[实用新型]三段组合索拱桁架钢结构

说明书

三段组合索拱桁架钢结构，包括端部拱桁架、中部拱桁架、拉索和若干竖直腹杆。端部拱桁架的整体形状为直线，其顶部向结构中部倾斜；中部拱桁架的整体形状为上凸曲线，端部拱桁架的顶部和中部拱桁架端部相连；拉索布置在中部拱桁架的下部，其两端和中部拱桁架的两端相连，中部拱桁架和拉索之间布置若干竖直腹杆。本结构在端部区域的弯矩较小，和拉索、腹杆共同工作下力学性能较好，支座水平推力较小，用钢量较低。

技术领域

本实用新型涉及一种三段组合索拱桁架钢结构，属于建筑钢结构领域。

背景技术

钢拱结构具有良好的力学性能，在桥梁、体育场馆、会展以及工业厂房等大跨度和超大跨度建筑中得到了广泛的应用，其主要结构形式有实腹式钢拱、钢拱桁架和索拱结构三大类。由于实腹式钢拱仅由纯拱本身来承担弯矩、轴力等荷载，因此其承载效率并不高，并不适合于跨度较大的情况。相比于实腹式钢拱，钢拱桁架将弯矩转化为弦杆的轴力，具有更大的结构承载效率。索拱结构由拉索、腹杆和钢拱组成，利用拉索的牵制作用或腹杆的支承作用，来有效提高结构的整体刚度及承载力、降低钢拱的缺陷敏感性、减小支座推力。近年来，由于煤场或电厂封闭的需要，国内相继建成或在建多个跨度达200m左右的大跨度建筑，由于跨度大，部分采用了索拱桁架钢结构，也即钢拱桁架和索拱的组合形式，其钢拱桁架的整体形状大多采用曲线形式，在竖向荷载作用下往往在靠近端部位置存在负弯矩较大的区域，使得该处拱桁架的杆件截面较大，从而造成用钢量较大的缺点。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种力学性能好、用钢量低的索拱桁架钢结构。

本实用新型采用的技术方案：

三段组合索拱桁架钢结构，包括端部拱桁架、中部拱桁架、拉索和若干竖直腹杆。端部拱桁架的整体形状为直线，其顶部向结构中部倾斜；中部拱桁架的整体形状为上凸曲线，端部拱桁架的顶部和中部拱桁架端部相连；拉索布置在中部拱桁架的下部，其两端和中部拱桁架的两端相连，中部拱桁架和拉索之间布置若干竖直腹杆，竖直腹杆顶部和中部拱桁架铰接，下端和拉索相连。

所述的端部拱桁架相对于铅垂线的倾斜角度在10°～50°范围内，其下端铰接于基础。

所述的端部拱桁架和中部拱桁架由钢管构件组成。

本实用新型的优点是：由于本结构端部拱桁架整体形状为直线，并且顶部向结构中部倾斜，结构的整体形状接近于两铰拱在竖向荷载下的合理拱轴线，在竖向荷载作用下可大大减小拱桁架端部区域的负弯矩，从而减小拱桁架该处杆件截面。同时拉索在施加预拉力后将有效降低结构的支座水平推力，和中部拱桁架、竖直腹杆形成张弦拱桁架，减小中部拱桁架的弯矩峰值，从而减小中部拱桁架的杆件截面。

附图说明

图1为一种传统的索拱桁架钢结构的示意图。

图2为本实用新型所述的三段组合索拱桁架钢结构的示意图。

具体实施方式

图1示出了一种传统的索拱桁架钢结构，其拱桁架整体形状为上凸曲线，在竖向荷载作用下，其两端圆圈区域将发生向外凸出的变形，存在较大的负弯矩，因此该处杆件截面往往较大，造成结构整体用钢量较高。

图2示出了本实用新型所述的三段组合索拱桁架钢结构，包括端部拱桁架1、中部拱桁架2、拉索3和若干竖直腹杆4。端部拱桁架1的整体形状为直线，其顶部向结构中部倾斜；中部拱桁架2的整体形状为上凸曲线，端部拱桁架1的顶部和中部拱桁架2端部相连；拉索3布置在中部拱桁架2的下部，其两端和中部拱桁架2的两端相连，中部拱桁架2和拉索3之间布置6个竖直腹杆4，竖直腹杆4顶部和中部拱桁架2铰接，下端和拉索3相连。