
(1)
和立体拱桁架下弦拱
(2)
的截面从中部向两侧为变截面逐渐减小的形式
。4.
根据权利要求2所述的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖，其特征在于，外环平面弧形桁架和两组三角落地立体拱桁架中的一组刚性连接，六边形空间内在径向上从外向内设有数榀外环平面弧形桁架；每榀外环平面弧形桁架的两端分别连接相邻两榀弧形倒三角立体拱桁架
。5.
根据权利要求4所述的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖，其特征在于，最内侧的三榀外环平面弧形桁架形成三角形空间，内环平面弧形桁架设于三角形空间内，数榀内环平面弧形桁架两端连接三角形空间边缘相邻的最内侧两榀外环平面弧形桁架
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王震，叶俊，杨学林，赵阳，瞿浩川，全冠，许翔，
申请(专利权)人：浙大城市学院，
类型：发明
国别省市：