[發明專利]一種內嵌正交向小桁架的多層通高大空間懸挑桁架結構及應用

有效

• 申請號: 202011341853.3
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112443043B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 王震;趙陽;邢麗;楊學林;張茹;丁智;龐崇安;吳一蘇
• 申請（專利權）人: 浙大城市學院;浙江省建筑設計研究院
• 主分類號: E04B1/342
• 分類號: E04B1/342;E04C3/02
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

本發明涉及內嵌正交向小桁架的多層通高大空間懸挑桁架結構，包括豎向支撐懸挑桁架、懸挑屋面正交向小桁架、懸挑樓面大跨鋼梁和過渡區鋼框架；所述豎向支撐懸挑桁架位于多層通高大空間的兩側端部，由兩榀延伸至過渡區的X形穿層懸挑桁架組成；所述懸挑屋面正交向小桁架位于大空間屋蓋頂部，并正交于豎向支撐懸挑桁架布置，懸挑屋面正交向小桁架由多榀大跨度小桁架組成，懸挑屋面正交向小桁架與豎向支撐懸挑桁架共同構成中心支撐構架。本發明的有益效果是：本發明提供的內嵌正交向小桁架的多層通高大空間懸挑桁架結構，其結構體系構造合理，可以實現高位大懸挑區域多層通高大空間建筑功能及造型的復雜鋼結構體系設計及承載。

技術領域

本發明屬于結構工程技術領域，尤其涉及一種內嵌正交向小桁架的多層通高大空間懸挑桁架結構。

背景技術

桁架結構體系是由弦桿、豎桿和斜腹桿組成的網格狀梁式結構，主要作為大跨度、大懸挑等建筑功能及特殊造型的結構支撐構架，具有自重輕、剛度大、跨度大和懸挑大等優點，廣泛應用于存在大跨度、大懸挑建筑功能及高位轉換需求的大型復雜公共建筑中。

對于同時存在大懸挑和大跨度功能的建筑，結合懸挑桁架和大跨桁架的整體體系受力模式是一種合理有效的解決方案。當以大跨為主、懸挑為輔時，通過雙向多層大桁架結構形式來實現；當以懸挑為主、大跨為輔時，通過在懸挑桁架區域內部設置大跨度小桁架形式來實現。桁架形式及桁架邊界則通過適當處理以適用于復雜建筑邊界造型及功能。

懸挑區域的多層通高大空間是一種典型的懸挑為主、大跨為輔的建筑功能空間，一般考慮兩端多榀豎向支撐懸挑桁架作為豎向支撐核心構架。由于懸挑范圍大，豎向承載重，對豎向支撐懸挑桁架的剛度、承載性能均提出了較高的要求，因而采用多層通高的豎向懸挑桁架形式是一種較為合理有效的解決方案。

多層通高大空間的屋頂大跨度由于重設備或覆土綠化等重荷載的作用，引入內嵌正交向屋頂小桁架結構進行承載；樓面大跨度則由于荷載相對較輕，引入預起拱設置的大跨度鋼梁進行承載，并通過側向支撐鋼梁以提供面外穩定支撐。因而合理有效的正交向屋頂小桁架、大跨鋼梁形式設計及布置方案是保證其承載性能和實施可行性的一個重要因素。

曲面邊界造型可通過桁架懸挑段的設置結合幕墻網格式龍骨焊接來處理，屋頂坡度造型則通過桁架變高度調整上弦標高來實現。懸挑桁架根部落地支撐框柱受力較大，通過鋼管砼柱或型鋼砼柱來充分發揮混凝土的抗壓性能。

此外，多層通高大空間懸挑桁架結構存在節點連接構造復雜、部件拼裝復雜、結構受力性能復雜以及大跨度、大懸挑區域的抗震和舒適度處理等問題，合理有效的內嵌正交向小桁架的多層通高大空間懸挑桁架結構體系形式設計及拼裝方案也是保證其承載性能和正常使用的一個重要因素。

綜上所述，研究一種內嵌正交向小桁架的多層通高大空間懸挑桁架結構體系的形式及設計方法，以適用于高位大懸挑區域多層通高大空間建筑功能及造型的復雜鋼結構體系及承載是十分必要的。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種內嵌正交向小桁架的多層通高大空間懸挑桁架結構，可以實現高位大懸挑區域多層通高大空間建筑功能及造型的復雜鋼結構體系設計及承載。

這種內嵌正交向小桁架的多層通高大空間懸挑桁架結構，包括豎向支撐懸挑桁架、懸挑屋面正交向小桁架、懸挑樓面大跨鋼梁和過渡區鋼框架；所述豎向支撐懸挑桁架位于多層通高大空間的兩側端部，由兩榀延伸至過渡區的X形穿層懸挑桁架組成；所述懸挑屋面正交向小桁架位于大空間屋蓋頂部，并正交于豎向支撐懸挑桁架布置，懸挑屋面正交向小桁架由多榀大跨度小桁架組成，懸挑屋面正交向小桁架與豎向支撐懸挑桁架共同構成中心支撐構架；所述懸挑樓面大跨鋼梁位于大空間樓面底部，并正交于豎向支撐懸挑桁架布置，懸挑樓面大跨鋼梁由多根大跨度鋼梁組成，設置預起拱以保證撓度變形控制要求；所述過渡區鋼框架位于豎向支撐懸挑桁架的過渡區一跨，用以實現豎向懸挑區至常規框架區的過渡轉換。