一种弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构及构成方法 |
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| 申请号 | CN202111127456.0 | 申请日 | 2021-09-26 | 公开(公告)号 | CN113789851B | 公开(公告)日 | 2022-09-13 |
| 申请人 | 浙大城市学院; | 发明人 | 王震; 程俊婷; 赵阳; 丁智; 杨学林; 汪儒灏; 瞿浩川; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构，包括立面弧形悬挑桁架、连廊处 正交 连接桁架、悬挑部分连接桁架、连廊 桁架结构 和斜拉索承结构；所述立面弧形悬挑桁架由两组落地固定 支撑 的立面弧形平面三 角 形超长悬挑桁架组成，两组立面弧形平面三角形超长悬挑桁架对称布置，且每组立面弧形平面三角形超长悬挑桁架由多榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架平行间隔一定距离布置。本发明的有益效果是：本发明的弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构以立面弧形悬挑桁架和连廊处正交连接桁架结合为底部大跨空间双侧长悬挑的支撑桁架核心体系，并通过悬挑部分连接桁架实现整体结构抗侧抗扭性能的加强。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构，其特征在于：包括立面弧形悬挑桁架、连廊处正交连接桁架、悬挑部分连接桁架、连廊桁架结构和斜拉索承结构；所述立面弧形悬挑桁架由两组落地固定支撑的立面弧形平面三角形超长悬挑桁架组成，两组立面弧形平面三角形超长悬挑桁架对称布置，且每组立面弧形平面三角形超长悬挑桁架由多榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架平行间隔一定距离布置；单榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架主要由立面弧形悬挑桁架的外弦杆(1)、立面弧形悬挑桁架的内弦杆(2)、立面弧形悬挑桁架的竖腹杆(3)和立面弧形悬挑桁架的斜腹杆(4)组成，立面弧形悬挑桁架的外弦杆(1)与立面弧形悬挑桁架的内弦杆(2)之间设置立面弧形悬挑桁架的竖腹杆(3)和立面弧形悬挑桁架的斜腹杆(4)；立面弧形平面三角形超长悬挑桁架的宽度由立面弧形悬挑桁架的底部落地端(5)至立面弧形悬挑桁架的顶部悬挑端(6)呈逐渐减小的形状，并且顶部交汇于一点；所述连廊处正交连接桁架位于每组立面弧形悬挑桁架的连廊高度处的各榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架之间，连廊处正交连接桁架为平面桁架结构且正交刚性连接立面弧形悬挑桁架；所述悬挑部分连接桁架位于悬挑部分的多榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架之间，悬挑部分连接桁架为平面桁架结构且间隔一定距离正交刚性连接各榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架；单榀连廊处正交连接桁架主要由连廊处正交连接桁架的外弦杆(7)、连廊处正交连接桁架的内弦杆(8)、连廊处正交连接桁架的竖腹杆(9)和连廊处正交连接桁架的斜腹杆(10)组成，连廊处正交连接桁架的外弦杆(7)与连廊处正交连接桁架的内弦杆(8)之间设置连廊处正交连接桁架的竖腹杆(9)和连廊处正交连接桁架的斜腹杆(10)； |
