一种空间张弦梁与桁架组合结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及土木工程建筑结构领域，尤其涉及一种空间张弦梁与桁架组合结构。
【背景技术】
[0002]张弦梁结构是由刚性构件上弦、柔性拉索下弦、中间连以撑杆形成的结构体系，通过张拉下弦拉索使撑杆产生向上的分量，使上弦构件产生与外部荷载作用相反的内力和变形，从而降低结构的内力，减少结构的变形。
[0003]对于张弦梁结构，外荷载对结构的外部作用和预应力对结构的内部作用相互抵消，因此主要承受与反拱方向相反的荷载；对于反向荷载，外荷载对结构的作用和；预应力作用相互叠加，预应力起不到有利作用的，因此不能有效承担反向风荷载即风吸的作用。
[0004]张弦梁一般用于采用轻质屋面的大跨度结构中，此类型的建筑，反向风荷载经常是起控制作用的荷载工况，因此限制了张弦梁的使用范围。
[0005]目前大跨度钢结构应用越来越多，被广泛的应用于火车站、机场、体育场馆等大型公用建筑，以及大跨度厂房、仓库等工业建筑。大跨度钢结构建筑的屋面护材料一般采用金属板，金属板通过主次檩条体系连接主结构上；主檩条一般采用工字型钢梁或箱型钢梁，由于檩条为受弯构件，跨度受限且用钢量很大；主结构间距完全由檩条跨度控制，造成主结构间距很密，主结构用钢量很大，经济性差，而且对结构的美观造成影响，使用不便。
【实用新型内容】
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型的目的提供一种空间受力的空间张弦梁与桁架组合结构，代替传统受弯为主的简支梁式檩条。
[0007]具体解决方案为:一种空间张弦梁与桁架组合结构，包括张弦梁和钢桁架，张弦梁和钢桁架通过连接节点连接。
[0008]进一步，张弦梁包括:上弦梁、上弦平腹杆、上弦斜腹杆、三角形撑杆、上斜拉索、下斜拉索、索撑连接节点；两根上弦梁之间通过上弦平腹杆、上弦斜腹杆连接，形成平面桁架，或仅上弦梁和平腹杆之间连接形成空腹桁架；三角形撑杆上端分别与上弦梁铰接连接，三角形撑杆下端相交于一点连接在索撑接节点上，上弦平腹杆和三角形撑杆形成稳定的三角形；上斜拉索上端连接在上弦梁的端部，并通过连接节点连接在钢桁架的上弦，上斜拉索的下端通过索撑连接节点连接在三角形撑杆上；下斜拉索下端连接在钢桁架的下弦，上端通过索撑连接节点与三角形撑杆连接。
[0009]进一步，在相邻两榀钢桁架之间的上弦梁内布置两组三角形撑杆，在两组三角形撑杆之间设置有水平拉索，上斜拉索、水平拉索、下斜拉索通过索撑连接节点与三角形撑杆的下端相连接；水平拉索和下斜拉索在同一个平面上，上斜拉索对称布置于水平拉索和下斜拉索形成的平面两侧。
[0010]进一步，水平拉索和下斜拉索的中心线形成的平面垂直于上弦梁中心线所在的平面。
[0011]进一步，水平拉索和下斜拉索可为同一根连续的拉索，也可以为断开的两根不同钢索，连接在节点索撑连接节点上。
[0012]进一步，下斜拉索为单根索或双索；下斜拉索为单根索时与水平拉索在同一个平面上，下斜拉索为双索时则对称布置在水平拉索两侧。
[0013]进一步，上斜拉索、下斜拉索、水平拉索为柔性高强度拉索或高强度钢拉杆。
[0014]进一步，钢桁架包括:上弦、下弦、桁架直腹杆和桁架斜腹杆，各杆件采用相贯焊接或焊接球固定连接，所述连接节点位于桁架直腹杆与桁架的上弦21相交的连接节点。
[0015]进一步，钢桁架为四边形形桁架或三角形桁架。
[0016]有益效果
