波折式大跨度桁架屋盖的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种波折式大跨度桁架屋盖，包括两榀以上空间管桁架；每榀空间管桁架包括一根上弦杆和两根下弦杆，所述上弦杆和下弦杆位于不同的平面；上弦杆和每一下弦杆之间固定连接若干根波折式分布的腹杆，至少部分腹杆位于与上弦杆或下弦杆垂直的某一平面且构成三角形的两个边。本实用新型能够显著减少水平支撑的数量，因此结构整体质量更轻，材料用量更经济；同时，本实用新型的屋面跨度更大，相应的柱距也能增大，减少柱子数量，节约建筑面积。
【专利说明】
波折式大跨度桁架屋盖
技术领域
[0001]本实用新型属于建筑物构造领域，尤其是一种屋盖结构。
【背景技术】
[0002]1965年，平板型钢网架引入我国，至今已有40多年。由于它空间三维受力，构件可通过工厂制造，现场安装，工序简单且用钢量少，在单层工业厂房及公共建筑屋盖中广泛使用。其中，跨度在18m~60m的网架结构运用更为普遍，占90%以上。传统的平板型钢网架结构有十三种之多，在方形平面和长边与短边之比小于1.5的屋盖平面中，正放四角锥网架刚度最好，且在18m~60m之间应用最为广泛。
[0003]但是现有的结构还存在一些问题:如图1a和图1b所示，传统平面桁架的腹杆与受压弦杆处于同一平面内，腹杆无法对受压弦杆提供平面外的约束，在受到某些方向上的力，会变形失稳，因此仍需要大量的水平支撑对受压弦杆进行约束。
【实用新型内容】
[0004]实用新型目的:提供一种波折式大跨度桁架屋盖，以克服现有技术存在的缺陷，减少屋面结构自重，降低材料用量，并降低地震风险。
[0005]技术方案:一种波折式大跨度桁架屋盖，包括两榀以上空间管桁架;每榀空间管桁架包括一根上弦杆和两根下弦杆，所述上弦杆和下弦杆位于不同的平面;上弦杆和每一下弦杆之间固定连接若干根波折式分布的腹杆，至少部分腹杆位于与上弦杆或下弦杆垂直的某一平面且构成三角形的两个边。
[0006]优选的，上述波折式大跨度桁架屋盖还包括边弦杆，所述边弦杆位于空间管桁架的端部;边弦杆的两端分别与上弦杆和下弦杆固定连接，或两端均与上弦杆或下弦杆固定连接。
[0007]优选的，上述波折式大跨度桁架屋盖还包括上弦水平支撑和下弦水平支撑，所述上弦水平支撑与各榀空间管桁架中的上弦杆固定连接，所述下弦水平支撑与各榀空间管桁架中的下弦杆固定连接;所述上弦水平支撑、下弦水平支撑位于与上弦杆或下弦杆垂直的某一平面内。
[0008]优选的，上述波折式大跨度桁架屋盖还包括屋面板，所述屋面板设置于空间管桁架的两侧。所述上弦杆、下弦杆和/或腹杆为建筑用钢管。所述边弦杆为建筑用钢管。所述上弦水平支撑和下弦水平支撑为建筑用钢管。所述边弦杆与上弦杆及下弦杆之间的固定方式为焊接固定;所述上弦水平支撑与上弦杆之间的固定方式为焊接固定;所述下弦水平支撑与下弦杆之间的固定方式为焊接固定;所述腹杆与上弦杆及下弦杆之间的固定方式为焊接固定。所述屋面板为玻璃钢材质的面板。
[0009]在上述实施例中，每榀桁架的腹杆在与弦杆垂直的平面内形成三角形的支撑体系，既可约束受压弦杆在其平面内上下挠曲，也约束了受压弦杆平面外的变形。因而桁架结构不再需要单独设置防止弦杆平面外失稳的水平支撑，仅设置防止桁架整体失稳的支撑体系即可，显著的减少了杆件数量，减轻了结构的自重。
