一种大跨度拱形钢结构建筑主-次桁架节点连接结构的制作方法

文档序号:31519055发布日期:2022-09-14 12:29阅读:46来源:国知局

1.本实用新型涉及建筑施工领域,特别是涉及一种大跨度拱形钢结构建筑主-次桁架节点连接结构。


背景技术:

2.钢结构是主要的建筑结构类型之一,主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成。在钢结构中,各构件或部件之间采用焊缝、螺栓或铆钉连接的结构,钢结构有着强度高、自重轻、变性能力强、韧性好、可靠性高等特点,钢材匀质性以及各向同性好,在建筑工程中应用钢结构可以有效地提高建筑工程性能,节约建筑工程成本。
3.随着我国建筑行业的发展,对建筑结构性能要求也越来越高。钢结构体系的异形建筑因具有特殊的外观表现力被越来越多的应用到大型公共建筑设计和施工中。其中拱形结构钢结构建筑具有弧形轴线的推力结构,在竖向荷载作用下支座产生水平推力,利用其曲线拱轴将荷载作用产生的弯矩转化为轴向压力,尤其是在承受全跨荷载作用时具有较高的刚度和承载力,因此在大跨度空间结构中得到广泛应用。
4.在钢结构建筑的施工中,为确保其结构的稳定性,通常会将主桁架与次桁架的连接点会错开主桁架的接缝部位设置,并且,这样还能够有效减小钢结构构件在安装过程中产生形变量,提高了钢结构构件的安装效率。
5.但是,发明人发现这样的施工方式在拱形钢结构建筑中却无法适用。在拱形钢结构建筑中同样采用上述的施工方式,同样也能确保钢结构建结构的稳定性,但主桁架和次桁架的连接节点过于稳固却会使得产生的安装应力、焊接内应力和温度应力等难以得到有效释放,导致拱形钢结构建筑整体的稳定性受到影响。
6.因此,现在亟需一种拱形钢结构建筑主-次桁架节点连接结构,解决现有技术中存在的上述问题。


技术实现要素:

7.本实用新型的目的在于:针对现有技术存在的,在钢结构建筑的施工中,为确保其结构的稳定性,通常会将主桁架与次桁架的连接点会错开主桁架的接缝部位设置,并且,这样还能够有效减小钢结构构件在安装过程中产生形变量,提高了钢结构构件的安装效率。但是,对于拱形钢结构建筑的施工而言,主桁架和次桁架的连接节点过于稳固却会使得产生的安装应力、焊接内应力和温度应力等难以得到有效释放,导致拱形钢结构建筑整体的稳定性受到影响,提供一种大跨度拱形钢结构建筑主-次桁架节点连接结构。
8.为了实现上述目的,本实用新型采用的技术方案为:
9.一种大跨度拱形钢结构建筑主-次桁架节点连接结构,包括主桁架本体和次桁架本体,所述主桁架本体包括若干钢梁节段,若干所述钢梁节段组合形成拱圈结构,所述次桁架本体与所述主桁架本体的连接点对应所述钢梁节段的接缝位置设置。
10.优选地,在所述主桁架本体与所述次桁架本体的连接位置,所述次桁架本体与靠
拱脚一侧的所述钢梁节段的连接面积大于靠拱顶一侧的所述钢梁节段的连接面积。
11.优选地,所述拱圈结构包括拱脚分段、起拱分段和拱圈合拢分段,所述拱脚分段设置在所述拱圈结构的端部一侧,所述拱圈合拢分段设置在所述拱圈结构的拱顶一侧,所述起拱分段设置在所述拱脚分段和所述拱圈合拢分段之间,在所述起拱分段的设置范围内,所述钢梁节段的连接面倾斜设置,且指向拱券的底部一侧。
12.优选地,在所述主桁架本体和所述次桁架本体的连接部位上还设置有补强装置,所述补强装置用于提高所述主桁架本体和所述次桁架本体连接部位的结构强度,防止所述主桁架本体和所述次桁架本体连接部位出现过度形变而产生结构性损伤。
13.优选地,所述主桁架本体和所述次桁架本体采用h形型钢制成,所述补强装置包括扶强钢板,所述扶强钢板设置在所述主桁架本体的两侧翼板之间和/或设置在所述次桁架本体的两侧翼板之间。
14.优选地,所述扶强钢板垂直设置在所述主桁架本体的两侧翼板之间和/或垂直设置在所述次桁架本体的两侧翼板之间。
15.优选地,设置在所述主桁架本体上的所述扶强钢板的宽度小于所述主桁架本体翼板的宽度,设置在所述次桁架本体上的所述扶强钢板的宽度小于所述次桁架本体翼板的宽度。
16.优选地,所述扶强钢板设置的范围落于所述主桁架本体和所述次桁架本体之间形成的连接部位的范围内。