[0017]1、受力性能优越，可适用于各种复杂荷载状况。本实用新型将传统受弯的简支梁式檩条，改为空间张弦梁结构，通过张拉下弦索可产生与上弦平面垂直的反拱作用，有效抵抗上弦平面内的荷载，结构效率大大提高；由于上弦平面弦杆和腹杆连接形成桁架或空腹桁架因此可有效抵抗平面外荷载；由于向下斜拉索的存在，可有效抵抗反向风荷载作用。
[0018]2、适用跨度远大于常规檩条，节省檩条用钢量和主结构用钢量，提高结构的经济性。本实用新型采用空间受力的空间张弦梁结构代替大跨度建筑的主檩条，在上弦或者檩条截面基本不变的情况下，通过引入拉索形成空间张弦梁，可将檩条的跨度由5~8m增大到20~40m ;由于檩条跨度的增加，使主结构的间距大幅增大，减少主结构的构件用量，进而减少主结构用钢量。
[0019]3、结构新颖、承载力高，稳定性好。本实用新型的一种空间张弦梁结构，为空间受力体系，构造简洁，受力明确，具有很强的承载力和稳定性。
[0020]4、结构为自平衡体系，施工简单。本实用新型的空间张弦梁的拉索与上弦梁的端部连接，再通过连接节点连接在主结构上，通过张紧拉索，使上弦梁、腹杆、三角形撑杆、下弦索、上斜索形成一个自平衡体系，可在地面拼装后整体吊装的相应的安装部位。
[0021]5、布置方式灵活，本实用新型的张弦梁可适应复杂的荷载工况，可以水平布置，也可以竖直布置，也可根据建筑曲面倾斜布置。
【附图说明】
[0022]图1为空间张弦梁结构立体图；
[0023]图2为空间张弦梁结构立面图；
[0024]图3为空间张弦梁结构平面图；
[0025]图4为三角形撑杆大样图；
[0026]图中，11-上弦梁；12_上弦平腹杆；13_上弦斜腹杆；14_三角形撑杆；15_上斜拉索；16_水平拉索；17_下斜拉索；18_索撑连接节点；2_钢桁架；21、上弦；22、下弦；23_桁架直腹杆；24_桁架斜腹杆；3_连接节点。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图，通过实施例对本实用新型做进一步说明。
[0028]某工程，主结构为大跨度桁架结构，桁架截面为四边形截面，桁架高度为6m，桁架间距30m，采用本实用新型的空间张弦梁结构代替传统的梁式檩条。
[0029]如图1所示，本实用新型的一种空间张弦梁结构主要包括:上弦钢梁11、上弦平腹杆12、上弦斜腹杆13、三角形撑杆14、上斜拉索15、水平拉索16、下斜拉索17、索撑连接节点18构成；两根上弦梁11为两根平行的箱型截面梁，之间通过上弦平腹杆12、上弦斜腹杆13连接，形成平面桁架，或仅上弦梁11和平腹杆12之间连接形成空腹桁架；平面桁架或空腹桁架和有效承担与上弦平面平行的外荷载。
[0030]三角形撑杆14为两根钢管，上端分别与上弦梁11铰接连接，三角形撑杆14下端相交于一点连接在索撑连接节点18上，上弦平腹杆12和三角形撑杆14形成稳定的三角形结构。
[0031]上斜拉索15上端连接在上弦梁11的端部，并通与钢桁架2的连接节点3连接在钢桁架上弦21上；上斜拉索15的下端通过索撑连接节点18与三角形撑杆14连接；下斜拉索17下端连接在钢桁架下弦22，上端通过索撑连接节点18与三角形撑杆14连接。上斜拉索15、水平拉索16、下斜拉索17通过索撑节点18与三角形撑杆14相连接。
[0032]水平拉索16和下斜拉索17在同一个平面上，上斜拉索15的两根索对称布置于水平拉索16和下斜拉索17形成的平面两侧。
[0033]在上弦梁11的中部布置两组三角形撑杆14。
[0034]水平拉索16和下斜拉索17的中心线形成的平面垂直于上弦梁11中心线所在的平面。
【主权项】
1.一种空间张弦梁与桁架组合结构，其特征在于，包括张弦梁和钢桁架(2)，所述张弦梁和钢桁架(2 )通过连接节点(3 )连接。
