一种倒三角管桁架及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土木工程技术领域，具体地，涉及一种倒三角管桁架及其施工方法。
【背景技术】
[0002]桁架结构就是一种由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间钢结构产品。由于它具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点；桁架结构通常是由双向或三相平面桁架所组成的一种空间结构，也有是用杆件组成的四角倒锥体空间结果。前者施工简单，同时适合各种形势的结点的联接，
商业建筑的入口大厅跨度一般较大，目前，大跨度大厅的顶棚常用钢-混凝土组合现浇结构，钢-混凝土组合现浇结构具有承载能力强、体型较小、抗渗性能强、抗腐蚀能力强、防火性能好等优点，但对施工时机的要求高，施工效率低、施工工期长、工程投资大等缺点。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种跨度大、高度高、结构承载力大、造型优美的倒三角管桁架及其施工方法。
[0004]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:
一种倒三角管桁架，包括钢结构桁架、多根用于支撑钢结构桁架的梭型钢管柱、混凝土预埋件剪力键和混凝土预埋件，所述的钢结构桁架由多个管桁架焊接而成，所述的管桁架由一根下弦杆、两根上弦杆和多根腹杆构成，下弦杆和两根上弦杆呈三角形分布，下弦杆位于两根上弦杆的下部，下弦杆与两根上弦杆之间、两根上弦杆之间均通过多根腹杆连接构成立体空间结构，
构成钢结构桁架的管桁架包括多根相互平行、沿纵向设置的管桁架A和多根沿横向设置的管桁架B，所述的混凝土预埋件包括与所有管桁架A的后端焊接连接的混凝土预埋件A和位于钢结构桁架左侧或右侧的混凝土预埋件B，
相邻管桁架A间通过至少一根管桁架B连接为一体，管桁架A与管桁架B位于同一高度，连接相邻管桁架A的管桁架B的端部与对应侧的管桁架A焊接连接，位于钢结构桁架最外侧的两个管桁架A中的一个管桁架A通过管桁架B与混凝土预埋件B连接为一体，连接该管桁架A与混凝土预埋件B的管桁架B —端与该管桁架A焊接连接，另一端与钢结构件B焊接连接；
管桁架B设置于管桁架A的前部，梭型钢管柱的上端连接于管桁架A与管桁架B的连接部，梭型钢管柱的下端连接混凝土预埋件剪力键；
所述的梭型钢管柱为向后倾斜设置，即向钢结构桁架内侧倾斜，也就是梭型钢管柱的上部在地面上的投影位于梭型钢管柱的底部的后侧，梭型钢管柱与水平面间的夹角为70°?85°，所述的梭型钢管柱为沿从中部到两端方向直径逐渐减小的柱型钢管。
[0005]本发明可形成跨度大、高度高的高大空间体系，整体桁架结构承载力大；采用梭型钢管柱稳定性更好，在轴心压力的作用下，不会发生正弦半波形式的分岔失稳，梭型钢管柱结构上满足长细比要求，符合轴心压杆的力学原理，满足拉索式幕墙的安装需求。建筑上造型优美，总体、轻巧优雅、美观大方；倒三角管桁架总体营造一种统一协调并富有变化的空间感，以现代主义的简约、洗炼及纯净的风格，配合人性化的空间分布，表现出和谐完整的空间格局。
[0006]管桁架B与管桁架A间的夹角为60°?90°。
[0007]管桁架B的端部与管桁架A焊接时，管桁架B的下弦杆的端部与管桁架A的下弦杆焊接连接、管桁架B的两个上弦杆的端部与管桁架A的两根上弦杆中靠近管桁架B的上弦杆焊接连接。
[0008]进一步的，梭型钢管柱的上端连接于管桁架A的下弦杆与管桁架B的下弦杆的连接部，这使得连接部受力效果更佳。更进一步的，所述的管桁架A的下弦杆位于与梭型钢管柱连接部的后侧的部分为沿从后向前方向向下倾斜，管桁架A的下弦杆位于与梭型钢管柱连接部的前侧的部分为沿从后向前方向向上倾斜，这使得管桁架A的重心跟偏于梭型管柱的支撑部，同时也使得管桁架A承受梭型管柱支撑的部分结构更加稳固，同时还是的钢结构桁架外观更加美观、优雅。