17.优选地,设置在所述主桁架本体上的所述扶强钢板的数量≥2块。
18.优选地,所述补强装置还包括承重拉索,所述承重拉索用于引导所述主桁架本体和所述次桁架本体连接部位的应力向设定方向释放。
19.优选地,所述承重拉索对应所述扶强钢板的布设位置设置。
20.综上所述,由于采用了上述技术方案,本实用新型的有益效果是:
21.1、本实用新型所述的一种大跨度拱形钢结构建筑主-次桁架节点连接结构,通过将所述次桁架本体与所述主桁架本体的连接点对应所述钢梁节段的接缝位置设置,相对降低该部位的结构稳定性,使得钢结构构件安装时产生的应力能够在可控条件下更易被释放。并且,这样的结构设置,还能够减少钢结构建筑物上的应力释放点,使得钢结构构件的安装更易把控,提高了钢结构构件的安装效率;
22.2、本实用新型所述的一种大跨度拱形钢结构建筑主-次桁架节点连接结构,在所述主桁架本体和所述次桁架本体的连接部位上还设置有补强装置,所述补强装置用于提高所述主桁架本体和所述次桁架本体连接部位的结构强度,防止所述主桁架本体和所述次桁架本体连接部位出现过度形变而产生结构性损伤。通过设置所述补强装置,加强了所述主桁架本体和所述次桁架本体连接部位的结构强度,从而有效抑制了钢结构构件在安装时、安装后在二者连接部位产生的过量形变,进一步保证了建筑整体的结构安全,以及后续钢结构构件的安装效率;
23.3、本实用新型所述的一种大跨度拱形钢结构建筑主-次桁架节点连接结构,设置了所述承重拉索,所述用于引导所述主桁架本体和所述次桁架本体连接部位的应力向设定方向释放,保证了钢结构构件应力释放完成后,其定位落于预设的范围内,使得后续钢结构构件的安装能够有序进行。同时,所述承重拉索还能进一步对所述主桁架本体和/或所述次
桁架本体进行支撑,防止二者连接部位出现过度的变形,进一步保证了本新型整体结构的稳定性和后续使用的安全性。
附图说明
24.图1是一种大跨度拱形钢结构建筑主-次桁架节点连接结构的结构示意图;
25.图2是图1中所述a的结构示意图;
26.图3是主-次桁架的一种节点连接结构示意图;
27.图4是主-次桁架的另一种节点连接结构示意图。
28.图中标记:1-主桁架本体,2-次桁架本体,3-钢梁节段,4-拱圈结构,5-拱脚分段,6-起拱分段,7-拱圈合拢分段,8-补强装置,9-扶强钢板,10-承重拉索。
具体实施方式
29.下面结合附图,对本实用新型作详细的说明。
30.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
31.实施例1
32.如图1和图2所示,本实用新型所述的一种大跨度拱形钢结构建筑主-次桁架节点连接结构,包括主桁架本体1和次桁架本体2,所述主桁架本体1包括若干钢梁节段3,若干所述钢梁节段3组合形成拱圈结构4,所述次桁架本体2与所述主桁架本体1的连接点对应所述钢梁节段3的接缝位置设置。
33.采用本新型所述的一种大跨度拱形钢结构建筑主-次桁架节点连接结构,通过将所述次桁架本体2与所述主桁架本体1的连接点对应所述钢梁节段3的接缝位置设置,相对降低该部位的结构稳定性,使得钢结构构件安装时产生的应力能够在可控条件下更易被释放。并且,这样的结构设置,还能够减少钢结构建筑物上的应力释放点,使得钢结构构件的安装更易把控,提高了钢结构构件的安装效率。
34.具体地,在现有技术中,为确保钢结构建结构的稳定性,通常会将钢柱构件的接缝和钢梁构件的接缝、钢梁构件之间的接缝错开设置,并且,这样还能够有效减小钢结构构件在安装过程中产生形变量,提高了钢结构构件的安装效率。但是,发明人发现这样的施工方式在拱形钢结构建筑中却无法适用。在拱形钢结构建筑中同样采用上述的施工方式,同样也能确保钢结构建结构的稳定性,但钢结构构件连接节点的结构过于稳固却会使得产生的安装应力、焊接内应力和温度应力等难以得到有效释放。并且,这样的施工方式会使得钢结构建筑物上的应力释放点过于分散,由于钢结构构件装置时外部环境难以保持绝对一致,使得钢结构建筑物不同部位的应力释放存在差别,而正是由于这种差别的存在,可能会进一步难以把控拱形钢结构构件安装后产生的形变,增大后续钢结构构件的安装难度。