2.根据权利要求1所述的空间张弦梁与桁架组合结构，其特征在于，所述张弦梁包括:上弦梁(11)、上弦平腹杆(12)、上弦斜腹杆(13)、三角形撑杆(14)、上斜拉索(15)、下斜拉索(17)、索撑连接节点(18)； 两根上弦梁(11)之间通过上弦平腹杆(12)、上弦斜腹杆(13)连接，形成平面桁架，或仅上弦梁和平腹杆之间连接形成空腹桁架；所述三角形撑杆(14)上端分别与上弦梁(11)铰接连接，三角形撑杆(14)下端相交于一点连接在索撑接节点(18)上，上弦平腹杆(12)和三角形撑杆(14)形成稳定的三角形；所述的上斜拉索(15)上端连接在上弦梁(11)的端部，并通过连接节点(3)连接在钢桁架(2 )的上弦(21)，上斜拉索(15 )的下端通过索撑连接节点(18 )连接在三角形撑杆(14)上; 下斜拉索(17)下端连接在钢桁架(2)的下弦(22)，上端通过索撑连接节点(18)与三角形撑杆(14)连接。
3.根据权利要求2所述的空间张弦梁与桁架组合结构，其特征在于，所述在相邻两榀钢桁架(2)之间的上弦梁(11)内布置两组三角形撑杆(14)，在两组三角形撑杆(14)之间设置有水平拉索(16)，上斜拉索(15)、水平拉索(16)、下斜拉索(17)通过索撑连接节点(18)与三角形撑杆(14)的下端相连接；水平拉索(16)和下斜拉索(17)在同一个平面上，上斜拉索(15)对称布置于水平拉索(16)和下斜拉索(17)形成的平面两侧。
4.根据权利要求3所述的空间张弦梁与桁架组合结构，其特征在于，所述水平拉索(16)和下斜拉索(17)的中心线形成的平面垂直于上弦梁(11)中心线所在的平面。
5.根据权利要求3所述的空间张弦梁与桁架组合结构，其特征在于，所述水平拉索(16)和下斜拉索(17)可为同一根连续的拉索，也可以为断开的两根不同钢索，连接在节点索撑连接节点(18)上。
6.根据权利要求3所述的空间张弦梁与桁架组合结构，其特征在于，所述下斜拉索(17)为单根索或双索；下斜拉索(17)为单根索时与水平拉索(16)在同一个平面上，下斜拉索(17)为双索时则对称布置在水平拉索(16)两侧。
7.根据权利要求3所述的空间张弦梁与桁架组合结构，其特征在于，所述上斜拉索(15)、下斜拉索(17)、水平拉索(16)为柔性高强度拉索或高强度钢拉杆。
8.根据权利要求1所述的空间张弦梁与桁架组合结构，其特征在于，所述钢桁架(2)包括:上弦(21)、下弦(22)、桁架直腹杆(23)和桁架斜腹杆(24)，各杆件采用相贯焊接或焊接球固定连接，所述连接节点(3)位于桁架直腹杆(23)与桁架的上弦(21)相交的连接节点。
9.根据权利要求1所述的空间张弦梁与桁架组合结构，其特征在于，所述钢桁架(2)为四边形形桁架或三角形桁架。
【专利摘要】本实用新型涉及土木工程建筑结构领域，尤其涉及一种空间张弦梁与桁架组合结构。该组合结构包括张弦梁和钢桁架，所述张弦梁和钢桁架通过连接节点固定连接，张弦梁包括：上弦梁、上弦平腹杆、上弦斜腹杆、三角形撑杆、上斜拉索下斜拉索、索撑连接节点；两根上弦梁之间通过上弦平腹杆、上弦斜腹杆连接，形成平面桁架，或仅上弦梁和平腹杆之间连接形成空腹桁架。受力性能优越，可适用于各种复杂荷载状况，适用跨度远大于常规檩条，节省檩条用钢量和主结构用钢量，提高结构的经济性，结构新颖、承载力高，稳定性好，结构为自平衡体系，施工简单，布置方式灵活。
【IPC分类】E04C3-11
【公开号】CN204551891
【申请号】CN201520238524
【发明人】王树, 刘鑫刚, 葛家琪, 王明珠, 张国军, 张奇铭
【申请人】中国航空规划建设发展有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月20日