CN117051976A - 一种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖及构成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖及构成方法，落地立体拱桁架组合包括两组三角落地立体拱桁架，两组三角落地立体拱桁架沿中心定位点中心对称，交汇并刚性连接形成六角星结构，落地立体拱桁架组合内部形成六边形空间，六边形空间外侧的六个角内均设有外边界单层网壳。本发明的有益效果是：通过屋盖径向连接钢梁实现环向平面弧形桁架组合的侧向支撑，通过外边界单层网壳、中心单层网壳构成整体受力模式，可达到在减轻自重和保证承载性能的同时，实现底部多向大跨空间、屋面多向弧形曲面、高承载刚度和入口边界结构的多角组合落地支承大跨度屋盖建筑造型及功能。

Description

一种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖及构成方法

技术领域

本发明属于结构工程技术领域，尤其涉及一种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖及构成方法。

背景技术

大跨度桁架屋盖体系是由多榀单向或多向桁架结构连接组成的结构体系，具有自重轻、跨度大和承载力高等优点，广泛应用于机场航站楼、体育场馆等大跨空间功能的大型公共建筑以及涉及大跨度室内空间功能的建筑楼层中。

立体拱桁架结构是桁架结构体系中的一类特例，主要通过空间构造形式组成立体桁架结构，相比平面桁架结构具有更大的抗弯刚度，更适合作为大跨度楼屋盖主体承载结构；而拱形形式，则可有效地将竖向荷载转换为桁架弦杆构件的轴力作用，承载力更高；拱桁架的落地支承形式，可有效实现弧形屋面造型和桁架体系的整体性。因而合理有效的立体拱桁架结构弧形设置、数量以及落地支承形式是整体体系承载性能的一个重要因素。

由于建筑入口边界造型和功能需要，立体拱桁架往往需要设置为斜立面形式，可实现空间跨度的进一步扩展，但同时引起侧向稳定性较弱，对整体桁架体系的稳定承载造成影响，采用平面弧形桁架结构对相邻拱桁架进行刚性连接可构成整体受力模式。因而合理有效的落地拱立体拱桁架与平面弧形桁架结构的连接和布置，是保证整体桁架承载的重要因素。

此外，立体拱桁架大跨屋盖体系存在节点连接构造复杂、部件构成复杂以及承载性能和刚度等问题，因此合理有效的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖的结构形式设计及构成方案也是保证其承载性能和正常使用的一个重要因素。

综上所述，研究一种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖的形式及设计方法，以适用于底部多向大跨空间、屋面多向弧形曲面和入口边界结构的多角组合落地支承建筑造型屋盖结构体系设计及承载是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖及构成方法。

这种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖，包括主体结构和辅助结构；主体结构包括落地立体拱桁架组合和环向平面弧形桁架组合；辅助结构包括屋盖径向连接钢梁、外边界单层网壳和中心单层网壳；

落地立体拱桁架组合包括两组三角落地立体拱桁架，两组三角落地立体拱桁架沿中心定位点中心对称，交汇并刚性连接形成六角星结构，落地立体拱桁架组合内部形成六边形空间，六边形空间外侧的六个角内均设有外边界单层网壳；

环向平面弧形桁架组合包括外环平面弧形桁架和内环平面弧形桁架，两者沿环向呈交错旋转角布置；外环平面弧形桁架设于落地立体拱桁架组合内部的六边形空间，内环平面弧形桁架设于外环平面弧形桁架内；环向平面弧形桁架组合范围内设有屋盖径向连接钢梁，作为侧向支撑构件，与平面弧形桁架正交布置；内环平面弧形桁架内侧设有中心单层网壳；

环向平面弧形桁架位于落地多拱立体桁架组合内侧，构成核心支撑构架，作为整体体系的主体结构；外边界单层网壳位于落地立体拱桁架组合的落地交汇处，包括环向多侧对称布置的多个外边界单层网壳；中心单层网壳为斜交布置构成网格状单层网壳结构。

作为优选，三角落地立体拱桁架由三榀弧形倒三角立体拱桁架绕中心定位点旋转角度阵列布置，同一三角落地立体拱桁架中相邻两榀弧形倒三角立体拱桁架在立体桁架落地端汇交相连。

