一种大跨度双向张弦梁与多支点管桁架混合连接结构

摘要

本发明公开了一种大跨度双向张弦梁与多支点管桁架混合连接结构，包括：多榀管桁架，在相邻两榀管桁架之间设置多榀横向张弦梁，管桁架和横向张弦梁的顶部和底部分别设置能够连接在同一平面上的第一支撑点和第二支撑点，管桁架的中部设置第三支撑点；还包括：多榀着力连接在管桁架上的纵向张弦梁和多根连杆，纵向张弦梁或连杆与管桁架或横向张弦梁分别在水平面上的投影交角范围在70°-75°之间。本发明的大跨度双向张弦梁与多支点管桁架混合连接结构，不但能承受反向荷载的作用，而且可使结构体量保持在较低水平；纵向张弦梁辅助横向张弦梁共同受力，使张弦梁的受力更加平衡，增强了结构的刚度及受力能力；结构新颖独特，易于加工、运输及施工简捷方便。

说明书

技术领域

本发明涉及工程领域，尤其涉及一种大跨度双向张弦梁与多支点管桁架混合连接结构。

背景技术

张弦梁因体系简单高效，结构形式多样，受力直接明确等优点被广泛的应用，但现有的张弦梁也存在如下的技术缺陷：无法承受反向荷载的作用。现有设计大跨度的张弦结构往往都应用在轻质屋面，一旦有反向的风荷载作用，就会使大跨度的张弦结构便得很脆弱。因此，一般的张弦结构都配有抗风拉索或配重，这一方面增加了建筑物的施工难度，另一方面造成结构的使用空间受限或造价增加。

传统的管桁架具有造型美观大方、简洁明快的特点，但相比于管桁架而言，其存在结构体量大、影响使用空间等问题。申请人将传统的张弦梁和管桁架进行结构改良，充分发挥各自结构的优势，可使建筑结构在造型、使用空间、造价、施工难度、制造及运输中达到平衡。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种大跨度双向张弦梁与多支点管桁架混合连接结构，不但能承受反向荷载的作用，而且可使结构体量保持在较低水平；增强了结构的刚度及受力能力；结构新颖独特，易于加工、运输及施工简捷方便。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种大跨度双向张弦梁与多支点管桁架混合连接结构，包括：多榀用以承受竖向压力及反向风压力的管桁架，在相邻两榀管桁架之间设置用以承受竖向压力的多榀横向张弦梁，管桁架和横向张弦梁的顶部和底部分别设置能够连接在同一平面上的第一支撑点和第二支撑点，管桁架的中部设置第三支撑点；还包括：多榀着力连接在管桁架上的纵向张弦梁和多根连杆，纵向张弦梁或连杆与管桁架或横向张弦梁分别在水平面上的投影交角范围在70°-75°之间；管桁架、横向张弦梁、纵向张弦梁以及连杆中的任意两构件之间设置用以对其间进行稳固的交叉拉杆。

其中，管桁架和横向张弦梁之间，及任意两榀横向张弦梁之间设置单根钢管；管桁架、横向张弦梁及单根钢管接连的整体为一呈弓状的曲面。

其中，纵向张弦梁包括：分别与多榀管桁架和多榀横向张弦梁交叉连接的用以辅助横向张弦梁共同受力的第一纵向张弦梁、第二纵向张弦梁以及第三纵向张弦梁。

其中，第三支撑点中的至少一个支撑点着力连接在第一纵向张弦梁、第二纵向张弦梁或第三纵向张弦梁上。

其中，多根连杆分别设为相互平行的多根钢管。

其中，交叉拉杆通过锚件连接在管桁架、横向张弦梁、纵向张弦梁以及连杆中的任意两构件上，锚件具有至少一个连接节点。

其中，横向张弦梁包括：第一受压钢管；连接在第一受压钢管上的第一撑杆；以及连接在第一撑杆之间及第一受压钢管和第一撑杆之间的第一受拉钢绞线。

其中，纵向张弦梁包括：第二受压钢管；连接在第二受压钢管上的第二撑杆；以及连接在第二撑杆之间及第二受压钢管和第二撑杆之间的第二受拉钢绞线。

其中，管桁架自其中部向其两侧的截面尺寸渐缩收窄。

其中，纵向张弦梁或连杆与管桁架或横向张弦梁分别在水平面上的投影交角为73°。

本发明所提供的大跨度双向张弦梁与多支点管桁架混合连接结构，由于在管桁架之间设置用以承受竖向压力的多榀横向张弦梁，纵向张弦梁与横向张弦梁横纵交错布置并辅助其共同受力，减小了横向张弦梁构件的截面和撑杆的高度，增加建筑内使用空间的面积；通过设置纵向张弦梁与横向张弦梁在水平面上的投影交角，使横纵张弦梁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；所设置的较少数量的管桁架（横向受力构件的三分之一）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。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，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是本发明实施例大跨度双向张弦梁与多支点管桁架混合连接结构的整体结构示意图。

