[发明专利]一种多层悬挑钢结构及其构成方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程建筑结构领域，更详细的说是一种悬挑多层钢结构及其构成方法。

背景技术

伴随着我国城市化发展进程，尤其在我国北上广深等国际型的大城市，都出现了严重的“楼挤人”态势，从而变得城市不再宜居；人们渴望拥有足够的地面空间，从而出现了较多悬挑结构的建筑构想。还有一种现象，随着城市地下轨道交通不断繁忙，地铁振动会对居民以及对振动敏感建筑造成较大影响，如：精密仪器实验室、博物馆等建筑，在频繁的地铁振动下，精密仪器和馆藏文物的安全性都不能得到保障；为了躲避地铁影响，也要满足建筑面积，一些建筑为不得不悬挑于地铁之上，比如成都博物馆。但是，一般悬挑结构的刚度仅为简支结构刚度的1/8，相同的荷载作用下，悬挑结构变形会大大增加，结构冗余度也不高，悬挑结构的安全性也难于保证。

发明内容

针对上面的问题，本发明的目的就是提供一种多层悬挑钢结构，用于建筑结构中实现水平向空中伸展的建筑效果和扩展建筑使用面积的功能需求。

为实现本发明的目的，本发明的方案为一种多层悬挑钢结构，包括底层悬挑桁架结构、中层楼盖结构、屋顶网格结构、端部网格结构、外侧竖向网格结构、主体立柱、竖向联系杆件、水平联系杆件及节点；

底层悬挑桁架结构、中层楼盖结构、屋顶网格结构之间固定连接有竖向联系杆件，构成巨型空腹桁架；

主体立柱垂直伸入建筑基础，其沿远离悬挑方向至少设置两列，底层悬挑桁架结构和中层楼盖结构的主受力构件均至少伸至远离悬挑方向的第一列主体立柱和第二列主体立柱处，并与其经过的主体立柱固定连接；

底层悬挑桁架结构位于第一列主体立柱和第二列主体立柱之间固定设置有桁架根部杆件，桁架根部杆件与第一列主体立柱和第二列主体立柱固定连接；

外侧竖向网格结构底部支撑于建筑基础上，通过水平联系杆件及节点与底层悬挑桁架结构、中层楼盖结构连接；

端部网格结构与底层悬挑桁架结构及中层楼盖结构通过水平联系杆件及节点连接；将端部网格结构沿竖向固定连接两个外侧竖向网格结构。

作为优选，在悬挑区内部的一个或多个楼层，平行于端部网格结构方向，设置有斜杆，与中层楼盖结构的楼层杆件或屋顶网格结构的杆件组成平面桁架。

作为优选，外侧竖向网格结构的网格形式可以为三角形、四边形、五边形或六边形。

作为优选，屋顶网格结构可以为多边形网格结构，也可以为正交的主次梁结构。

作为优选，屋顶网格结构可以连接到主体立柱上。

作为优选，屋顶网格结构与外侧竖向网格结构和端部网格结构相连接。

本发明还公开了多层悬挑钢结构的构成方法，按如下步骤依次构成：

第一步 安装主体立柱；

第二步 安装底层悬挑桁架结构、中层楼盖结构、屋顶网格结构，三者之间设置若干竖向联系杆件，以底层悬挑桁架结构为支撑端，支撑中层楼盖结构和屋顶网格结构；

第三步 桁架初步卸载后安装桁架根部杆件；

第四步 安装外侧竖向网格结构；

第五步 桁架卸载完成后安装外侧竖向网格结构与底层悬挑桁架结构、中层楼盖结构及屋顶网格结构之间的水平联系杆件及节点；

第六步 安装端部网格结构。

本发明具有如下有益效果：

(1) 提出了一种多层悬挑钢结构，通过设置多重承力体系，增强了悬挑结构的整体性，提高了悬挑结构的安全冗余度，不仅能够实现更大悬挑跨越，也提升了悬挑结构的经济性；

(2) 提出了一种多层悬挑钢结构的构成方法，通过设置合理的构成步骤和安装顺序，减小了结构体系内部不协调应力，能够进一步优化结构杆件截面，进而减小构件截面，提高结构安全性。

附图说明

图1为多层悬挑钢结构立体图；

图2为多层悬挑钢结构俯视图；

图3为多层悬挑钢结构A-A剖面图；

图4为多层悬挑钢结构B-B剖面图；

图5为端部网格结构平面图；

图6外侧竖向网格结构平面图。

图中，1、底层悬挑桁架结构；2、中层楼盖结构；3、屋顶网格结构；4、端部网格结构；5、外侧竖向网格结构；61、第一列主体立柱；62、第二列主体立柱；7、竖向联系杆件；8、水平联系杆件及节点；9、斜杆。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。