作为优选，弧形倒三角立体拱桁架的斜立面倾斜角为50～80°，相邻立体桁架落地端的水平间距为100～150m，弧形倒三角立体拱桁架中部最高处立面高度为20～30m；单榀弧形倒三角立体拱桁架高度为跨度的1/25～1/20，立体拱桁架上弦拱和立体拱桁架下弦拱的截面从中部向两侧为变截面逐渐减小的形式。

作为优选，外环平面弧形桁架和两组三角落地立体拱桁架中的一组刚性连接，六边形空间内在径向上从外向内设有数榀外环平面弧形桁架；每榀外环平面弧形桁架的两端分别连接相邻两榀弧形倒三角立体拱桁架。

作为优选，最内侧的三榀外环平面弧形桁架形成三角形空间，内环平面弧形桁架设于三角形空间内，数榀内环平面弧形桁架两端连接三角形空间边缘相邻的最内侧两榀外环平面弧形桁架。

作为优选：外环平面弧形桁架和内环平面弧形桁架的高度根据跨度的1/25～1/20、对应连接处立体拱桁架高度的较大者进行确定；平面弧形桁架的高度大于对应连接处立体拱桁架高度时，两端边坡收缩至连接处立体拱桁架的高度进行连接。

作为优选，屋盖径向连接钢梁设于外环平面弧形桁架组合之间和位于内环平面桁架组合之间，屋盖连接钢梁两端为铰接连接；外环平面弧形桁架之间的屋盖径向连接钢梁包括外环上弦钢梁和外环下弦钢梁，外环下弦钢梁的布置间隔大于外环上弦钢梁；内环平面弧形桁架之间的屋盖径向连接钢梁包括内环上弦钢梁和内环下弦钢梁，内环上弦钢梁和内环下弦钢梁的布置间隔相等。

作为优选，外边界单层网壳包括径向外边界网壳钢梁和环向外边界网壳钢梁，每个外边界单层网壳的俯视平面均呈三角形，外边界单层网壳端部连接落地立体拱桁架组合的上弦层；径向外边界网壳钢梁为贯通设置，环向外边界网壳钢梁为分段刚接连接设置。

作为优选：中心单层网壳位于整体体系的中部区域，包括径向中心网壳钢梁和环向中心网壳钢梁；中心单层网壳的边界端部连接至内环平面弧形桁架，形成封闭屋盖结构体系。

这种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖的构成方法，包括以下步骤：

S1、绕中心定位点旋转角度阵列布置两组三角落地立体拱桁架，形成六角星结构；

S2、在六边形空间内设置外环平面弧形桁架，外环平面弧形桁架两端刚性连接同组三角落地立体拱桁架内的相邻两榀弧形倒三角立体拱桁架；

S3、在最内侧的三榀外环平面弧形桁架形成的三角形空间内设置内环平面弧形桁架，内环平面弧形桁架两端刚性连接相邻的最内侧两榀外环平面弧形桁架；外环平面弧形桁架和内环平面弧形桁架共同构成主体结构；

S4、组装外环平面弧形桁架之间的屋盖径向连接钢梁和内环平面弧形桁架之间的屋盖径向连接钢梁；

S5、在六边形空间外侧的六个角内设置外边界单层网壳；在内环平面桁架组合内设置中心单层网壳，形成封闭屋盖结构体系。

本发明的有益效果是：

1)本发明提供的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖，其结构体系构造合理，可以实现底部多向大跨空间、屋面多向弧形曲面和入口边界结构的多角组合落地支承建筑造型屋盖结构体系设计及承载，充分发挥立体拱桁架大跨屋盖的底部多向大跨空间、高承载刚度和入口边界的多角组合落地支承建筑造型功能优点。

2)本发明的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖以落地立体拱桁架组合和环向平面弧形桁架组合结合为多角组合的落地支承大跨度整体桁架结构形式，并通过屋盖径向连接钢梁实现环向平面弧形桁架组合的侧向支撑，通过外边界单层网壳、中心单层网壳实现落地立体拱桁架组合的落地交汇处、中部区域的封闭屋盖处理而构成整体受力模式，可达到在减轻自重和保证承载性能的同时，实现底部多向大跨空间、屋面多向弧形曲面、高承载刚度和入口边界结构的多角组合落地支承大跨度屋盖建筑造型及功能。

