一种花瓣状仿生钢结构屋盖的制作方法

本发明涉及仿生建筑领域，尤其涉及一种花瓣状仿生钢结构屋盖。

背景技术：

1、国内火车站如火如荼地建设，仿生编织筒造型、仿生蘑菇形状、仿生花瓣造型等等火车站，越来越多的仿生建筑将应运而生。仿生花瓣造型国内相关先例少见，其建筑设计风格新颖，达到了建筑美学效果，但同时给工程建设实施带来了技术难题。

2、仿生建筑一般采用钢结构形式，钢结构具有强度高、重量轻、抗震性能好、施工速度快、建筑造型美观等诸多特点，与其他结构相比，钢结构造型更具有可塑性。目前在国内主要的火车站站房中，站城融合、仿生建筑逐渐呈现发展之势。仿生建筑主要通过钢结构等柔性构件组装拼装而成，其形态多变，造型奇异。将火车站外形设计成仿花瓣生物造型，给站房建筑空间及外形赋予了生动的外形，然而给工程建设却带来了极大的施工难度和挑战。

3、仿生建筑具有造型复杂、内含多数超静定结构的特点，仿花瓣状的钢结构造型在丰富建筑美学的同时，也给工程建设施工带来了不小难题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种花瓣状仿生钢结构屋盖，其有利于形成稳定的花瓣状仿生钢结构屋盖。

2、为达到上述目的而采用了一种花瓣状仿生钢结构屋盖，其包括：

3、多个仿生花瓣单元，其包括呈弧形延伸的花瓣柱以及由所述花瓣柱延伸而出的，同样呈弧形延伸的花瓣悬臂梁，多个仿生花瓣单元排布在一对向上的楼面外缘，并生根锚固于楼面梁上，延伸方向朝室外，形成外围护结构，与外围护结构相对的，使多个仿生花瓣单元排布在室内，并生根锚固于楼面梁上，延伸方向朝室内，形成内围护结构，外围护结构与内围护结构的仿生花瓣单元间隔设置且一一对应，所述外围护结构呈圆弧段排布，所述内围护结构沿所述圆弧段圆心角对应的弦线方向排布，但始终与外围护结构间隔，设置最小间隔距离，所述内围护结构分成两排，使外围护结构圆弧段的端部也间隔对应有内围护结构；

4、位于外围护结构与第一排内围护结构之间的拱形支撑结构，所述拱形支撑结构拉结外围护结构的仿生花瓣单元的花瓣柱以及内围护结构的仿生花瓣单元的花瓣柱；

5、位于外围护结构圆弧段端部与第二排内围护结构之间的桁架支撑结构，第二排内围护结构高于第一排内围护结构，则使桁架支撑结构拉结第二排内围护结构的仿生花瓣单元的花瓣柱以及外围护结构的仿生花瓣单元的花瓣悬臂梁；

6、位于一对向上的内围护结构之间的多排屋盖支撑柱；

7、屋盖网架，其分块安装在外围护结构、内围护结构以及屋盖支撑柱上。

8、作为本发明进一步的改进，所述拱形支撑结构包括：

9、实腹拱，其两拱脚分别埋设于外围护结构的仿生花瓣单元的花瓣柱所在的楼面梁上以及第一排内围护结构的仿生花瓣单元的花瓣柱所在的楼面梁上；

10、上拉杆，其设置在实腹拱的顶部，其两端分别延伸至外围护结构的仿生花瓣单元的花瓣柱以及第一排内围护结构的仿生花瓣单元的花瓣柱上，并固定连接。

11、作为本发明进一步的改进，仿生花瓣单元采用呈弧形延伸的两榀悬挑双曲桁架以及交叉连接在两榀悬挑双曲桁架之间的系杆形成。

12、作为本发明进一步的改进，所述仿生花瓣单元划分为用于组成外围护结构的候车室外花瓣单元、用于组成第一排内围护结构的候车室内花瓣单元，以及用于组成第二排内围护结构的飘带花瓣单元，所述飘带花瓣单元排成一排时，顶部采用外形呈波浪起伏的桁架依次连接，以模仿“飘带”支承在仿生花瓣单元上。