[0010]有益效果:本实用新型能够显著减少水平支撑的数量，因此结构整体质量更轻，材料用量更经济；同时，本实用新型的屋面跨度更大，相应的柱距也能增大，减少柱子数量，节约建筑面积。在进一步的实施例中，在桁架侧面铺设透光玻璃钢屋面板，提高了屋面采光率，节约照明能源，节能环保。
【附图说明】
[0011 ]图1a和图1b分别为现有技术的结构和平面外失稳不意图。
[0012]图2为本实用新型单榀空间管桁架的结构示意图。
[0013]图3为本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]如图2和图3所示，在该实施例中，本实用新型的屋盖结构主要包括上弦杆1、下弦杆2、边弦杆3、腹杆4、上弦水平支撑5、下弦水平支撑6和屋面板7。如图2所示，每榀空间管桁架包括一根上弦杆和两根下弦杆。其中该上弦杆和下弦杆位于不同的平面，形成空间结构，该空间结构为三角柱状，横截面为三角形，上弦杆和下弦杆分别位于三角形的三个顶点处。在图3所示的实施例中，相邻的空间管桁架可共用一根下弦杆。因此，本文提及的“每榀空间管桁架包括一根上弦杆和两根下弦杆”的含义至少包括，每榀空间管桁架中有独立的、非共用的一根或两根下弦杆，以及每榀空间管桁架中的下弦杆为共用的下弦杆。
[0015]在图2和图3所示的实施例中，上弦杆和每一下弦杆之间固定连接若干根波折式分布的腹杆，至少部分腹杆位于与上弦杆或下弦杆垂直的某一平面且构成三角形的两个边。也可以这样描述，沿上弦杆或下弦杆长度的方向上，每个预定的距离焊接两个腹杆，这两个腹杆与上弦杆和下弦杆均垂直焊接，因此它们位于与上弦杆垂直的平面上且成一定的角度，如果从横截面上看，这两个腹杆组成某一三角形的两个边。因此，沿上弦杆或下弦杆长度的方向上，有多组平行的腹杆。在相邻的腹杆之间，倾斜设置有另一组腹杆，该腹杆的两端分别位于腹杆与上弦杆或下弦杆的连接处。从整体上看，腹杆形成波折形或者说折线形、之字形、Z字形的分布。
[0016]在该实施例中，每榀桁架的腹杆在与弦杆垂直的平面内形成三角形的支撑体系，既可约束受压弦杆在其平面内上下挠曲，也约束了受压弦杆平面外的变形。因而桁架结构不再需要单独设置防止弦杆平面外失稳的水平支撑，仅设置防止桁架整体失稳的支撑体系即可，显著地减少了杆件数量。
[0017]如图3所示，边弦杆位于空间管桁架的端部;边弦杆的两端分别与上弦杆和下弦杆固定连接，或两端均与上弦杆或下弦杆固定连接，边弦杆的主要用于连接上弦杆和下弦杆。上弦水平支撑与各榀空间管桁架中的上弦杆固定连接，下弦水平支撑与各榀空间管桁架中的下弦杆固定连接;上弦水平支撑、下弦水平支撑位于与上弦杆或下弦杆垂直的某一平面内。也就是说不同的情况下，上弦水平支撑和下弦水平支撑可位于同一平面内，也有可能位于不同的平面内。
[0018]从该实施例可知:与网架结构相比，本实用新型减少了不受力方向的杆件。与平面桁架结构相比，本实用新型减少了水平支撑，结构自重更轻，材料用量更少。
[0019]在工程设计时，上弦杆I与下弦杆2可选用高强建筑钢材质钢管，在结构中承受由弯矩引起的拉压作用。边弦杆3可选用高强建筑钢材质钢管，在桁架两端与上弦杆1、下弦杆2焊接，起到连接上弦杆I与下弦杆2的作用。腹杆4可选用高强建筑钢材质钢管，与上弦杆1、下弦杆2焊接，在结构中起到承受桁架剪力，约束受压弦杆的作用。上弦水平支撑5和下弦水平支撑6为高强建筑钢材质钢管，上弦水平支撑5与上弦杆I焊接，下弦水平支撑6与下弦杆2焊接，上弦水平支撑5和下弦水平支撑6在结构中起到防止桁架整体失稳的作用。屋面板7为半透明玻璃钢材质板，铺设在桁架两侧，起到围合、避雨、采光等作用。