3)基于承载性能分析，本发明的结构便于通过承载力、整体抗侧刚度和抗扭转性能等指标进行应力控制、侧向变形控制和周期比控制，进一步保障整体结构体系的合理有效。

4)本发明的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖的构件组成模块明确，传力清晰，整体体系底部空间多向跨度大、承载刚度高、多角组合落地曲面屋盖和入口边界造型优美，在底部多向大跨空间、屋面多向弧形曲面和入口边界结构的多角组合落地支承建筑造型大跨度屋盖结构体系中具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明立体拱桁架大跨屋盖实施例的结构示意图(图1a是本发明双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖实施例的整体结构示意图、图1b是落地立体拱桁架组合示意图、图1c是环向平面弧形桁架组合示意图、图1d是屋盖径向连接钢梁示意图、图1e是外边界单层网壳示意图、图1f是中心单层网壳示意图)；

图2是图1a中A-A剖切示意图；

图3是图1a中B-B剖切示意图；

图4是图2中C-C剖切示意图；

图5是图2中落地立体拱桁架组合和环向平面弧形桁架组合的示意图；

图6是图3中单榀的落地立体拱桁架的示意图；

图7a是落地立体拱桁架组合的落地端支座节点的构造示意图；

图7b是图7a中D-D剖切截面图；

图8是落地立体拱桁架组合或环向平面弧形桁架组合的节点构造示意图(其中图8a是有竖腹杆时的钢桁架节点，图8b是无竖腹杆时的钢桁架节点)；

图9是本发明立体拱桁架大跨屋盖实施例的构成流程图。

附图标记说明：立体桁架上弦拱1、立体桁架下弦拱2、立体桁架水平杆3、立体桁架竖腹杆4、立体桁架斜腹杆5、立体桁架落地端6、立体桁架中部上弦交汇节点7、立体桁架中部下弦交汇节点8、外环桁架上弦梁9、外环桁架下弦梁10、外环桁架竖腹杆11、外环桁架斜腹杆12、外环桁架上弦连接端13、外环桁架下弦连接端14、内环桁架上弦梁15、内环桁架下弦梁16、内环桁架竖腹杆17、内环桁架斜腹杆18、内环桁架上弦连接端19、内环桁架下弦连接端20、外环上弦钢梁21、外环下弦钢梁22、内环上弦钢梁23、内环下弦钢梁24、径向外边界网壳钢梁25、环向外边界网壳钢梁26、径向中心网壳钢梁27、环向中心网壳钢梁28、中心定位点29、十字加劲板30、竖向转换加劲板31、桁架节点加劲板32。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

实施例一

作为一种实施例，如图1a至图8b所示，所述双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖，主体结构包括落地立体拱桁架组合、环向平面弧形桁架组合；

如图1b、图2～图4、图5～图6所示，所述落地立体拱桁架组合位于环向多侧，由上三角落地立体拱桁架、下三角落地立体拱桁架这2组组成，构成六角落地支承立体拱桁架组合结构形式；上三角落地立体拱桁架、下三角落地立体拱桁架分别由沿环向周圈布置的3榀超大跨度斜立面的弧形倒三角立体拱桁架构成，对应俯视平面分别为正三角形、倒三角形布置形式。本实施例中，上三角、下三角均为夹角60度的类正三角形布置，交汇并刚性连接形成六角星结构，落地立体拱桁架组合内部形成六边形空间。

每榀弧形倒三角立体拱桁架的构件组成和结构布置相同，绕中心定位点29旋转一定角度进行阵列布置，形成环向对称设置，并通过两端部落地进行固定支承；两榀相邻的弧形倒三角立体拱桁架共用立体桁架落地端6，共同构成落地多拱立体桁架主体结构。本实施例中，相邻两榀弧形倒三角立体拱桁架旋转阵列角度为120°。

单榀弧形倒三角立体拱桁架由立体桁架上弦拱1、立体桁架下弦拱2、立体桁架水平杆3、立体桁架竖腹杆4、立体桁架斜腹杆5所组成；在立体桁架落地端6处，相邻两榀弧形倒三角立体拱桁架的端部杆件汇交相连于一点，并固定支承于地面结构或地下室顶板结构上。

