一种斜柱与大跨度屋盖耦合受力的结构

摘要

本发明涉及一种斜柱与大跨度屋盖耦合受力的结构，减少了大跨度屋盖的厚度，减小了斜柱对整体结构产生的倾覆力矩，增加了斜柱对整体结构的整体刚度贡献，同时还减小了斜柱对基础造成的较大的柱底弯矩和水平力，增加了结构延性，提高了结构的可靠性。

说明书

技术领域

本发明属于结构工程钢结构技术领域，特别涉及一种斜柱与大跨度屋盖耦合受力的结构。

背景技术

随着大跨空间结构的大量兴建，建筑物朝着体型复杂、功能多样的综合性方向发展，建筑师已经不满足于规则的形状、较大的跨度，甚至不满足于仅仅在平面上做文章，考虑立面上的美学效果，从而斜柱构件被大胆的运用，然而斜柱整体结构产生向外的倾覆力矩，削弱了整体结构的整体刚度，同时斜向柱子对基础造成较大的柱底弯矩及水平推力。如何减小斜柱对整体结构产生的倾覆力矩，增加对整体结构的整体刚度贡献，以及减小对基础造成的较大的柱底弯矩和水平力，同时又要保证斜柱安全度，增加延性，提高安全储备，是工程中需要解决的问题。

发明内容

本发明涉及一种斜柱与大跨度屋盖耦合受力的结构，减少了大跨度屋盖的厚度，减小了斜柱对整体结构产生的倾覆力矩，增加了斜柱对整体结构的整体刚度贡献，同时还减小了斜柱对基础造成的较大的柱底弯矩和水平力，增加了结构延性，提高了结构的可靠性。

所述一种斜柱与大跨度屋盖耦合受力的结构由大跨度屋盖、斜柱、直柱组成，所述的大跨度屋盖为大跨度钢桁架，由平面桁架、立体桁架组成，平面桁架包括主桁架、次桁架，立体桁架包括外圈环形立体桁架和内部直跨立体桁架构成，所述环桁架和内部直跨立体桁架均为倒三角立体桁架，所述的外围斜柱由下段型钢混凝土斜柱和上段钢斜柱形成，所述下段型钢混凝土柱长度占整个外围斜柱长度的五分之一，上段钢斜柱占整个外围斜柱长度的五分之四，所述直柱为等截面钢筋混凝土柱。所述大跨度钢桁架与等截面钢筋混凝土直柱通过铰支座相连接，所述大跨度钢桁架与斜柱通过钢支座相连接。所述斜柱和直柱通过大跨屋盖形成了一种斜柱与大跨屋盖耦合受力的结构。所述一种斜柱与大跨度屋盖耦合受力的结构安装顺序为依次建立外围斜柱下段、斜柱上段和直柱以及内部框架结构，随后安装大跨度屋盖，所述内部框架结构和直柱达到强度后方可拆模，所述外环斜柱需在大跨度钢屋盖完全安装完毕后才可拆模。

进一步的，所述铰支座的下耳板与等截面钢筋混凝土柱顶埋件焊接连接，所述铰支座的上耳板与大跨度屋盖环桁架上的下弦杆通过焊接连接，所述上耳板与下耳板通过销轴连接。

进一步的，所述大跨度屋盖的主桁架上弦杆与次桁架上弦杆通过相贯钢节点焊接连接，所述主桁架下弦和次桁架下弦通过相贯钢节点焊接连接。所述主桁架上弦与环桁架上弦通过相贯钢节点焊接连接，所述主桁架下弦与环桁架下弦通过相贯钢接节点焊接连接，所述次桁架上弦与环桁架上弦通过相贯钢节点焊接连接，所述次桁架下弦通过两根圆钢管与环桁架下弦焊接连接。

有益效果

（1）所述斜柱当无大跨度屋盖时，斜柱相当于悬臂斜柱，不能独立承担荷载，对基础造成的较大的柱底弯矩和水平力，对整体结构产生较大的倾覆力矩，同时斜柱柱顶产生较大位移，远大于规范要求的柱顶位移限值。当斜柱和直柱通过大跨屋盖形成了一种斜柱与大跨屋盖耦合受力的结构时，大跨度屋盖给斜柱柱顶形成了一个侧向约束，将斜柱柱顶位移减小到很小，满足规范要求的柱顶位移限值。

使得斜柱对整体结构产生的倾覆力矩大幅度减小，对基础造成的较大柱底弯矩和水平力也相应减小。同时由于大跨度屋盖对斜柱柱顶的侧向约束，使得斜柱能够承担屋面传来的竖向荷载，此时斜柱同时也作为大跨度屋盖的一个支撑点，这种耦合受力状态，使得在直柱和斜柱之间的桁架上下弦杆处于受拉状态，减小了桁架杆件截面和厚度。

（2）所述一种斜柱与大跨度屋盖耦合受力的结构不仅满足了建筑外形要求，还提高了整个结构的安全性和可靠性。

（3）提供标准构造形式，方便工程技术人员使用。

附图说明

图1为斜柱与大跨度屋盖耦合受力的结构局部三维图；

图2为斜柱与大跨度屋盖耦合受力的结构剖面图；

图3为斜柱与大跨度屋盖耦合受力的结构整体三维图；

图4为斜柱与大跨度屋盖耦合受力的结构整体侧视图；

图5铰接支座侧面视图。

各附图中：1平面桁架（主桁架）；2平面桁架（次桁架）；3环桁架；4直跨立体桁架；5大跨度钢屋盖；6斜柱上段；7斜柱下段； 8斜柱；9直柱； 10铰接支座；11固接支座；12圆钢管；13上耳板； 14 下耳板；15销轴；16内部框架结构；

具体实施方式

以某体育场工程为例，来说明本发明的斜柱与大跨度屋盖耦合受力的结构。

首先依次建立外围斜柱下段7、斜柱上段6和直柱9，其中整体平面为椭圆形，周圈斜柱共52根与地面夹角为50°左右，呈发散形，如图示1、图示2、图示3。以及内部框架结构16，如图示4，内部框架结构16和直柱达到强度后方可拆模，外环斜柱8需在大跨度钢屋盖5完全安装完毕后方可拆模。其中斜柱在仅与下部结构单独计算时，将屋盖作为荷载施加于斜柱顶，柱顶位移最大为125mm，当与大跨度屋盖一起整体计算，采取相应措施让斜柱和大跨屋盖耦合受力时，柱顶位移最大为36.3mm。规范规定的柱顶最大水平位移限值为斜柱高的五百分之一，本项目中最大限值为75mm。

随后在斜柱顶上安装固定支座11，然后在固定支座11上安装外围环桁架3，外围环桁架3安装顺序为，两个安装队从体育馆最高点开始安装，由高向低从外围依次对称安装完成。

完成外环桁架安装后，接着在直柱9顶上安装铰支座10，随后在铰支座10上安装直跨立体桁架4。

直跨立体桁架4安装完毕后使用滑移施工方法，依次安装平面桁架的主桁架和次桁架，使得大跨度屋盖5形完整体系。

各隐蔽工程检测完毕后，对斜柱进行拆模，形成斜柱与大跨度屋盖耦合受力的结构。