图2是本发明实施例一的结构示意图。

图3是本发明实施例一的横纵张弦梁的结构示意图。

图4是本发明实施例一的管桁架的截面结构示意图。

图5是本发明实施例一的横向张弦梁的截面结构示意图。

图6是本发明实施例一的纵向张弦梁的截面结构示意图。

图7是本发明实施例二第一视角的结构示意图。

图8是本发明实施例二第二视角的结构示意图。

图9是本发明实施例二中锚件的结构示意图。

图10是本发明实施例如图9所示A-A方向的截面示意图。

图11是本发明实施例如图9所示B-B方向的截面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合参见图1-图6，为本发明大跨度双向张弦梁与多支点管桁架混合连接结构的实施例一。

如图1所示，本实施例中的大跨度双向张弦梁与多支点管桁架混合连接结构，包括：多榀管桁架1，本实施例中管桁架1设为6榀，其之间通过多个支撑点等距排列，管桁架1的作用是用以承受竖向压力及反向风压力。

在相邻两榀管桁架1之间设置多榀横向张弦梁2，本实施例中，相邻两榀管桁架1之间分别设有2榀横向张弦梁2，整体设为10榀。两榀管桁架1间包含两榀横向张弦梁2在内的四横向构件两两距离设置相等，形成稳定的用以承受竖向压力的结构件。

进一步的，管桁架1和横向张弦梁2的顶部和底部分别设置能够连接在同一平面上的第一支撑点T1和第二支撑点T2，管桁架1的中部设置第三支撑点T3；通过对第一支撑点T1、第二支撑点T2以及第三支撑点T3的紧固支撑，使多榀管桁架1和多榀横向张弦梁2间呈现弓状的曲面，形成独特外凸曲面造型。具体实施时，管桁架1可以使用多根呈弓状的钢管搭接而成，两端的第一支撑点T1、第二支撑点T2可以使用支座的结构形式，第三支撑点T3可以使用支撑柱的结构形式。管桁架1和横向张弦梁2形成该曲面框架的横向结构，且管桁架1所设置的数量仅为横向受力构件的三分之一，使结构体量保持在较低水平，建筑造型更加轻盈灵巧。

请进一步参见图2，本实施例大跨度双向张弦梁与多支点管桁架混合连接结构还包括：多榀着力连接在管桁架1上的纵向张弦梁3和多根连杆4，本实施例中的纵向张弦梁3设为3榀，依次紧固在管桁架1设置第三支撑点T3的附近，每榀纵向张弦梁3都与多榀横向张弦梁2形成横纵布置的预应力结构。连杆4排布在纵向张弦梁3的周围及管桁架1的底部，连杆4与纵向张弦梁3形成该曲面框架的纵向结构。

本实施例中，纵向张弦梁3或连杆4与管桁架1或横向张弦梁2分别在水平面上的投影交角α的范围在70°-75°之间，例如：可以设置为70°、71°、72°、73°、74°以及75°不等。其中：由于传统横纵布置的张弦梁都采用垂直相交的结构，纵向张弦梁的拉力会影响横向张弦梁的受力，反之横向张弦梁的拉力也会影响纵向张弦梁的受力，使得结构的受力很难协调。本实施例中采用纵向张弦梁3或连杆4与管桁架1或横向张弦梁2相斜交的结构，也就是横向构件与纵向构件间水平投影交角α为非垂直的结构，可以将双向张弦梁间的内力影响降到最小，使结构受力更加平衡。

进一步的，在管桁架1、横向张弦梁2、纵向张弦梁3以及连杆4中的任意两构件之间设置交叉拉杆5。例如在管桁架1与纵向张弦梁3间、横向张弦梁2与连杆4间、管桁架1与连杆4间等等，交叉拉杆5的作用是对两构件进行稳固。