上三角落地落地立体拱桁架、下三角落地立体拱桁架的拱桁架交汇处，通过立体桁架中部上弦交汇节点7、立体桁架中部下弦交汇节点8，刚性连接构成整体六角落地支承结构。

如图1c、图2～图4、图5所示，所述环向平面弧形桁架组合位于落地立体拱桁架组合内侧，由对应沿环向周圈分组分布的多组外环平面弧形桁架、内环平面弧形桁架所构成；每组外环平面弧形桁架、内环平面弧形桁架分别由沿径向间隔一定距离布置的多榀外环斜交向平面弧形桁架、内环斜交向平面弧形桁架所组成。

外环平面弧形桁架由外环桁架上弦梁9、外环桁架下弦梁10、外环桁架竖腹杆11和外环桁架斜腹杆12所组成；每榀外环斜交向平面弧形桁架的两端通过外环桁架上弦连接端13、外环桁架下弦连接端14，刚性连接至相邻2榀弧形倒三角立体拱桁架上，连接处即为立体桁架上弦拱1、立体桁架下弦拱2。

外环平面弧形桁架为全部连接至上三角落地落地立体拱桁架，或者是全部连接至下三角落地立体拱桁架。

内环平面弧形桁架由内环桁架上弦梁15、内环桁架下弦梁16、内环桁架竖腹杆17和内环桁架斜腹杆18所组成；每榀内环斜交向平面弧形桁架的两端通过内环桁架上弦连接端19、内环桁架下弦连接端20，刚性连接至最内侧的相邻2榀外环斜交向平面弧形桁架上，连接处即为外环桁架上弦梁9、外环桁架下弦梁10。

环向平面弧形桁架组合和落地立体拱桁架组合共同构成核心支撑构架，为整体体系的主体结构。

实施例二

作为另一种实施例，本实施例二在实施例一的基础上提出了一种更具体的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖，辅助结构包括屋盖径向连接钢梁、外边界单层网壳和中心单层网壳。

如图1d、图2～图4所示，所述屋盖径向连接钢梁包括位于外环平面弧形桁架组合之间和位于内环平面桁架组合之间设置；在外环平面桁架组合之间，是由小间隔布置的外环上弦钢梁21、大间隔布置的外环下弦钢梁22所组成；在内环平面桁架组合之间，是由均匀间隔布置的内环上弦钢梁23、内环下弦钢梁24所组成。

屋盖径向连接钢梁两端为铰接相贯或螺栓连接，连接处的外环上弦钢梁21、外环下弦钢梁22、内环上弦钢梁23和内环下弦钢梁24均无需设置内隔板；在环向平面弧形桁架上弦层，屋盖径向连接钢梁按每轴网跨度布置一根；在环向平面弧形桁架下弦层，屋盖径向连接钢梁按每2-3个轴网跨度布置一根，其中内环区域范围较小时也可均匀布置；

所述外边界单层网壳位于落地立体拱桁架组合的落地交汇处，由环向多侧对称布置的多个外边界单层网壳组成，每个外边界单层网壳的俯视平面均为三角形布置区域；单个外边界单层网壳由径向外边界网壳钢梁25、环向外边界网壳钢梁26所组成，构成单层网壳结构，边界连接至落地立体拱桁架组合的上弦层，即立体桁架上弦拱1。

径向外边界网壳钢梁25与环向外边界网壳钢梁26通过刚性节点正交连接；径向外边界网壳钢梁25为贯通设置，环向外边界网壳钢梁26为分段刚接连接设置。

如图1f、图2～图4所示，所述中心单层网壳位于中部区域，由径向中心网壳钢梁27、环向中心网壳钢梁28所组成，斜交布置构成网格状单层网壳结构；中心单层网壳的边界端部连接至内环平面弧形桁架，形成封闭屋盖结构体系。

落地立体拱桁架组合的立面弧度和倾斜角、上三角落地立体拱桁架和下三角落地立体拱桁架的平面三角形式、环向平面弧形桁架组合的间距和弧度、边界单层网壳的网格区域以及中心单层网壳的网格形式均可根据建筑造型要求、功能空间、多向空间跨度和边界条件的要求进行适当调整，并不会影响本发明双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖的各部件构成和组装方式。

