CN102409758A - 一种改善大跨度桁架动力性能的桁架结构体系 - Google Patents

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侯兆新
刘波
周建锋
陈晓冬
曾昭波
文琳竣
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Abstract

一种改善大跨度桁架动力性能的桁架结构体系，包括数榀组合桁架和数根钢柱，每榀组合桁架由并列的两榀桁架组合而成，该两榀桁架之间通过连接件采用栓焊混接的方式连接；每榀组合桁架的两端分别设有钢柱，并与钢柱的侧面刚接；所述钢柱与基础之间通过地脚螺杆连接。相邻的两组合桁架的上弦之间设有桁架上弦联系H型钢梁；下弦之间设有桁架下弦联系H型钢梁。所述桁架的上弦杆、下弦杆均为带翼缘的箱型梁。所述桁架的斜腹杆和竖腹杆均为H型钢梁。所述钢柱为十字型钢柱。所述钢柱与所述组合桁架的夹角处设有牛腿。该桁架体系有效的改善了桁架结构的动力性能，提高了人群活动的舒适度，避免或减少了机械阻尼设备的使用，减少了设备的投入及维护费用。

Description

一种改善大跨度桁架动力性能的桁架结构体系
技术领域
本发明涉及一种改善大跨度桁架动力性能的桁架结构体系，属于建筑工程技术领域。
背景技术
随着国民经济的高速发展，人们对大空间、大跨度建筑的追求也越来越高。一些像顶部设置游乐设施、游泳池及人流密集场所等动荷载的大跨度桁架的结构形式也发展很快。对于这种大跨度、顶部有动荷载设计要求的结构，目前国内主要是采用普通的工字型桁架结构体系，而且经常需要使用超厚钢板和高强度特种钢，并通过大量安装、使用机械阻尼设备来改善桁架结构的动力性能和提高舒适度。这样造成了整体结构用钢量很大，施工难度和工程造价也很高；对整个结构性能而言，易造成平面外失稳情况的发生，在荷载作用下，跨中挠度较大，结构的安全性不高。总的来说设备的投入很大，维护起来也比较困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种桁架结构体系，以有效克服现有技术中的上述缺陷，有效改善桁架结构的动力性能，提高人群活动的舒适度，避免或减少机械阻尼设备的使用，从而减少设备的投入及其维护费用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种改善大跨度桁架动力性能的桁架结构体系，包括数榀组合桁架和数根钢柱，每榀组合桁架由并列的两榀桁架组合而成，该两榀桁架之间通过连接件采用栓焊混接的方式连接；每榀组合桁架的两端分别设有钢柱，并与钢柱的侧面刚接；所述钢柱与基础之间通过地脚螺杆连接。
相邻的两组合桁架的上弦之间设有桁架上弦联系H型钢梁；下弦之间设有桁架下弦联系H型钢梁。
所述桁架的上弦杆、下弦杆均为带翼缘的箱型梁；当桁架跨度较大时，箱型梁是最好的结构形式，它的闭合薄壁截面抗扭刚度很大，能有效地抵抗正负弯矩并满足配筋需要，具有良好的动力特性和小的收缩变形值。
所述桁架的斜腹杆和竖腹杆均为H型钢梁。H型钢的截面面积分配优化、强重比合理；H型钢在各个方向上都具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻的优点。
所述钢柱为十字型钢劲性柱。十字型钢劲性柱的截面小，承载力大，有利于节约空间。
所述钢柱与所述组合桁架的夹角处设有牛腿，该牛腿与所述钢柱及所述组合桁架的下弦底端刚接。
本发明的桁架结构体系应用于比较特殊的大跨度且顶部有动荷载的游乐设施、游泳场所及人流密集场所。
本发明的优点在于：
1、本发明采用组合桁架形式，将并列桁架之间刚接，使左右桁架的上、下弦杆组合起来，形成了一个较大的桁架体系，类似于一个大型的箱型截面桁架体系，四周组合成了一个刚性整体。这种桁架体系不需要采用超厚度的特种钢材，安装、焊接起来较为容易，连接节点和受力情况都相对简单，具有很强的防止桁架平面外失稳和侧移性能；同时这种桁架体系能承受更大的荷载，满足更大跨度的要求；
2、在一定设计要求下，本发明的桁架结构体系能有效地减少整体用钢量，降低了制作和施工难度，缩短工期，达到了大幅节约工程成本的效果；
3、从结构受力上来讲，本发明能有效改善桁架结构的动力性能；同时，能提高人群的舒适度，避免或者减少使用机械阻尼设备，降低设备费用，使用维护起来也更加方便。
附图说明
图1为本发明的组合桁架与钢柱连接的结构示意图。
图2为图1的A-A剖面图。
图3为图1的B-B剖面图。
图4为本发明组合桁架的剖面图。
具体实施方式
如图1～4所示，一种改善大跨度桁架动力性能的桁架结构体系，包括数榀组合桁架和数根钢柱，每榀组合桁架由并列的两榀桁架1、2组合而成，该两榀桁架之间通过连接件12采用栓焊混接的方式连接；每榀组合桁架的两端分别设有钢柱3、4，并与钢柱的侧面刚接；所述钢柱3、4与基础13之间通过地脚螺杆14连接。
相邻的两组合桁架的上弦之间设有桁架上弦联系H型钢梁5；下弦之间设有桁架下弦联系H型钢梁6。
所述桁架的上弦杆7、下弦杆8均为带翼缘的箱型梁；所述桁架的斜腹杆9和竖腹杆10均为H型钢梁。
所述钢柱为十字型钢柱。
所述钢柱与所述组合桁架的夹角处设有牛腿11，该牛腿11与所述钢柱及所述组合桁架的下弦底端刚接。
采用本发明桁架结构体系的楼面，楼面采用钢梁做支撑，连接桁架，桁架上面铺设亚星金属板，桁架上布置栓钉，再做钢筋混凝土组合楼面。
在设计大跨度、组合桁架时要考虑桁架中部的下挠和变形，在进行桁架拼装时要进行预起拱，由于桁架跨度大，每榀桁架的拼装需要根据现场情况分段，分段安装时同样要考虑起拱的问题。钢柱安装一定要控制好水平度，只有当两端钢柱调整好，并将柱脚焊接完成以后才能进行后续工作。每榀组合桁架中一榀桁架与另一榀桁架要按相同顺序安装，每次安装完成后都需要对桁架的标高和轴线位置进行测量。两榀桁架均安装完成并调整好后进行刚接，为了防止应力过大，要严格遵从先初拧高强螺栓、然后焊接、最后终拧高强螺栓的顺序。然后将桁架与钢柱牛腿通过焊接的方式刚接。
在整个过程中，分别要在桁架高空焊接前、焊接完成后、卸载以前、卸载后和加上荷载后这五个阶段对桁架的标高和轴线位置进行测量记录。
本发明为大跨度、大荷载的钢桁架的设计提供了一种新的选择，能满足人民日益增长的要求，促进大跨度钢结构桁架体系的发展，具有广泛的推广前景。

