采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构

本技术涉及建筑结构，尤其是涉及采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构。

背景技术：

1、空腹桁架有别于传统桁架的主要特点就是没有斜向杆件。空腹桁架是顺应建筑功能和使用要求而出现的，由于取消了常规三角桁架中的斜腹杆，可以充分利用结构空间开设建筑门窗洞口，营造简洁通透的视觉效果。

2、传统结构工程中为控制桁架下弦平面外稳定性，常规有两种做法：1)设置垂直于空腹桁架方向的平面外次桁架，形成正交双向桁架结构体系；2)在空腹桁架平面外设置次梁加隅撑的侧向支撑体系，隅撑一端连接空腹桁架下弦，一端连接于次梁。但以上两种做法都对建筑效果有非常明显的影响，在空腹桁架的平面外干扰视觉感受。平面外的次桁架干扰了主次结构的展示，而隅撑的斜向构件直接背离空腹桁架结构不接受斜向杆件的初衷。

3、由此可知，现有的桁架结构体系难以兼顾建筑美学及结构受力。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构，包括多个相互平行且等间距的主桁架结构、垂直主桁架上弦的垂直主桁架次梁、垂直主桁架下弦的钢拉杆、周圈环桁架以及屋面支撑。主桁架通过支座立柱及固定铰接节点连接下部支承柱柱顶。主桁架采用空腹桁架，垂直主桁架次梁仅布置于主桁架的上弦，在主桁架下弦平面外除柔性钢拉杆外无其它刚性构件，屋面支撑也采用柔性支撑杆支撑；各种分体系共同形成稳定的空间钢桁架结构。与现有技术相比，本实用新型的采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构能够兼具美观性及安全性，具有形式新颖、外观简洁、实用性强、可推广性高等优点；在主桁架的下弦平面外实现无刚性构件的建筑要求，以实现完全外露且简洁通透的建筑效果。

2、本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本实用新型提供一种采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构，设置于下部支承柱上方，包括若干间隔设置的主桁架、环桁架和屋面支撑；

4、所述主桁架包括主桁架上弦、主桁架下弦和主桁架腹杆，所述主桁架上弦和主桁架下弦平行设置，中间设置有垂直于主桁架上弦和主桁架下弦的主桁架腹杆；相邻的主桁架下弦底部通过钢拉杆相连接；

5、主桁架四周设置有支座立柱，支座立柱顶部设置有环桁架，所述屋面支撑连接环桁架和与环桁架相邻的主桁架上弦；所述支座立柱底部与下部支承柱相连接。

6、在本实用新型的一个实施方式中，沿主桁架的长度方向，相邻的主桁架间设置有顺主桁架次梁，所述顺主桁架次梁沿长度方向的两个端部与环桁架相连接。

7、在本实用新型的一个实施方式中，垂直于主桁架长度的方向，间隔设置有垂直主桁架次梁，所述垂直主桁架次梁沿长度方向的两个端部与环桁架相连接，所述垂直主桁架次梁与主桁架上弦相连接，并与主桁架上弦垂直。

8、在本实用新型的一个实施方式中，所述顺主桁架次梁和垂直主桁架次梁相垂直。

9、在本实用新型的一个实施方式中，所述钢拉杆沿主桁架长度方向间隔设置。

10、在本实用新型的一个实施方式中，两侧的主桁架下弦通过钢拉杆与支座立柱顶部相连接。

11、在本实用新型的一个实施方式中，屋面支撑由若干组垂直交叉的支撑杆组成，每组设置有四根支撑杆，其中支撑杆一端与支座立柱顶部或主桁架上弦相连接，另一端与顺主桁架次梁和垂直主桁架次梁交汇处相连。

12、在本实用新型的一个实施方式中，所述支撑杆与主桁架上弦相连接的位置为主桁架上弦与垂直主桁架次梁相连接的地方。

13、在本实用新型的一个实施方式中，所述支座立柱通过铰接节点与下部支承柱相连接。

14、在本实用新型的一个实施方式中，所述钢拉杆通过索头与主桁架下弦相连接。

15、在本实用新型的一个实施方式中，主桁架腹杆与主桁架下弦焊接连接；主桁架腹杆与主桁架上弦焊接连接。

16、在本实用新型的一个实施方式中，所述主桁架上弦、主桁架下弦及主桁架腹杆均为焊接h型钢截面，主桁架上弦和主桁架下弦之间除主桁架腹杆外无其他斜向连接杆。

17、在本实用新型的一个实施方式中，相邻主桁架的间距为s，相邻的支座立柱的间距为s；主桁架的跨度为l，主桁架的高度为h(也即主桁架上弦、主桁架下弦的中心距离)，相邻主桁架腹杆之间的间距为a。