相比于现有技术的不足，本发明提供的一种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖基于落地立体拱桁架组合和环向平面弧形桁架组合结合的多角组合落地支承大跨度屋盖整体桁架结构形式，通过屋盖径向连接钢梁实现环向平面弧形桁架组合的侧向支撑，通过外边界单层网壳、中心单层网壳实现落地立体拱桁架组合的落地交汇处、中部区域的封闭屋盖处理，构成整体受力模式，可实现底部多向大跨空间、屋面多向弧形曲面和入口边界结构的多角组合落地支承建筑造型屋盖结构体系设计及承载。基于承载性能分析，通过构件应力、变形刚度和抗扭周期比等整体性能控制，可进一步保障本发明双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖的底部空间多向大跨度、高承载刚度、多角组合落地曲面屋盖和入口边界造型优点。

需要说明的，本实施例中与实施例一相同或相似的部分可相互参考，在本申请中不再赘述。

实施例三

作为另一种实施例，本实施例三在实施例二的基础上提出了一种更具体的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖，

单榀弧形倒三角立体拱桁架的斜立面倾斜角为50～80°，弧形倒三角立体拱桁架的两落地端水平间距为100～150m，弧形倒三角立体拱桁架的中部最高处立面高度为20～30m；弧形倒三角立体拱桁架的高度根据跨度的1/25～1/20确定，为4～6m。本实施例中，弧形倒三角立体拱桁架的立面倾斜角为60°、落地端水平间距为100m、中部最高处立面高度为24m，弧形倒三角立体拱桁架高度为4m。

单榀弧形倒三角立体拱桁架在俯视投影平面上呈外凸弧形形式；弧形倒三角立体拱桁架作为组合式大跨屋盖的主体支承结构，立面倾斜角不可小于50°，避免出现屋盖结构的整体倾覆；弧形倒三角立体拱桁架的落地端水平间距不小于100m设置，是为实现纵向大跨空间的建筑功能；弧形倒三角立体拱桁架的中部最高处立面高度不小于20m设置，是为进一步横向扩展的大开口边界弧形拱梁具有大开口空间功能所作的限制，同时也是内部空间高度的要求。

单榀弧形倒三角立体拱桁架的所有杆件截面均为圆钢管截面，其中立体桁架上弦拱1、立体桁架下弦拱2的圆钢管截面直径为1000～1500mm，截面从中部向两侧为变截面逐渐减小的形式；单榀弧形倒三角立体拱桁架在立体桁架落地端6处由2根立体桁架上弦拱1和1根立体桁架下弦拱2汇交于一点，支座节点处内部设置十字加劲板30、竖向转换加劲板31进行内隔板加强，并刚性固定支承于地面结构。本实施例中，立体桁架上弦拱1、立体桁架下弦拱2的圆钢管，在中部截面的最大直径为1200mm。

外环平面弧形桁架、内环平面弧形桁架的高度根据跨度的1/25～1/20、对应连接处立体拱桁架高度的较大者进行确定；平面弧形桁架的高度大于对应连接处立体拱桁架高度时，两端边坡收缩至连接处立体拱桁架的高度进行连接；沿径向从内侧到外侧布置的各榀平面弧形桁架的立面倾斜角逐渐增大；平面弧形桁架与立体拱桁架的连接方式为，圆钢管采用杆件相贯连接，H型钢采用栓焊连接，连接节点处增设内隔板进行加强，实现刚性节点连接。本实施例中，均为圆钢管的杆件相贯连接。

单榀外环平面弧形桁架、内环平面弧形桁架的最大跨度位于中部，两侧对称分布，跨度为60～100m，截面为圆钢管截面或H型钢截面，圆钢管直径或H型截面高度为300～600mm，平面弧形桁架高度为3～6m；节点处设置桁架节点加劲板32进行加强。本实施例中中部最高一榀外环、内环平面弧形桁架的高度均为4m。

外环平面弧形桁架组合、内环平面弧形桁架组合，绕中心定位点29为沿环向旋转一定角度进行交错布置，构成整体连接结构。本实施例中，沿环向旋转角度为60°。

屋盖径向连接钢梁作为斜交平面弧形桁架的侧向支撑构件，同时也是屋盖竖向荷载的承载构件；屋盖径向连接钢梁按照轴网跨度布置，每轴网跨度为8～12m。本实施例中，每轴网跨度为8m，上弦层、下弦层分别按每8m的小间隔和16m的大间隔布置一根进行连接设置。