[0009]所述的梭型钢管柱中部直径与两端直径的比例为1.1?1.3:1。这使得梭型钢管柱即能满足桁架结构的强度要求，又节省了材料，同时外形美观、独特。
[0010]优选的，所述的梭型钢管柱由中部圆柱部、上部锥形柱部和下部锥形柱部，上部锥形柱部沿从上到下方向直径逐渐增大，下部锥形柱部沿从上到下方向直径逐渐减小，上部锥形柱部下端部的直径和下部锥形柱部上端部的直径均与中部圆柱部的直径相等，上部锥形柱部下端部的直径与上部锥形柱部上端部的直径的比例为1.2:1，下部锥形柱部上端部的直径与下部锥形柱部下端部的直径的比例为1.2:1，中部圆柱部、上部锥形柱部和下部锥形柱部的长度比为1:1:0.9。
[0011]对于下部承受载荷较多的桁架A，其与相邻桁架A间连接有两个或两个以上的桁架B，并且优选的在桁架A和桁架B的连接处的下部均设置梭型钢管柱，也可仅在承受载荷较多的桁架A与桁架B的连接处的下部设置梭型钢管柱，该梭型钢管柱向钢结构桁架内侧倾斜，与水平面的夹角为70°?85°。
[0012]所述的梭型钢管柱的顶部通过连接件A与钢结构桁架连接，所述的连接件A包括焊接球、连接管和连接支座A，焊接球上部与钢结构桁架焊接连接，焊接球下部通过连接管与连接支座A连接，焊接球下部与连接管上部焊接连接，优选的所述的连接管的外壁沿周向均布有多个沿轴向延伸的加劲板，所述的连接支座A包括设置于梭型钢管柱顶部的下支座板和与连接管的下部焊接连接的上支座板，下支座板的上部具有一个上开口的容腔，容腔的上沿设置有水平向内凸出的定位圆环，上支座板设置于下支座板的容腔内，且上支座板的下端沿圆周方向间隔设置有多个水平向外凸出的卡块，定位圆环上设置有与卡块相配合的通槽，卡块穿过通槽后旋转一定角度从而与定位圆环形成搭接，下支座板的容腔的底面上设置有球冠衬板，上支座板的下表面为上凹的球形面，球冠衬板的顶面形状与上支座板的下表面形状相匹配。
[0013]所述的梭型钢管柱的底端通过连接支座B与混凝土预埋件剪力键连接，所述的连接支座B包括设置于梭型钢管柱下端的上支座板和设置于混凝土预埋件剪力键上端的下支座板，下支座板的上部具有一个上开口的容腔，容腔的上沿设置有水平向内凸出的定位圆环，上支座板设置于下支座板的容腔内，且上支座板下端沿圆周方向间隔设置有多个水平向外凸出的卡块，定位圆环上设置有与卡块相配合的通槽，卡块穿过通槽后旋转一定角度从而与定位圆环形成搭接，下支座板的容腔的底面上设置有球冠衬板，上支座板的下表面为上凹的球形面，球冠衬板的顶面形状与上支座板的下表面形状相匹配。
[0014]所述的钢结构桁架的上部安装有由檩条单元构成的桁架檩条。
[0015]所述的倒三角管桁架的施工方法，包括以下步骤:
51、吊装与混凝土预埋件B连接的管桁架B及与该管桁架B相连的管桁架A和梭型钢管柱，包括以下子步骤:
511、在该管桁架B与梭型钢管柱及管桁架A的连接部的下方搭设一个格构柱临时支撑，并将格构柱拉设缆风绳；
512、吊装该管桁架B，将该管桁架B—端与混凝土预埋件B焊接连接，另一端放置在格构柱上并拉设缆风绳保证其稳定性；
513、吊装与该管桁架B相连接的梭型钢管柱，并在梭型钢管柱倾斜反方向拉设缆风绳保证其稳定性，然后将梭型钢管柱连接管桁架B和混凝土预埋件剪力键；
514、吊装与该管桁架B相连接的管桁架A，管桁架A—端与混凝土预埋件A连接，管桁架A另一端支撑在格构柱顶，并拉设缆风绳方便桁架调整，然后将管桁架A与该管桁架B及步骤S13吊装的梭型钢管柱连接；
52、吊装剩余管桁架B及与各剩余管桁架B相连的管桁架A和梭型钢管柱，包括以下子步骤:
521、将与最近安装的管桁架A相连接的管桁架B视为待安装管桁架B，在该待安装管桁架B远离最近安装的管桁架A的一端的下方搭设一个格构柱临时支撑，并将格构柱拉设缆风绳；
522、吊装该待安装