[发明专利]平板网架子结构圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构

说明书

技术领域

本发明涉及建筑业空间结构领域，具体地说是一种适用于超大跨度屋盖的平板网架子结构圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构。

背景技术

随着社会的发展，大跨空间结构必然要向超大跨度发展。双层圆柱面网壳结构是目前大跨度空间结构中应用比较广泛的一种结构形式，而这种双层圆柱面网壳结构随着跨度的进一步增大会出现一些不可避免的问题，如采用5m以内的通常长度杆件时，结构会因厚跨比太小而易导致整体失稳；而杆件过长时，因内力过大而易导致压杆失稳，以及由此而引起的用钢量增大等。有文献分析表明，增加层数对提高结构整体工作性能的作用并不明显，更重要的是采用多层形式以突破内力的限制来增加结构跨度是不可行的，反而使杆件与节点急剧增加，节点因连接的杆件过多而使得加工构造更加复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种超大跨度的平板网架子结构圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构。以实现有效突破杆件大内力及压杆稳定与结构整体稳定的限制，又能减少用钢量、降低工程造价。

本发明的技术方案是：包括主体结构和布置于主体结构中的子结构两级，其特征在于，所述主体结构是由横向与纵向立体桁架相互交叉构成网格尺寸为10～30m的圆柱面型大网格结构，所述子结构为普通双层平板网架，子结构以四角点支承或周边多点支承的方式内嵌于大网格中，形成一种大网格套小网格的结构形式。

所述立体桁架由两根平行上弦杆、一根下弦杆构成三角形断面，在两上弦杆之间设有若干根横杆与斜撑杆，在上弦杆与下弦杆之间设有腹杆。

所述横向与纵向立体桁架通过焊接空心球节点连接，每个交叉区包括四个上弦节点和一个下弦节点。

所述横杆与相邻横杆的间距与两平行上弦杆的间距相等，构成正方形上弦网格，所述斜撑杆设在每两根横杆之间的上弦正方形网格内。以保持上弦网格的稳定性。

所述立体桁架的上、下弦杆、腹杆、横杆与斜撑杆均为圆钢管，各杆件之间通过相贯节点焊接连接。

本发明这种大网格套小网格的结构形式，能有效地克服压杆失稳的问题，可大幅度提高结构的整体刚度与稳定性、避免压杆失稳。立体桁架内部各杆件之间通过相贯节点焊接连接，可避免采用任何连接件。整个结构的载荷由相对比较稀疏而宏大的主体结构承担，每个子结构只承担相应大网格范围内的荷载，因而子结构内部杆件基本可按最小构造要求配置，节省了用钢量，降低了工程造价。另外，立体桁架与平板网架子结构均可在工厂制作加工而成为数量很少的基本部件，然后运至现场组装而成整体结构，将大大减少现场安装工作量、缩短施工工期。可适用于150～200m的超大跨度空间网壳屋盖结构。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为三角形截面立体桁架梁示意图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为立体桁架交叉区构造示意图；

图6为实施例1子结构以四角点支承方式内嵌于大网格示意图；

图7为图6的A-A剖视图；

图8为实施例2子结构以周边多点支承方式内嵌于大网格示意图；

图9为图8的B-B剖视图。

具体实施方式

实施例1：

结合图1和图2：

整个结构由主体结构I和布置于主体结构中的子结构II两级构成，所述主体结构I是一种由横向立体桁架1与纵向立体桁架2交叉构成的圆柱面大网格结构，其大网格尺寸为10～30m，所述子结构为普通双层平板网架，内嵌于大网格中，形成一种大网格套小网格的结构形式，整个结构的载荷由相对比较稀疏而宏大的主体结构承担。

结合图3和图4：横向立体桁架1与纵向立体桁架2均由两根平行上弦杆3、一根下弦杆4构成三角形断面，在上弦杆与下弦杆之间设有腹杆5，在两上弦杆之间设有若干根横杆6，相邻两根横杆的间距与两平行上弦杆3的间距相等，构成正方形上弦网格，所述斜撑杆7设在每两根横杆之间的上弦正方形网格内。以上所述上弦杆3、下弦杆4、腹杆5、横杆6与斜撑杆7均为圆钢管；腹杆、横杆与斜撑杆均采用相贯节点直接焊在上下弦杆上。

结合图5：横向立体桁架1与纵向立体桁架2通过焊接空心球节点连接，每个交叉区包括四个上弦节点8和一个下弦节点9。

结合图6和图7：本实施例的子结构II以四角点10支承方式内嵌于主体结构I的大网格中。

实施例2：

结合图8和图9：本实施例与实施例1不同的是：本实施例的子结构II以周边多点11支承方式内嵌于主体结构I的大网格中。