屋盖径向连接钢梁的截面为圆钢管或H型截面钢，圆钢管的直径或H型截面钢的高度为400～600mm。

外边界单层网壳的构件截面为圆钢管或箱型截面，直径或边长尺寸为300～600mm。

中心单层网壳的构件截面为圆钢管或箱型截面，直径或边长为200～500mm。

需要说明的，本实施例中与实施例二相同或相似的部分可相互参考，在本申请中不再赘述。

实施例四

作为另一种实施例，实施例三所述的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖的构成流程，如图9所示：

S1、立体拱桁架上弦拱1、立体桁架下弦拱2、立体桁架水平杆3、立体桁架竖腹杆4、立体桁架斜腹杆5组成单榀弧形倒三角立体拱桁架；

绕中心定位点29旋转角度阵列布置，构成两组环向多侧的3榀弧形倒三角立体拱桁架，即为上三角落地立体拱桁架和下三角落地立体拱桁架，并通过两端的立体桁架落地端6进行两两交汇并固定支承；立体桁架落地端6处支座节点设置十字加劲板30、竖向转换加劲板31进行加强；

上三角落地落地立体拱桁架、下三角落地立体拱桁架的拱桁架交汇处，通过立体桁架中部上弦交汇节点7、立体桁架中部下弦交汇节点8，刚性连接构成整体六角落地支承结构；

S2、外环桁架上弦梁9、外环桁架下弦梁10、外环桁架竖腹杆11、外环桁架斜腹杆12组成单榀外环平面弧形桁架，节点处设置桁架节点加劲板32进行加强，每榀桁架两端通过外环桁架上弦连接端13、外环桁架下弦连接端14，刚性连接至相邻2榀弧形倒三角立体拱桁架；

S3、内环桁架上弦梁15、内环桁架下弦梁16、内环桁架竖腹杆17、内环桁架斜腹杆18组成单榀内环平面弧形桁架，节点处设置桁架节点加劲板32进行加强，每榀桁架两端通过内环桁架上弦连接端19、内环桁架下弦连接端20，刚性连接至相邻2榀外环平面弧形桁架；

各组外环平面弧形桁架、内环平面弧形桁架分别绕中心定位点29环向对称布置，环向平面弧形桁架组合和落地立体拱桁架组合共同构成核心支撑构架，作为整体体系的主体结构；

S4、小间隔布置的外环上弦钢梁21、大间隔布置的外环下弦钢梁22组成外环平面桁架组合之间的屋盖径向连接钢梁；均匀间隔布置的内环上弦钢梁23、内环下弦钢梁24组成内环平面桁架组合之间的屋盖径向连接钢梁；屋盖连接钢梁两端为铰接连接；

S5、外边界单层网壳位于落地立体拱桁架组合的落地交汇处，由环向多侧对称布置的多个外边界单层网壳所组成，正交布置构成网格状单层网壳结构；每个外边界单层网壳由径向外边界网壳钢梁25、环向外边界网壳钢梁26构成，边界连接至立体桁架上弦拱1；

中心单层网壳位于中部区域，由径向中心网壳钢梁27、环向中心网壳钢梁28所组成，斜交布置构成网格状单层网壳结构；中心单层网壳的边界端部连接至内环平面弧形桁架组合，形成封闭屋盖结构体系。

通过承载性能分析，并控制构件应力、整体刚度和抗扭性能，保障结构体系的整体受力承载性能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

Claims (8)

1.一种双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖，其特征在于，包括主体结构和辅助结构；主体结构包括落地立体拱桁架组合和环向平面弧形桁架组合；辅助结构包括屋盖径向连接钢梁、外边界单层网壳和中心单层网壳；

落地立体拱桁架组合包括两组三角落地立体拱桁架，两组三角落地立体拱桁架沿中心定位点(29)中心对称，交汇并刚性连接形成六角星结构，落地立体拱桁架组合内部形成六边形空间，六边形空间外侧的六个角内均设有外边界单层网壳；

环向平面弧形桁架组合包括外环平面弧形桁架和内环平面弧形桁架，两者沿环向呈交错旋转角布置；外环平面弧形桁架设于落地立体拱桁架组合内部的六边形空间，内环平面弧形桁架设于外环平面弧形桁架内；环向平面弧形桁架组合范围内设有屋盖径向连接钢梁，作为侧向支撑构件，与平面弧形桁架正交布置；内环平面弧形桁架内侧设有中心单层网壳；