18、在本实用新型的一个实施方式中，所述垂直主桁架次梁和顺主桁架次梁均为焊接h型截面。

19、在本实用新型的一个实施方式中，相邻钢拉杆之间的间距与为相邻垂直主桁架次梁之间的间距的2倍；所述钢拉杆位于垂直主桁架次梁正下方，并平行于垂直主桁架次梁。

20、在本实用新型的一个实施方式中，所述钢拉杆采用等强合金钢。

21、在本实用新型的一个实施方式中，一组钢拉杆由2根直径35的等强合金拉杆组成，双钢拉杆的设置有二道防线的作用；两根钢拉杆分别通过索头平行与主桁架下弦相连接；沿主桁架长度方向，两侧的钢拉杆连接主桁架下弦和支座立柱的顶部并形成一定的角度，在端部形成稳定的三角构造。

22、在本实用新型的一个实施方式中，所述支撑杆为直径35的等强合金拉杆。

23、在本实用新型的一个实施方式中，所述环桁架包括环桁架上弦、环桁架下弦、环桁架腹杆和环桁架斜向杆，其中，环桁架上弦、环桁架下弦、环桁架腹杆和环桁架斜向杆均为焊接矩形管截面，以承受立面幕墙的偏心力矩；另外，所述环桁架高度与主桁架高度相同。

24、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

25、1)本实用新型的采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构造型简单，桁架无斜腹杆，方便管线穿越。

26、2)本实用新型的采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构主次结构分明，外观简洁，结构可完全外露，可省去吊顶等装修要求，节约内装造价。

27、3)本实用新型的采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构中主桁架结构的刚性及侧向稳定系统的柔性组合，实现刚柔并济的力学效果，具有力学美感及刚柔合并体系的高级感，实现完美的建筑呈现。

28、4)本实用新型的采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构制作简单、安装方便，采用常规机械设备及施工方法即可满足安装要求。

29、5)本实用新型的采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构可塑性强、适用面宽，能够为以后的工程设计提供可借鉴方案。

技术特征：

1.一种采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构，设置于下部支承柱上方，其特征在于，包括若干间隔设置的主桁架、环桁架和屋面支撑；

2.根据权利要求1所述的一种采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构，其特征在于，沿主桁架的长度方向，相邻的主桁架间设置有顺主桁架次梁，所述顺主桁架次梁沿长度方向的两个端部与环桁架相连接。

3.根据权利要求2所述的一种采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构，其特征在于，垂直于主桁架长度的方向，间隔设置有垂直主桁架次梁，所述垂直主桁架次梁沿长度方向的两个端部与环桁架相连接，所述垂直主桁架次梁与主桁架上弦相连接，并与主桁架上弦垂直。

4.根据权利要求3所述的一种采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构，其特征在于，所述顺主桁架次梁和垂直主桁架次梁相垂直。

5.根据权利要求1所述的一种采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构，其特征在于，所述钢拉杆沿主桁架长度方向间隔设置。

6.根据权利要求5所述的一种采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构，其特征在于，两侧的主桁架下弦通过钢拉杆与支座立柱顶部相连接。

7.根据权利要求1所述的一种采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构，其特征在于，屋面支撑由若干组垂直交叉的支撑杆组成，每组设置有四根支撑杆，其中支撑杆一端与支座立柱顶部或主桁架上弦相连接，另一端与顺主桁架次梁和垂直主桁架次梁交汇处相连。

8.根据权利要求7所述的一种采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构，其特征在于，所述支撑杆与主桁架上弦相连接的位置为主桁架上弦与垂直主桁架次梁相连接的地方。

9.根据权利要求1所述的一种采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构，其特征在于，所述支座立柱通过铰接节点与下部支承柱相连接。

10.根据权利要求1所述的一种采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构，其特征在于，所述钢拉杆通过索头与主桁架下弦相连接。

技术总结
本技术涉及建筑结构技术领域，尤其是涉及采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构，包括多个相互平行且等间距的主桁架结构、垂直主桁架上弦的垂直主桁架次梁、垂直主桁架下弦的钢拉杆、周圈环桁架以及屋面支撑。主桁架通过支座立柱及固定铰接节点连接下部支承柱柱顶。主桁架采用空腹桁架，垂直主桁架次梁仅布置于主桁架的上弦，在主桁架下弦平面外除柔性钢拉杆外无其它刚性构件，屋面支撑也采用柔性支撑杆支撑；各种分体系共同形成稳定的空间钢桁架结构。与现有技术相比，本技术的采用钢拉杆提供下弦侧向约束的单向空腹钢桁架结构能够兼具美观性及安全性，具有形式新颖、外观简洁、实用性强、可推广性高等优点。

技术研发人员：蒋玲,王哲睿
受保护的技术使用者：同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司
技术研发日：20221130
技术公布日：2024/1/12