35.而在本实施例中,发明人通过将所述次桁架本体2与所述主桁架本体1的连接点对应所述钢梁节段3的接缝位置设置,相对降低该部位的结构稳定性,使得钢结构构件安装时产生的应力能够在可控条件下更易被释放。并且,这样的结构设置,还能够减少钢结构建筑物上的应力释放点,使得钢结构构件的安装更易把控,提高了钢结构构件的安装效率。
36.作为优选的实施方案,在上述方式基础上,进一步的,在所述主桁架本体1与所述次桁架本体2的连接位置,所述次桁架本体2与靠拱脚一侧的所述钢梁节段3的连接面积大于靠拱顶一侧的所述钢梁节段3的连接面积。
37.本实施例中,发明人考虑到在拱形钢结构中,若干所述钢梁节段3组合形成拱圈结构4,应力释放的方向是指向拱券一侧的,而越靠近拱顶一侧的所述钢梁节段3需要向所述拱券一侧释放的应力值更大。本实施例中,发明人在所述主桁架本体1与所述次桁架本体2的连接位置,所述次桁架本体2与靠拱脚一侧的所述钢梁节段3的连接面积大于靠拱顶一侧的所述钢梁节段3的连接面积。如此,使得所述次桁架本体2对的靠拱顶一侧的所述钢梁节段3的限制力更小,使得该侧的所述钢梁节段3的应力释放效果更好,进一步保证了钢结构建筑整体成型后的结构稳定性。
38.作为优选的实施方案,在上述方式基础上,进一步的,所述拱圈结构4包括拱脚分段5、起拱分段6和拱圈合拢分段7,所述拱脚分段5设置在所述拱圈结构4的端部一侧,所述拱圈合拢分段7设置在所述拱圈结构4的拱顶一侧,所述起拱分段6设置在所述拱脚分段5和所述拱圈合拢分段7之间,在所述所述起拱分段6的设置范围内,所述钢梁节段3的连接面倾斜设置,且指向拱券的底部一侧。采用这种结构设置,使得所述起拱分段6的应力释放的方向能够与其自身形变发生的方向更好的契合,进一步使得安装产生的应力可以更好的释放,从而保证了钢结构建筑整体成型后的结构稳定性。
39.作为优选的实施方案,在上述方式基础上,进一步的,在所述主桁架本体1和所述次桁架本体2的连接部位上还设置有补强装置8,所述补强装置8用于提高所述主桁架本体1和所述次桁架本体2连接部位的结构强度,防止所述主桁架本体1和所述次桁架本体2连接部位出现过度形变而产生结构性损伤。
40.在上述实施例中,发明人设置通过将所述次桁架本体2与所述主桁架本体1的连接点对应所述钢梁节段3的接缝位置设置,相对降低该部位的结构稳定性,使得钢结构构件安装时产生的应力能够在可控条件下更易被释放。并且,这样的结构设置,还能够减少钢结构建筑物上的应力释放点,使得钢结构构件的安装更易把控,提高了钢结构构件的安装效率。但依然存在不足,上述实施例的结构设置,会使得应力过于集中在所述主桁架本体1和所述次桁架本体2的连接部位上,造成该部位形成结构的薄弱点,进而可能使得该部位的所述主桁架本体1和所述次桁架本体2连的结构出现过量变形,对建筑物整体的结构安全和钢结构构件后续的安装造成影响。因此,在本实施例中,发明人在所述主桁架本体1和所述次桁架本体2的连接部位上还设置有补强装置8,所述补强装置8用于提高所述主桁架本体1和所述次桁架本体2连接部位的结构强度,防止所述主桁架本体1和所述次桁架本体2连接部位出现过度形变而产生结构性损伤。通过设置所述补强装置8,加强了所述主桁架本体1和所述次桁架本体2连接部位的结构强度,从而有效抑制了钢结构构件在安装时、安装后在二者连接部位产生的过量形变,进一步保证了建筑整体的结构安全,以及后续钢结构构件的安装效率。
41.作为优选的实施方案,在上述方式基础上,进一步的,所述主桁架本体1和所述次桁架本体2采用h形型钢制成,所述补强装置8包括扶强钢板9,所述扶强钢板9设置在所述主桁架本体1的两侧翼板之间和/或设置在所述次桁架本体2的的两侧翼板之间。
42.本实施例中,发明人考虑到,本新型中在所述主桁架本体1和所述次桁架本体2的
连接部位是结构强度的薄弱点,而钢结构构件在安装过程中或者应力释放的过程中,所述主桁架本体1和所述次桁架本体2连接部位最早出现变形的是二者交接处的翼板结构,若该部位的结构强度不足以抵抗后续钢结构构件组装或者应力释放施加的作用力,则会造成所述主桁架本体1和所述次桁架本体2连接部位出现破坏性形变,影响本新型整体的结构安全。因此,本实施例中,发明人将所述补强装置8设置为扶强钢板9,所述扶强钢板9设置在所述主桁架本体1的两侧翼板之间和/或设置在所述次桁架本体2的的两侧翼板之间,对所述主桁架本体1和所述次桁架本体2连接部位的翼板结构进行加强,有效避免了钢结构构件在安装过程中或者应力释放的过程中翼板出现破坏性形变,保证了本新型整体结构的稳定性和后续使用的安全性。