Claims (6)

1.一种改善大跨度桁架动力性能的桁架结构体系，其特征在于：包括数榀组合桁架和数根钢柱，每榀组合桁架由并列的两榀桁架组合而成，该两榀桁架之间通过连接件采用栓焊混接的方式连接；每榀组合桁架的两端分别设有钢柱，并与钢柱的侧面刚接；所述钢柱与基础之间通过地脚螺杆连接。
2.根据权利要求1所述的改善大跨度桁架动力性能的桁架结构体系，其特征在于：相邻的两组合桁架的上弦之间设有桁架上弦联系H型钢梁；下弦之间设有桁架下弦联系H型钢梁。
3.根据权利要求1所述的改善大跨度桁架动力性能的桁架结构体系，其特征在于：所述桁架的上弦杆、下弦杆均为带翼缘的箱型梁。
4.根据权利要求1所述的改善大跨度桁架动力性能的桁架结构体系，其特征在于：所述桁架的斜腹杆和竖腹杆均为H型钢梁。
5.根据权利要求1所述的改善大跨度桁架动力性能的桁架结构体系，其特征在于：所述钢柱为十字型钢劲性柱。
6.根据权利要求1所述的改善大跨度桁架动力性能的桁架结构体系，其特征在于：所述钢柱与所述组合桁架的夹角处设有牛腿，该牛腿与所述钢柱及所述组合桁架的下弦底端刚接。
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