[发明专利]一种立面弧形大开洞的钢支撑筒-下挂式桁架体系及应用

权利要求书

1.一种立面弧形大开洞的钢支撑筒-下挂式桁架体系，其特征在于，包括钢支撑筒组合、多层下挂式桁架、楼面结构、单层曲面网壳；

所述钢支撑筒组合位于两侧端部，以中心支撑-钢框架为基本单元，包括左端、右端双支撑筒，双支撑筒顶部通过平面桁架连成整体；所述多层下挂式桁架位于中部大跨区域顶部，由4榀大跨度多层单向桁架组成，与钢支撑筒共同构成中心支撑构架；所述楼面结构包括上部整层楼面结构(15)、下部两端局部楼面结构(16)，无柱支撑楼面通过框柱处无柱支撑楼面的悬吊钢柱(19)下挂连接；所述单层曲面网壳位于下部立面大开洞边界处，吊挂在主体结构上以实现大开洞曲面造型及功能；

所述钢支撑筒组合由4个单支撑筒基本单元组成为左、右端“日字形”双支撑筒，单钢支撑筒的结构基于中心定位点(24)为对称布置；各个双支撑筒顶部对应下挂式桁架最上层、最下层高度位置设置4道平面桁架连接成双支撑筒整体结构；

下挂式桁架两端固定在钢支撑筒顶部，共同构成中心支撑构架，在其交界处则设置贯穿3层的多层下挂式桁架的端部过渡斜撑(14)，使得大跨度楼层荷载经下挂式桁架的端部过渡斜撑节点(26)有效、平缓传递至钢支撑筒上；

所述多层下挂式桁架为“单斜杆”单层斜撑形式组成的多层桁架体系；下挂式桁架的多层下挂式桁架的上弦杆(9)、多层下挂式桁架的中弦杆(10)、多层下挂式桁架的下弦杆(11)为主要受力构件，采用箱型截面钢梁，截面为跨度的1/80～1/60；

所述单层曲面网壳位于立面大开洞的曲面边界处，为单层双向梁系结构，单层曲面网壳由梁构件刚性连接组成；单层曲面网壳通过框柱处无柱支撑楼面的悬吊钢柱(19)、非框柱处无柱支撑楼面的辅助悬吊钢柱(20)并经单层网壳的悬吊连接节点(23)吊挂在主体结构上，用以固定幕墙结构并实现大开洞曲面造型；

所述立面弧形大开洞的钢支撑筒-下挂式桁架体系的具体部件拼装流程如下：

一、钢支撑筒的钢支撑筒的框柱(1)、钢支撑筒的框梁(2)、钢支撑筒的X向斜撑(3)、钢支撑筒的Y向斜撑(4)组成“日字形”单支撑筒基本单元；

二、以中心定位点(24)为结构中心，左、右两端各布置2个单支撑筒，并分别通过由双支撑筒的连接桁架上弦杆(5)、双支撑筒的连接桁架下弦杆(6)、双支撑筒的连接桁架斜撑(7)、双支撑筒的连接桁架竖杆(8)组成的4道连接平面桁架连接成整体，以构成双支撑筒竖向支撑核心；

三、沿大跨度X向布置由多层下挂式桁架的上弦杆(9)、多层下挂式桁架的中弦杆(10)、多层下挂式桁架的下弦杆(11)、多层下挂式桁架的斜撑(12)、多层下挂式桁架的竖杆(13)组成大跨度单向多层下挂式桁架，下挂式桁架的交叉斜撑节点(25)处设置交叉斜撑节点的加劲板(27)进行加强；

四、下挂式桁架的两侧穿过钢支撑筒并延伸至结构端部，其下部在下挂式桁架的过渡斜撑节点(26)处设置多层下挂式桁架的端部过渡斜撑(14)将楼面荷载平缓传递至钢支撑筒上，内部设置过渡斜撑节点的加劲板(28)进行加强；步骤二得到的双支撑筒竖向支撑核心与步骤四得到的下挂式桁架共同构成中心支撑构架；

五、安装下部两端局部楼面结构(16)、上部整层楼面结构(15)，由一般楼层的框柱(17)、一般楼层的框梁(18)和钢支撑筒的框柱(1)、钢支撑筒的框梁(2)共同构成；

六、立面弧形大开洞附近的无柱支撑楼面吊挂悬吊钢柱以连接楼面结构，包括框柱处无柱支撑楼面的悬吊钢柱(19)、非框柱处无柱支撑楼面的辅助悬吊钢柱(20)；

七、单层曲面网壳为双向梁系结构，由单层曲面网壳的X向梁构件(21)、单层曲面网壳的Y向梁构件(22)组成；

八、在单层网壳的悬吊连接节点(23)处，设置悬吊钢柱节点的过渡转换接头(29)，以将单层曲面网壳吊挂在主体结构上。

2.根据权利要求1所述的一种立面弧形大开洞的钢支撑筒-下挂式桁架体系，其特征在于，单支撑筒基本单元为“单斜杆”中心支撑-钢框架形式，下挂式桁架以下、以内楼层分别为贯穿2层、单层斜撑形式，角度为30°～60°；双支撑筒顶部的内部两筒之间由“人字形”单层斜撑形式的连接桁架构件组成；钢支撑筒框柱为钢管砼柱，截面边长为1000mm～1300mm。

3.根据权利要求1所述的一种立面弧形大开洞的钢支撑筒-下挂式桁架体系，其特征在于，所述多层下挂式桁架的桁架顶部构架层、底部楼层加密为“人字形”桁架形式以加强刚度。