[发明专利]一种双拱立体桁架四角落地支承的组合大跨度正交桁架屋盖结构、构成方法及应用

说明书

本发明公开了一种双拱立体桁架四角落地支承的组合大跨度正交桁架屋盖结构，包括落地双拱立体桁架、正交平面弧形桁架、屋盖连接钢梁、大开口边界弧形拱梁、两侧单层网壳和小开口边界结构；所述落地双拱立体桁架由2榀斜立面弧形倒三角立体拱桁架组成；所述正交平面弧形桁架由多榀正交向平面弧形桁架组成；所述屋盖连接钢梁包括上弦钢梁和下弦钢梁；所述大开口边界弧形拱梁由2榀斜立面弧形拱梁组成；所述两侧单层网壳包括径向主斜杆、环向次杆；所述小开口边界结构包括落地弧形主拱、纵连接杆和斜连接杆。本发明基于落地双拱立体桁架和正交平面弧形桁架结合的整体受力体系，构件组成模块明确，传力清晰，具有双向大跨空间、弧形曲面和高承载特点。

技术领域

本发明属于结构工程技术领域，尤其涉及一种双拱立体桁架四角落地支承的组合大跨度正交桁架屋盖结构、构成方法及应用。大跨度指结构最大空间跨度不小于100米。

背景技术

桁架结构体系是由多榀单向或双向桁架结构连接组成的大跨度楼屋盖结构体系，具有自重轻、跨度大和承载力高等优点，抗弯刚度和空间跨度是评定该类体系力学性能的重要因素。该结构体系广泛应用于体育场馆、展览馆等大跨空间功能的大型公共建筑以及涉及大跨度室内空间功能的建筑楼层中。

立体拱桁架结构是桁架结构体系中的一类特例，主要通过空间构造形式组成立体桁架结构，相比平面桁架结构具有更大的抗弯刚度，更适合作为大跨度空间的主体承载结构；而拱形形式，则可有效地将竖向荷载转换为桁架弦杆构件的轴力作用，并使得拱形桁架各个位置的应力分布均匀化；而拱桁架落地支承形式，则可有效实现弧形屋面造型和桁架结构的整体性。因而合理有效的立体拱桁架结构弧形设置、数量以及落地支承形式是整体结构体系承载性能的一个重要因素。

由于建筑两侧大开口入口边界造型和功能需要，立体拱桁架有时需要设置为斜立面形式，同时也可实现空间跨度的扩展，但随之而来的问题是侧向稳定性较弱；而拱桁架之间的连接相对来说属于次要跨度方向结构，采用正交平面弧形桁架结构进行刚性连接是一个较为合理有效的解决方案。因而合理有效的落地拱立体拱桁架与平面弧形桁架的连接布置，是保证整体桁架结构体系稳定承载的重要因素。

通过大开口边界弧形拱梁，既依附于立体拱桁架主体结构，同时也作为横向大跨空间扩展的桁架附属结构；通过在扩展区域采用单层网壳形式，以有效实现屋盖曲面的横向大跨空间扩展；同时单层网壳的稳定也是保证施工可行性、结构承载性能的一个重要因素。

此外，组合大跨度正交桁架屋盖结构体系存在节点连接构造复杂、部件构成复杂以及承载性能和刚度等问题，合理有效的双拱立体桁架四角落地支承的组合大跨度正交桁架屋盖结构形式设计及构成方案也是保证其承载性能和正常使用的一个重要因素。

综上所述，研究一种双拱立体桁架四角落地支承的组合大跨度正交桁架屋盖结构的形式及设计方法，以适用于底部双向大跨空间、屋面双向弧形曲面和大开口入口边界结构的四角落地支承组合建筑造型屋盖结构体系设计及承载是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种双拱立体桁架四角落地支承的组合大跨度正交桁架屋盖结构，可以实现底部双向大跨空间、屋面双向弧形曲面和大开口入口边界结构的四角落地支承组合建筑造型屋盖结构体系设计及承载。