43.作为优选的实施方案,在上述方式基础上,进一步的,所述扶强钢板9垂直设置在所述主桁架本体1的两侧翼板之间和/或垂直设置在所述次桁架本体2的两侧翼板之间。采用这种结构设置,所述扶强钢板9能够更加有效的对所述主桁架本体1翼板和所述次桁架本体2的翼板进行支撑,防止钢结构构件应力释放时,造成翼板过度变形,进一步保证了本新型整体结构的稳定性和后续使用的安全性。
44.作为优选的实施方案,在上述方式基础上,进一步的,设置在所述主桁架本体1上的所述扶强钢板9的宽度小于所述主桁架本体1翼板的宽度,设置在所述次桁架本体2上的所述扶强钢板9的宽度小于所述次桁架本体2翼板的宽度。
45.在本实施例中,所述扶强钢板9是以焊接的方式连接在所述主桁架本体1的翼板上或者所述次桁架本体2的翼板上,若所述扶强钢板9的宽度超出所述主桁架本体1翼板的宽度或者所述次桁架本体2翼板的宽度,难以保证边缘部位的焊接质量,并且,还有可能影响所述主桁架本体1和所述次桁架本体2边缘部位的结构强度。因此,在本实施例中,发明人设置在所述主桁架本体1上的所述扶强钢板9的宽度小于所述主桁架本体1翼板的宽度,设置在所述次桁架本体2上的所述扶强钢板9的宽度小于所述次桁架本体2翼板的宽度。这样,保证了所述扶强钢板9与翼板的焊接质量,同时,能够有效避免焊接时造成所述主桁架本体1和所述次桁架本体2边缘部位的损伤,从而再进一步防止钢结构构件安装或者应力释放时,造成翼板过度变形,保证了本新型整体结构的稳定性和后续使用的安全性。
46.作为优选的实施方案,在上述方式基础上,进一步的,所述扶强钢板9设置的范围落于所述主桁架本体1和所述次桁架本体2之间形成的连接部位的范围内。采用这种结构设置,将所述扶强钢板9的设置位置对应所述主桁架本体1和所述次桁架本体2的连接部位设置,进一步保证了所述扶强钢板9对所述主桁架本体1和/或所述次桁架本体2翼板结构强度的强化效果,进而有效防止了二者连接部位翼板结构产生过度形变,再进一步保证了本新型整体结构的稳定性和后续使用的安全性。
47.作为优选的实施方案,在上述方式基础上,进一步的,设置在所述主桁架本体1上的所述扶强钢板9的数量≥2块。采用这种结构设置,提升了所述主桁架本体1和所述次桁架本体2的连接部位的翼板整体的结构强度,进一步缩小了二者连接部位翼板结构薄弱部位的面积,从而再进一步防止了翼板产生过度变形,保证了本新型整体结构的稳定性和后续使用的安全性。
48.作为优选的实施方案,在上述方式基础上,进一步的,所述补强装置8还包括承重拉索10,所述承重拉索10用于引导所述主桁架本体1和所述次桁架本体2连接部位的应力向
设定方向释放。
49.在本实施例中,发明人考虑到钢结构构件安装后其应力释放的方向难以控制,若不加以约束,钢结构构件应力释放完成后,其本身的定位可能偏离设定的位置,使得后续的钢结构构件难以落位,影响项目整体的进度。因此,在本实施例中,发明人还设置了所述承重拉索10,所述用于引导所述主桁架本体1和所述次桁架本体2连接部位的应力向设定方向释放,保证了钢结构构件应力释放完成后,其定位落于预设的范围内,使得后续钢结构构件的安装能够有序进行。同时,所述承重拉索10还能进一步对所述主桁架本体1和/或所述次桁架本体2进行支撑,防止二者连接部位出现过度的变形,进一步保证了本新型整体结构的稳定性和后续使用的安全性。
50.作为优选的实施方案,在上述方式基础上,进一步的,所述承重拉索10对应所述扶强钢板9的布设位置设置。采用这种结构设置,避免了所述承重拉索10施加作用力时,造成翼板的过度形变,再进一步保证了本新型整体结构的稳定性和后续使用的安全性。
51.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
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