[0020]本实用新型的制造过程如下:所有杆件根据设计需要在工厂加工完成后运至现场进行拼装。首先，将下弦杆2焊接于两端支座，按照设计在下弦杆2之间焊接下弦水平支撑6。将边弦杆3焊接于下弦杆2，然后将上弦杆I吊运到指定位置与边弦杆3焊接，与下弦杆2实现连接。将腹杆4按波折式排列依次焊接于上弦杆I与下弦杆2之间，再将上弦水平支撑5焊接于上弦杆间，在桁架侧面铺设半透明玻璃钢屋面板。
[0021 ]根据网架结构的受力特点，当网架的长边与短边之比大于1.5时，网架结构受力特点由双向受力变为单向受力，因而可以适当减少不受力方向的杆件，使其转化为桁架结构。基于此，
【申请人】提出了上述技术方案。
[0022]通过上述实施例的描述可知，与传统网架结构相比，本实用新型采用较少的上弦杆件，而与传统平面桁架相比减少了水平支撑数量，因此结构整体质量更轻，材料用量更经济。而与传统檩条式屋盖结构相比，本实用新型的屋面跨度更大，相应的柱距也能增大，减少柱子数量，节约建筑面积。同时，在桁架侧面铺设透光玻璃钢屋面板，提高了屋面采光率，节约照明能源，节能环保。
[0023]需要说明的是，在本文中，XX以上，包含本数，例如两个以上包含两个。
[0024]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种波折式大跨度桁架屋盖，其特征在于，包括两榀以上空间管桁架;每榀空间管桁架包括一根上弦杆和两根下弦杆，所述上弦杆和下弦杆位于不同的平面;上弦杆和每一下弦杆之间固定连接若干根波折式分布的腹杆，至少部分腹杆位于与上弦杆或下弦杆垂直的某一平面且构成三角形的两个边。2.如权利要求1所述的波折式大跨度桁架屋盖，其特征在于，还包括边弦杆，所述边弦杆位于空间管桁架的端部;边弦杆的两端分别与上弦杆和下弦杆固定连接，或两端均与上弦杆或下弦杆固定连接。3.如权利要求2所述的波折式大跨度桁架屋盖，其特征在于，还包括上弦水平支撑和下弦水平支撑，所述上弦水平支撑与各榀空间管桁架中的上弦杆固定连接，所述下弦水平支撑与各榀空间管桁架中的下弦杆固定连接;所述上弦水平支撑、下弦水平支撑位于与上弦杆或下弦杆垂直的某一平面内。4.如权利要求1或2所述的波折式大跨度桁架屋盖，其特征在于，还包括屋面板，所述屋面板设置于空间管桁架的两侧。5.如权利要求3所述的波折式大跨度桁架屋盖，其特征在于，还包括屋面板，所述屋面板设置于空间管桁架的两侧。6.如权利要求1所述的波折式大跨度桁架屋盖，其特征在于，所述上弦杆、下弦杆和/或腹杆为建筑用钢管。7.如权利要求2所述的波折式大跨度桁架屋盖，其特征在于，所述边弦杆为建筑用钢管。8.如权利要求3所述的波折式大跨度桁架屋盖，其特征在于，所述上弦水平支撑和下弦水平支撑为建筑用钢管。9.如权利要求3所述的波折式大跨度桁架屋盖，其特征在于，所述边弦杆与上弦杆及下弦杆之间的固定方式为焊接固定;所述上弦水平支撑与上弦杆之间的固定方式为焊接固定;所述下弦水平支撑与下弦杆之间的固定方式为焊接固定;所述腹杆与上弦杆及下弦杆之间的固定方式为焊接固定。10.如权利要求4所述的波折式大跨度桁架屋盖，其特征在于，所述屋面板为玻璃钢材质的面板。
【文档编号】E04C3/11GK205444684SQ201521137050
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月31日
【发明人】陈忠荣, 章恒, 陈伟, 徐进贤, 曹平周, 伍凯
【申请人】江苏新蓝天钢结构有限公司