一种花瓣状曲线空间管桁架结构体系的制作方法

本实用新型涉及建筑结构技术领域，尤其是涉及一种高抗扭抗压能力、高结构稳定性的曲线空间管桁架结构。

背景技术：

管桁架是以钢管为最基本的杆系单元，通过焊接将其有效地结合起来的一种空间钢管结构。管桁架结构的发展基础源于网架、网壳结构，但是与前两种结构相比具有独特的优越性能和实用性，满足钢结构的最新设计理念，尤其在圆拱和曲线的结构体型中具有更加明显的优势。管桁架结构属于单向受力结构，管桁架的主要特点为：钢管各向稳定性相同；节省材料用量；桁架自身刚度大，施工方便，可以满足复杂多变的建筑体形；钢管截面端部封闭，达到内部不易锈蚀，表面不易积水，具有良好的抗腐蚀性能；同时钢管双向回转半径相同及壁厚相同，对结构的抗扭和抗压均有利。由此可见，管桁架结构在建筑结构中不仅能满足建筑形式的多样化，也具有很好的受力性能和较高的结构材料利用率，降低工程造价。空间桁架作为一种新型的空间结构体系,具有刚度大、用钢量小、施工方便、经济环保等优势，丰富了建筑物的立体效果。相对于平面桁架，空间桁架的侧向稳定性和抗扭刚度有了很大的提高，在很大程度上减少了侧向支撑的布置。现有的管桁架结构普遍存在的问题是侧向稳定性和抗扭刚度低，高稳定性的管桁架结构用钢量及自重大，高结构稳定性和抗扭刚度的管桁架结构体系一直是管桁架结构设计的难点。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷提供一种大跨度、受力合理，具有高抗扭抗压能力、高结构稳定性的曲线空间管桁架结构。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案为：一种花瓣状曲线空间管桁架结构体系，包括两边的曲线管桁架和中间连接的双层网壳，曲线管桁架以三根钢管为弦杆连接变径向桁架为截面倒三角形空间管桁架，三根钢管下端部连接并从下端部向上逐步分离至保持一定距离，弦杆之间通过腹杆连接固定形成曲线管桁架，曲线管桁架弦杆为空间圆心坐标点对应的不同曲率半径拟合而成的空间曲线，弦杆之间的腹杆以三角形的形式连接三根弦杆。

进一步地，所述两边的曲线管桁架两端部连接，两端向中间逐步分离，分离的两曲线管桁架之间由双层网壳连接，形成花瓣状结构。

进一步地，所述曲线管桁架的两根上弦杆的曲率半径相同，形成竖向回转，两个曲线管桁架形成横向回转从而在空间上形成双向回转的花瓣状结构。

进一步地，所述的钢管端部封闭、壁厚相同。

进一步地，所述的双层网壳以曲线管桁架的上弦杆为外弦杆，曲线管桁架的下弦杆为内弦杆，两个曲线管桁架上的内弦杆、外弦杆之间以腹杆相连；所述的双层网壳是将双层网壳结构的下弦杆、腹杆大幅度抽空或在单层网壳局部区域增加下弦杆和腹杆构成双层网壳结构。

与现有技术相比，本实用新型具备的优点为：本实用新型公开的一种花瓣状曲线空间管桁架结构体系刚度大，用钢量小，丰富了建筑物的立体效果，解决了大跨建筑面临的多种难题。结构中采用的倒三角形截面管桁架的侧向稳定性和抗扭刚度有了很大的提高，在很大程度上减少了侧向支撑的布置。倒三角形截面形式的桁架减少连杆的数量，同时采用这种截面的屋盖，使结构可在确保稳定性的前提下减轻自重。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型曲线管桁架结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示的一种花瓣状曲线空间管桁架结构体系，包括两边的相同结构的曲线管桁架1和中间连接的双层网壳2，如图2所示，曲线管桁架是以钢管为最基本的杆系单元，三根钢管11为弦杆连接内凹形的变径向桁架为截面倒三角形空间管桁架，即图2所示的曲线管桁架上半部分截面为倒三角形，三根钢管11下端部连接并从下端部向上逐步分离至保持一定距离，上部两根弦杆11至上端部连接，三根弦杆11之间通过呈三角形排布的腹杆12连接固定形成曲线管桁架1，曲线管桁架弦杆11为空间圆心坐标点对应的不同曲率半径拟合而成的空间曲线。

进一步地，所述两边的曲线管桁架1上下两端部连接，两端向中间逐步分离，分离的两曲线管桁架1之间由双层网壳2连接，形成花瓣状结构，多个花瓣状结构环向分布形成高稳定性的网壳结构体，图1所示的仅为网壳结构体的一部分，即本实用新型的一种花瓣状曲线空间管桁架结构体系，多个花瓣状曲线空间管桁架结构体系环向分布，上部通过上环梁41和下环梁42连接，下部通过四叉V形撑3承接，底部与基础连接即可构成完整的网壳结构体系。

进一步地，所述曲线管桁架1的两根上弦杆的曲率半径相同，形成竖向回转，下弦杆与上弦杆曲率相似，并通过腹杆12连接各弦杆形成稳固的曲线管桁架1；两个曲线管桁架1形成横向回转从而在空间上形成双向回转的花瓣状结构，对结构的抗扭和抗压均有利。

进一步地，所述的钢管截面端部封闭，达到内部不易锈蚀，表面不易积水，具有良好的抗腐蚀性能，同时壁厚相同，保持相同的结构稳定性。

进一步地，所述的双层网壳2以曲线管桁架1的上弦杆为外弦杆，曲线管桁架1的下弦杆为内弦杆，两个曲线管桁架1上的内弦杆、外弦杆之间以腹杆21相连；具体的，所述的双层网壳2包括内弦杆、外弦杆和连接内弦杆之间、外弦杆之间及内弦杆和外弦杆之间的腹杆21。如图1所示，外弦杆上部与上环梁41连接、下部与基础连接、两个曲线管桁架1上的外弦杆之间通过腹杆21连接组成外层网壳，内弦杆上部与下环梁42连接、下部与基础连接、两个曲线管桁架1上的内弦杆之间通过腹杆21连接组成内层网壳，两层网壳之间通过腹杆21连接，从而形成具有受力合理、结构性能优异、形式简洁美观、经济实用的局部双层网壳结构形式。

倒三角形管桁架从受力状态来讲，上部两根弦杆处于受拉状态，下部一根弦杆处于受压状态，从稳定性程度来讲，上部两根弦杆形成二维平面体系，加上下部的一根弦杆形成三维立体结构，解决了失稳问题，因而倒三角形截面形式更加合理；通过三根杆件间的连接将上部两根弦杆受到的力传递给与四叉V形撑3连接的腹杆，同时一个花瓣状结构单元中两个腹杆将受到的力通过四叉V形撑3传递给下部结构。同时曲线空间管桁架因为自身与基础呈一定交角，通过弦杆把力传递给基础，实现了单个花瓣状结构单元的结构稳定性。