结合参见图3，为横纵张弦梁相“斜交”的结构示意图，进一步的，纵向张弦梁3包括：分别与多榀管桁架1和多榀横向张弦梁2交叉连接的用以辅助横向张弦梁共同受力的第一纵向张弦梁3a、第二纵向张弦梁3b以及第三纵向张弦梁3c。该三道纵向张弦梁3a、3b及3c在管桁架1上的分布位置请参见图4，为本实施例中管桁架的截面结构示意图，其中，三道纵向张弦梁3a、3b及3c分别排布在第三支撑点T3的附近，而第三支撑点T3的一个支撑点着力连接在第二纵向张弦梁3b上。也就是说，根据不同的结构强度及施工难度，第三支撑点T3可以有一个或多个支撑点着力连接在任一道纵向张弦梁3a、3b或3c上，用以增强纵向张弦梁3辅助受力的作用。

进一步，管桁架1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；管桁架1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。

本实施例中纵向张弦梁3或连杆4与管桁架1或横向张弦梁2分别在水平面上的投影交角为73°。经受力分析，该横向构件与纵向构件间水平投影交角为73°时，横向张弦梁2与纵向张弦梁3之间的内力影响为最低值，可以充分发挥横向张弦梁2用以承受竖向压力及纵向张弦梁3辅助横向张弦梁2共同受力的作用。

优选的，多根连杆4分别设为相互平行的多根钢管。

请进一步参见图5，为本实施例中横向张弦梁的截面结构示意图，其中：横向张弦梁2包括：第一受压钢管21，其为一与管桁架1走向相同的单根钢管，也可以是其它刚性结构；

连接在第一受压钢管21上的第一撑杆22，其设为相平行的三根钢管；以及

连接在第一撑杆22之间及第一受压钢管21和第一撑杆22之间的第一受拉钢绞线23。本实施例中的，第一受拉钢绞线23只起到受拉作用，呈直线状。由于第一受拉钢绞线23截面小，总体观感轻盈漂亮，进一步增大结构内使用空间；并且也易于制造、运输及施工。

请进一步参见图6，为本实施例中纵向张弦梁的截面结构示意图，其中：纵向张弦梁3包括：第二受压钢管31，其为一与管桁架1及第一受压钢管21相交的单根钢管，其也可以是其它刚性结构；

连接在第二受压钢管31上的第二撑杆32；以及

连接在第二撑杆32之间及第二受压钢管31和第二撑杆32之间的第二受拉钢绞线33。其中，纵向张弦梁3能够起到与横向张弦梁2相同的功用。纵向张弦梁3与横向张弦梁2横纵交错布置并辅助其共同受力，减小了横向张弦梁2构件的截面和撑杆的高度，增加建筑内使用空间的面积；通过设置纵向张弦梁3与横向张弦梁2在水平面上的投影交角α，使横纵张弦梁2，3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。

结合参见图7-图11，为本发明大跨度双向张弦梁与多支点管桁架混合连接结构的实施例二。

结合参见图7、图8所示，本实施例与上述实施例一的不同之处在于：管桁架1和横向张弦梁2之间，及任意两榀横向张弦梁2之间设置单根钢管，使得管桁架1、横向张弦梁2及单根钢管接连的整体为一呈弓状的曲面。单根钢管能够进一步提升结构承受竖向压力的能力，增强结构的刚度。

以下对设置在管桁架1、横向张弦梁2、纵向张弦梁3以及连杆4中的任意两构件之间的交叉拉杆5进行详细说明。

交叉拉杆5是结构的辅助件，对管桁架1、横向张弦梁2及纵向张弦梁3等主受力构件起到稳定的作用，其与主构件的链接是通过锚具50连接的，参见图9。

优选的，锚件50具有一个或两个连接节点用以与交叉拉杆5连接，参见图10，为两个连接节点的结构，而图11显示的为一个连接节点的结构。

本实施例中的纵向张弦梁3或连杆4与管桁架1或横向张弦梁2也采用相斜交的结构，也就是其间在水平面上的投影交角α为非垂直的结构，投影交角范围在70°-75°之间，其可以使横纵双向张弦梁间的内力影响降到较低的水平，使结构受力更加平衡。

本实施例大跨度双向张弦梁与多支点管桁架混合连接结构的其它实施方式中，可以在多榀横向张弦梁2和多榀纵向张弦梁3之间的屋面铺设双层夹胶玻璃或压型钢板（图未示），形成屋面系统。

实施本发明的大跨度双向张弦梁与多支点管桁架混合连接结构，具有如下有益效果：由于在管桁架之间设置用以承受竖向压力的多榀横向张弦梁，纵向张弦梁与横向张弦梁横纵交错布置并辅助其共同受力，减小了横向张弦梁构件的截面和撑杆的高度，增加建筑内使用空间的面积；通过设置纵向张弦梁与横向张弦梁在水平面上的投影交角，使横纵张弦梁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；所设置的较少数量的管桁架（横向受力构件的三分之一）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。