环向平面弧形桁架位于落地多拱立体桁架组合内侧，构成核心支撑构架，作为整体体系的主体结构；外边界单层网壳位于落地立体拱桁架组合的落地交汇处，包括环向多侧对称布置的多个外边界单层网壳；中心单层网壳为斜交布置构成网格状单层网壳结构。

2.根据权利要求1所述的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖，其特征在于，三角落地立体拱桁架由三榀弧形倒三角立体拱桁架绕中心定位点(29)旋转角度阵列布置，同一三角落地立体拱桁架中相邻两榀弧形倒三角立体拱桁架在立体桁架落地端(6)汇交相连。

3.根据权利要求2所述的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖，其特征在于，弧形倒三角立体拱桁架的斜立面倾斜角为50～80°，相邻立体桁架落地端(6)的水平间距为100～150m，弧形倒三角立体拱桁架中部最高处立面高度为20～30m；单榀弧形倒三角立体拱桁架高度为跨度的1/25～1/20，立体拱桁架上弦拱(1)和立体拱桁架下弦拱(2)的截面从中部向两侧为变截面逐渐减小的形式。

4.根据权利要求2所述的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖，其特征在于，外环平面弧形桁架和两组三角落地立体拱桁架中的一组刚性连接，六边形空间内在径向上从外向内设有数榀外环平面弧形桁架；每榀外环平面弧形桁架的两端分别连接相邻两榀弧形倒三角立体拱桁架。

5.根据权利要求4所述的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖，其特征在于，最内侧的三榀外环平面弧形桁架形成三角形空间，内环平面弧形桁架设于三角形空间内，数榀内环平面弧形桁架两端连接三角形空间边缘相邻的最内侧两榀外环平面弧形桁架。

外环平面弧形桁架和内环平面弧形桁架的高度根据跨度的1/25～1/20、对应连接处立体拱桁架高度的较大者进行确定；平面弧形桁架的高度大于对应连接处立体拱桁架高度时，两端边坡收缩至连接处立体拱桁架的高度进行连接。

6.根据权利要求1所述的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖，其特征在于，屋盖径向连接钢梁设于外环平面弧形桁架组合之间和位于内环平面桁架组合之间，屋盖连接钢梁两端为铰接连接；外环平面弧形桁架之间的屋盖径向连接钢梁包括外环上弦钢梁(21)和外环下弦钢梁(22)，外环下弦钢梁(22)的布置间隔大于外环上弦钢梁(21)；内环平面弧形桁架之间的屋盖径向连接钢梁包括内环上弦钢梁(23)和内环下弦钢梁(24)，内环上弦钢梁(23)和内环下弦钢梁(24)的布置间隔相等。

7.根据权利要求1所述的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖，其特征在于，外边界单层网壳包括径向外边界网壳钢梁(25)和环向外边界网壳钢梁(26)，每个外边界单层网壳的俯视平面均呈三角形，外边界单层网壳端部连接落地立体拱桁架组合的上弦层；径向外边界网壳钢梁(25)为贯通设置，环向外边界网壳钢梁(26)为分段刚接连接设置；

中心单层网壳位于整体体系的中部区域，包括径向中心网壳钢梁(27)和环向中心网壳钢梁(28)；中心单层网壳的边界端部连接至内环平面弧形桁架，形成封闭屋盖结构体系。

8.如权利要求1至7中任一所述的双三角组合落地支承立体拱桁架大跨屋盖的构成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、绕中心定位点(29)旋转角度阵列布置两组三角落地立体拱桁架，形成六角星结构；

S2、在六边形空间内设置外环平面弧形桁架，外环平面弧形桁架两端刚性连接同组三角落地立体拱桁架内的相邻两榀弧形倒三角立体拱桁架；

S3、在最内侧的三榀外环平面弧形桁架形成的三角形空间内设置内环平面弧形桁架，内环平面弧形桁架两端刚性连接相邻的最内侧两榀外环平面弧形桁架；外环平面弧形桁架和内环平面弧形桁架共同构成主体结构；

S4、组装外环平面弧形桁架之间的屋盖径向连接钢梁和内环平面弧形桁架之间的屋盖径向连接钢梁；

S5、在六边形空间外侧的六个角内设置外边界单层网壳；在内环平面桁架组合内设置中心单层网壳，形成封闭屋盖结构体系。