[发明专利]一种搭建快且节约土地的三层悬挑钢结构及其施工方法

说明书

本发明涉及覆盖大面积空间的结构技术领域，公开了一种搭建快且节约土地的三层悬挑钢结构及其施工方法，包括多个一端锚固在竖向安装基础上、且另一端向外悬挑的跨层桁架；铺设在跨层桁架上弦杆上的顶承楼板、铺设在跨层桁架下弦杆上的底部楼板、吊挂在跨层桁架下的吊挂楼板、以及下端连在跨层桁架上且上端斜向上连在竖向安装基础上的拉索；拉索两两组合为拉索对，吊柱与拉索对一一对应设置、并与对应的拉索对连接在下弦杆上同一个位置；拉索对中的两根拉索对称连接在节点下弦杆两侧，且拉索在竖直方向上的投影落在相连的节点下弦杆在竖直方向上投影外。本发明显著扩大了可用建筑面积，且无需额外占地。

技术领域

本发明涉及覆盖大面积空间的结构技术领域，特别是涉及一种搭建快且节约土地的三层悬挑钢结构及其施工方法。

背景技术

诸如展馆这样的建筑，对面积的要求高，同时还要求能够在有展览的需求的时候快速建成，还随时可能因为展览需求的变动而扩建。而桁架结构的建筑能同时满足跨度大、建设快这两点要求，因此桁架结构的建筑在展馆中应用广泛。

桁架结构的建筑搭建快的主要原因在于其屋盖和支撑结构都是预制的，可以一次性搭建完成，而如果涉及到多层结构，依然需要一层一层地进行搭建，相对于普通的建筑而言，工期并没有明显的优势。因此大部分桁架结构的建筑都是单层的，土地利用效率很差，如果想进行拓展的话，还需要额外占地。这在土地价格较高的大城市中是致命的。

桁架无论是在轴向上的抗拉/抗压强度还是在垂直方向上的抗弯强度都很高，因此可以用在各种场合，如梁、柱、屋盖、檩条。且由于很能够与钢拉索、钢吊柱等构件相连接，因此桁架也存在采用预应力拉索进行斜拉安装（如各种悬索桥）、采用吊柱/钢拉索在桁架下吊挂部件等使用方法。

桁架在使用的时候，有可能因为桁架上的荷载与桁架的连接节点设计不合理而导致桁架本身结构遭到破坏，需要根据具体的使用场景进行受力分析，并根据受力分析结果来合理设计连接节点及桁架结构。而如果需要同时修建多层的桁架建筑的各个楼层，其受力状况将变得较为复杂。

以同时带有向上拉的拉索和向下拉的吊柱的跨层桁架为例，申请人经受力分析发现，这种桁架中，桁架的上弦杆与下弦杆之间不宜同时承受垂直于桁架向外拉的力，这样的力容易使桁架像竹子那样被掰成两片；桁架的同一根弦杆上不能承受太大的剪切，否则会断掉；组成桁架的各种杆不能与拉索/吊柱等部件有交叉接触，否则不仅影响到拉索/吊柱中力的传递（在采用预应力拉索时影响尤为严重），还会因材质不同（电化学腐蚀）及容易积灰而在交叉接触位置严重生锈。

由于存在诸多需解决的问题，如悬索结构不宜吊挂载荷、拉索不宜与别的弦杆有交叉（CN104775524B、CN101265727B等多篇文献指出了桁架在这种场景下的各种受力问题），这种带有吊挂和拉索的悬挑钢结构的设计，尤为困难。

发明内容

本发明提供一种搭建快且节约土地的三层悬挑钢结构及其施工方法。

解决的技术问题是：由于对工期有要求，作为展馆的桁架建筑多为单层，占地面积大，且扩建还需要额外占地。桁架建筑做成多层的话，工期相较于普通建筑并无优势。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种搭建快且节约土地的三层悬挑钢结构，包括多个一端锚固在竖向安装基础上、且另一端向外悬挑的跨层桁架；还包括铺设在跨层桁架上弦杆上的顶承楼板、铺设在跨层桁架下弦杆上的底部楼板、通过吊柱吊挂在跨层桁架下的吊挂楼板、以及下端连在跨层桁架上且上端斜向上连在竖向安装基础上的拉索；

所述跨层桁架的下弦杆中，与上弦杆在竖直方向上的投影重叠的下弦杆记作节点下弦杆，所述拉索两两组合为拉索对，所述吊柱与拉索对一一对应设置、并与对应的拉索对连接在节点下弦杆上同一个位置；

拉索对中的两根拉索对称连接在节点下弦杆两侧，且拉索在竖直方向上的投影落在相连的节点下弦杆在竖直方向上投影外。