13、作为本发明进一步的改进，所述候车室内花瓣单元与飘带花瓣单元的花瓣柱下端设置钢结构基础固定埋设在楼面梁中。

14、作为本发明进一步的改进，屋盖支撑柱与屋盖网架之间固定设置主桁架梁，沿楼面外缘的一侧屋盖网架采用外形呈波浪起伏的桁架依次连接，以模仿“飘带”支承在楼面外缘上方。

15、作为本发明进一步的改进，部分仿生花瓣单元下设滑动支座。

16、作为本发明进一步的改进，所述上拉杆与所述花瓣柱采用插板焊接。

17、作为本发明进一步的改进，所述上拉杆在横向上采用刚性环梁连接在一起。

18、作为本发明进一步的改进，所述仿生花瓣单元拆分为2～3块安装，拆分位置取在受剪力最小处，并选择在此位置的内部杆件数量最小处。

19、本发明采用分块吊装+临时支撑的安装方式，在地面或工场分段拼装花瓣结构，并分块空中吊装，减少高空焊接工程量，同时设置临时支撑，有利于与光谷拱快速形成“局部分段自稳体系、整体自稳体系”，此安装方式可解决安装精度和自稳问题，同时经济性较好。

技术特征：

1.一种花瓣状仿生钢结构屋盖，其特征在于包括：

2.根据权利要求1所述花瓣状仿生钢结构屋盖，其特征在于所述拱形支撑结构(400)包括：

3.根据权利要求1所述花瓣状仿生钢结构屋盖，其特征在于仿生花瓣单元(100)采用呈弧形延伸的两榀悬挑双曲桁架(104)以及交叉连接在两榀悬挑双曲桁架(104)之间的系杆(103)形成。

4.根据权利要求1所述花瓣状仿生钢结构屋盖，其特征在于所述仿生花瓣单元(100)划分为用于组成外围护结构(200)的候车室外花瓣单元(105)、用于组成第一排内围护结构(300)的候车室内花瓣单元(106)，以及用于组成第二排内围护结构(300)的飘带花瓣单元(107)，所述飘带花瓣单元(107)排成一排时，顶部采用外形呈波浪起伏的桁架依次连接，以模仿“飘带”支承在仿生花瓣单元(100)上。

5.根据权利要求4所述花瓣状仿生钢结构屋盖，其特征在于所述候车室内花瓣单元(106)与飘带花瓣单元(107)的花瓣柱(101)下端设置钢结构基础(109)固定埋设在楼面梁中。

6.根据权利要求1所述花瓣状仿生钢结构屋盖，其特征在于，屋盖支撑柱(600)与屋盖网架(700)之间固定设置主桁架梁，沿楼面外缘的一侧屋盖网架采用外形呈波浪起伏的桁架依次连接，以模仿“飘带”支承在楼面外缘上方。

7.根据权利要求1所述花瓣状仿生钢结构屋盖，其特征在于，部分仿生花瓣单元(100)下设滑动支座。

8.根据权利要求2所述花瓣状仿生钢结构屋盖，其特征在于，所述上拉杆(402)与所述花瓣柱(101)采用插板焊接。

9.根据权利要求2所述花瓣状仿生钢结构屋盖，其特征在于，所述上拉杆在横向上采用刚性环梁连接在一起。

10.根据权利要求2所述花瓣状仿生钢结构屋盖，其特征在于，所述仿生花瓣单元(100)拆分为2～3块安装，拆分位置取在受剪力最小处，并选择在此位置的内部杆件数量最小处。

技术总结
本发明涉及一种花瓣状仿生钢结构屋盖，其包括：多个仿生花瓣单元，其包括花瓣柱以及花瓣悬臂梁，多个仿生花瓣单元排布在一对向上的楼面外缘，并生根锚固于楼面梁上，延伸方向朝室外，形成外围护结构，与外围护结构相对的，使多个仿生花瓣单元排布在室内，并生根锚固于楼面梁上，所述内围护结构分成两排；位于外围护结构圆弧段端部与第二排内围护结构之间的桁架支撑结构，第二排内围护结构高于第一排内围护结构；位于一对向上的内围护结构之间的多排屋盖支撑柱；屋盖网架，其分块安装在外围护结构、内围护结构以及屋盖支撑柱上。本发明利于形成稳定的花瓣状仿生钢结构屋盖。

技术研发人员：李志强,钟万才,刘俊,宋宝仓,陈永刚,王育凯,袁允超,陈祥杰,崔万东,王凯,宋耀
受保护的技术使用者：中铁建工集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15