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| 说明书全文 | 一种弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构及构成方法技术领域[0001] 本发明属于结构工程技术领域，尤其涉及一种弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构及构成方法。 背景技术[0002] 大跨连廊桁架结构是由多榀单层或多层桁架结构组成的大跨度钢结构体系，具有自重轻、跨度大和承载力高等优点，大跨度是评定该类体系力学性能的一个重要因素。该结构体系广泛应用于连廊、通道、观光走廊和天桥等公共建筑的空中连通建筑空间功能中。 [0003] 连廊桁架结构的支撑体系包括下部钢柱支撑、下部桁架支撑、上部桁架吊挂和拉索吊挂等多种形式，支撑位置则包括两端支撑、多点支撑和单点支撑等多种形式。当由于现场条件限制，仅能在两侧中部设置落地支撑且要求连廊桁架结构跨越较大范围时，如：地下既有建筑两侧难以加固时的双悬挑连廊通道建筑、河岸或山谷等两侧中部支撑特殊条件下的双悬挑连廊观光通道建筑等情况，则需通过合理的特殊支撑结构体系构造才能有效实现。 [0004] 双组立面弧形落地悬挑桁架支撑是一种有效的下部桁架支撑体系。由于为两侧对称立面弧形悬挑结构形式，落地端的支撑构造显得尤为重要，且需为可承担部分弯矩的固定端；双组桁架组合落地支撑是一种合理有效的加强处理方式；悬挑桁架根据受力大小则可考虑为下大上小的三角形式。因而合理有效的立面弧形落地悬挑桁架布置及结构形式是主体支撑结构整体承载性能的一个重要因素。 [0005] 为提高双组立面弧形悬挑桁架的整体刚度，通过正交向桁架连接布置构成整体受力体系是一种较为合理有效的解决方案，分为连廊处正交连接桁架、悬挑部分连接桁架。为适应立面弧形悬挑桁架的弧形内凸外观建筑造型，对应正交向连接桁架间隔布置，为不同宽度的平面桁架结构形式。因而合理有效的正交向桁架连接布置，是保证立面弧形支撑桁架核心体系的可靠承载、整体受力以及实施可行性的一个重要因素。 [0006] 两侧立面弧形悬挑桁架支撑的连廊结构无法实现超大跨度、超大悬挑的通道空间功能，通过双组立面弧形悬挑桁架在连廊结构上部的斜拉索吊挂，可构成合理可行的两侧支撑组合悬挑形式。为分散较小斜拉索拉力作用同时起到建筑美观效果，斜拉索吊挂位置可对应悬挑部分连接桁架沿连廊桁架上部悬挑部分、大跨部分和悬挑端部等多组斜拉索承结构形式。由于悬挑桁架和斜拉索的组合支撑，整体结构的刚度相对不足，竖向地震作用，舒适度、振动频率设计分析不可忽略。因而合理有效的连廊结构斜拉索承吊挂布置和结构形式，是实现整体结构体系合理受力承载和竖向荷载有效转换的一个重要因素。 [0007] 此外，斜拉索承组合大跨连廊结构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，合理有效的双组立面弧形长悬挑桁架支撑的斜拉索承组合大跨连廊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。 [0008] 综上所述，研究一种弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构的形式及设计方法，以适用于底部大跨空间双侧长悬挑和顶部斜拉索承组合建筑造型的复杂大跨钢连廊桁架结构体系设计及承载是十分必要的。 发明内容[0009] 本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构及构成方法，可以实现底部大跨空间双侧悬挑支撑和顶部斜拉索承组合建筑造型的复杂大跨钢连廊桁架结构体系设计及承载。 [0010] 这种弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构，包括立面弧形悬挑桁架、连廊处正交连接桁架、悬挑部分连接桁架、连廊桁架结构和斜拉索承结构；所述立面弧形悬挑桁架位于两侧，由两组落地固定支撑的立面弧形平面三角形超长悬挑桁架组成，两组立面弧形平面三角形超长悬挑桁架对称布置，且每组立面弧形平面三角形超长悬挑桁架由多榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架平行间隔一定距离布置；所述连廊处正交连接桁架位于每组立面弧形悬挑桁架的连廊高度处的各榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架之间，连廊处正交连接桁架为平面桁架结构且正交刚性连接立面弧形悬挑桁架，并共同构成核心支撑构架；所述悬挑部分连接桁架位于悬挑部分的多榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架之间，悬挑部分连接桁架为平面桁架结构且间隔一定距离正交刚性连接各榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架，作为侧向支撑并形成整体抗侧刚度；所述连廊桁架结构由中部大跨度连廊桁架区和两侧悬挑连廊桁架区组成，为双层米字型斜撑桁架结构形式，连廊桁架结构的悬挑端部刚性支撑于立面弧形悬挑桁架，并构成水平整体连贯的桁架结构；所述斜拉索承结构位于立面弧形悬挑桁架的悬挑部分和连廊桁架结构之间，包括悬挑连廊桁架区的斜拉索承结构和大跨度连廊桁架区的斜拉索承结构，斜拉索承结构的斜拉索顶端吊挂于悬挑部分连接桁架与立面弧形悬挑桁架连接处或者立面弧形悬挑桁架的顶部悬挑端，斜拉索承结构的斜拉索底端斜向受拉吊挂连廊桁架结构的悬挑部分和大跨部分。 [0011] 作为优选：所述立面弧形悬挑桁架由两组呈内凸造型的立面弧形平面三角形超长悬挑桁架组成，以中心定位点为中心对称布置，构成底部落地固定支撑的双组立面弧形超长悬挑桁架主体结构；每组立面弧形平面三角形超长悬挑桁架均由多榀平行间隔一定距离布置的立面弧形平面三角形超长悬挑桁架构成；单榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架主要由立面弧形悬挑桁架的外弦杆、立面弧形悬挑桁架的内弦杆、立面弧形悬挑桁架的竖腹杆和立面弧形悬挑桁架的斜腹杆组成，立面弧形悬挑桁架的外弦杆与立面弧形悬挑桁架的内弦杆之间设置立面弧形悬挑桁架的竖腹杆和立面弧形悬挑桁架的斜腹杆；立面弧形平面三角形超长悬挑桁架的宽度由立面弧形悬挑桁架的底部落地端至立面弧形悬挑桁架的顶部悬挑端，呈现为逐渐减小的形状，顶部交汇于一点。 [0012] 作为优选：单榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架为平面三角形网格桁架形式，呈弧形立面布置，立面弧形悬挑桁架的底部落地端与立面弧形悬挑桁架的顶部悬挑端的连接弦长线与水平地面的夹角一般为50‑80°，立面弧形悬挑桁架的底部落地端的宽度一般为4‑8m，各榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架之间的间距一般为8‑15m，自立面弧形悬挑桁架的底部落地端至立面弧形悬挑桁架的顶部悬挑端的水平悬挑长度一般为20‑50m，立面弧形平面三角形超长悬挑桁架的高度一般为40‑80m；弦长线与水平地面的夹角过大难以实现立面弧形桁架的超长悬挑，过小则无法达到悬挑连廊建筑功能；立面弧形平面三角形超长悬挑桁架的弦杆构件截面为圆管，直径一般为600‑1500mm，弦杆构件的截面为变截面形式，且自底部至顶部逐渐减小；立面弧形平面三角形超长悬挑桁架的腹杆构件截面也为圆管，直径一般为400‑800mm；平面三角形网格桁架的底部网格过大时，可局部二次加密网格进行加强。 [0013] 作为优选：所述连廊处正交连接桁架为等截面平面桁架结构且正交布置刚性连接立面弧形悬挑桁架；所述连廊处正交连接桁架在每组立面弧形悬挑桁架位置，对应连廊桁架结构的上弦层、中弦层和下弦层，由多榀平面桁架结构组成；以中心定位点为中心对称双组布置；单榀连廊处正交连接桁架主要由连廊处正交连接桁架的外弦杆、连廊处正交连接桁架的内弦杆、连廊处正交连接桁架的竖腹杆和连廊处正交连接桁架的斜腹杆组成，连廊处正交连接桁架的外弦杆与连廊处正交连接桁架的内弦杆之间设置连廊处正交连接桁架的竖腹杆和连廊处正交连接桁架的斜腹杆；连廊处正交连接桁架通过连廊处正交连接桁架的外弦刚性连接端和连廊处正交连接桁架的内弦刚性连接端与立面弧形悬挑桁架刚性连接并整体承载。 [0014] 作为优选：单榀连廊处正交连接桁架为等截面平面桁架结构，连廊处正交连接桁架宽度一般为3‑6m，相邻的各榀连廊处正交连接桁架之间的间距一般为4‑8m；连廊处正交连接桁架的主要功能是提高立面弧形悬挑桁架主体结构的整体稳定性；连廊处正交连廊桁架的构件截面为圆管，连廊处正交连接桁架的弦杆直径一般为400‑800mm，连廊处正交连接桁架的腹杆直径一般为200‑500mm。 [0015] 作为优选：立面弧形悬挑桁架与连廊处正交连接桁架对称刚性连接，共同构成核心支撑构架。 [0016] 作为优选：所述悬挑部分连接桁架位于每组立面弧形悬挑桁架的悬挑部分的多榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架之间，为等截面平面桁架结构且间隔一定距离正交刚性连接立面弧形悬挑桁架；以中心定位点为对称双组布置；单榀悬挑部分连接桁架由悬挑部分连接桁架的外弦杆、悬挑部分连接桁架的内弦杆、悬挑部分连接桁架的竖腹杆和悬挑部分连接桁架的斜腹杆组成，悬挑部分连接桁架的外弦杆与悬挑部分连接桁架的内弦杆之间设置悬挑部分连接桁架的竖腹杆和悬挑部分连接桁架的斜腹杆；悬挑部分连接桁架通过悬挑部分连接桁架的外弦刚性连接端和悬挑部分连接桁架的内弦刚性连接端与立面弧形悬挑桁架的悬挑部分刚性连接并整体承载。 [0017] 作为优选：单榀悬挑部分连接桁架宽度一般为1‑4m，与立面弧形悬挑桁架对应位置的宽度相同，相邻的各榀悬挑部分连接桁架之间的间距一般为8‑14m；悬挑部分连接桁架的主要功能是作为斜拉索承结构的斜拉索的上端固定位置，其具有较强的变形刚度和应力承载性能，同时也作为立面弧形悬挑桁架的悬挑部分的侧向支撑并形成整体抗侧刚度；悬挑部分连接桁架的构件截面为圆管，悬挑部分连接桁架的弦杆直径一般为300‑600mm，悬挑部分连接桁架的腹杆直径一般为200‑400mm。 [0018] 作为优选：所述连廊桁架结构由位于两组立面弧形悬挑桁架之间的中部大跨度连廊桁架区以及位于两组立面弧形悬挑桁架外侧的两侧悬挑连廊桁架区组成；连廊桁架结构的榀数与每组立面弧形悬挑桁架的立面弧形平面三角形超长悬挑桁架榀数对应相同，连廊桁架结构由多榀沿纵向布置的双层桁架结构组成；单榀连廊桁架结构由连廊桁架结构上弦梁、连廊桁架结构中弦梁、连廊桁架结构下弦梁、连廊桁架结构竖腹杆和连廊桁架结构斜腹杆组成，构成双层米字型斜撑桁架结构布置形式，连廊桁架结构上弦梁、连廊桁架结构中弦梁与连廊桁架结构下弦梁之间设置连廊桁架结构竖腹杆和连廊桁架结构斜腹杆；连廊桁架结构为两层的通高楼屋面结构或普通楼屋面结构，连廊桁架结构的屋面和楼面分别设置连廊桁架结构的屋面连接钢梁和连廊桁架结构的楼面连接钢梁，并且连廊桁架结构的屋面连接钢梁和连廊桁架结构的楼面连接钢梁刚性连接各榀连廊桁架结构，构成竖向楼面荷载承重体系；连廊桁架结构斜腹杆交叉处采用增设钢桁架节点的加劲板的焊接拼接节点，提高节点承载力。 [0019] 作为优选：中部大跨度连廊桁架区的两端刚性支撑于连廊处正交连接桁架的外弦刚性连接端，也即连廊桁架结构的大跨支撑端，两侧悬挑连廊桁架区的悬挑端部刚性支撑于连廊处正交连接桁架的内弦刚性连接端，也即连廊桁架结构的悬挑支撑端，进而构成水平整体连贯的楼面桁架结构；连廊桁架结构的屋面和楼面分别设置连廊桁架结构的屋面水平斜拉杆和连廊桁架结构的楼面水平斜拉杆，提高连廊桁架结构本身的平面内抗扭刚度；两侧悬挑连廊桁架区的底部无支撑，为单悬挑结构，通过斜拉索承结构进行吊挂承载。 [0020] 作为优选：连廊桁架结构为等截面平面桁架结构，连廊桁架结构的单层层高一般为4‑5m，对应双层高度为8‑10m，相邻两榀连廊桁架结构之间的间距一般为8‑15m；连廊桁架结构上弦梁、连廊桁架结构中弦梁和连廊桁架结构下弦梁的构件截面为箱型截面，截面高度一般为600‑800mm；连廊桁架结构竖腹杆和连廊桁架结构斜腹杆的构件截面为箱型截面，截面高度一般为300‑500mm；连廊桁架结构的屋面连接钢梁和连廊桁架结构的楼面连接钢梁的构件截面为H型截面，截面高度一般为400‑600mm；连廊桁架结构的屋面水平斜拉杆和连廊桁架结构的楼面水平斜拉杆的构件截面为H型截面或实心钢拉杆。 [0021] 作为优选：所述斜拉索承结构由多组斜拉索承结构的斜拉索组成，斜拉索承结构位于两侧悬挑连廊桁架区和中部大跨度连廊桁架区上方，两侧悬挑连廊桁架区的斜拉索承结构的顶部吊挂端分别位于立面弧形悬挑桁架的顶部悬挑端和悬挑部分连接桁架的内弦杆，为多组斜拉索承结构；为抵消悬挑连廊桁架区的斜拉索承结构对立面弧形桁架的拉力作用，同时加大中部大跨度连廊桁架区的跨度，在中部大跨度连廊桁架区增设一道斜拉索承结构，对应的斜拉索承结构的顶部吊挂端位于悬挑部分连接桁架的外弦杆。 [0022] 作为优选：斜拉索承结构的底部吊挂端位于三榀连廊桁架结构上弦梁的节点处；斜拉索承结构的斜拉索倾斜受拉布置，斜拉索承结构的斜拉索底端勾住连廊桁架结构的悬挑部分、大跨部分，使得其悬挑长度足够满足建筑功能要求；斜拉索承结构的斜拉索端部采用柱铰节点进行铰接连接，斜拉索连接端部节点处的连廊桁架结构上弦梁设置斜拉索端部节点加劲板进行加强。 [0023] 作为优选：斜拉索承结构的斜拉索的构件截面为实心钢拉杆，截面直径一般为60‑150mm；斜拉索承结构的斜拉索的倾斜角度一般为15‑45°。 [0024] 作为优选：立面弧形悬挑桁架的平面桁架形式组成和弦长线倾斜夹角、连廊处正交连接桁架的构成组数和平面桁架形式、悬挑部分连接桁架的榀数和间距、连廊桁架结构的层数和斜腹杆形式、以及斜拉索承结构的构成组数和斜拉方式设置均可根据建筑造型要求、功能空间、大跨度、悬挑跨度和边界条件的要求进行适当调整，并不会影响本发明弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构的各部件组成和构成方式。 [0025] 这种弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构的构成方法，包括以下步骤： [0026] S1、立面弧形悬挑桁架的外弦杆、立面弧形悬挑桁架的内弦杆、立面弧形悬挑桁架的竖腹杆和立面弧形悬挑桁架的斜腹杆构成立面弧形悬挑桁架，两组立面弧形悬挑桁架基于中心定位点两侧对称布置，立面弧形悬挑桁架底部落地支撑于立面弧形悬挑桁架的底部落地端，立面弧形悬挑桁架顶部悬挑至立面弧形悬挑桁架的顶部悬挑端，构成双组落地固定支撑的立面弧形悬挑桁架主体结构； [0027] S2、连廊处正交连接桁架的外弦杆、连廊处正交连接桁架的内弦杆、连廊处正交连接桁架的竖腹杆和连廊处正交连接桁架的斜腹杆构成连廊处正交连接桁架平面桁架结构； [0028] S3、步骤S1生成的立面弧形悬挑桁架主体结构与步骤S2生成的连廊处正交连接桁架呈正交布置，并通过连廊处正交连接桁架的外弦刚性连接端和连廊处正交连接桁架的内弦刚性连接端将两者进行刚性连接，共同构成核心支撑构架； [0029] S4、悬挑部分连接桁架的外弦杆、悬挑部分连接桁架的内弦杆、悬挑部分连接桁架的竖腹杆和悬挑部分连接桁架的斜腹杆构成悬挑部分连接桁架； [0030] S5、步骤S4生成的悬挑部分连接桁架通过悬挑部分连接桁架的外弦刚性连接端和悬挑部分连接桁架的内弦刚性连接端，刚性连接每组各榀立面弧形悬挑桁架的悬挑部分，构成高抗侧、抗扭刚度的整体结构； [0031] S6、连廊桁架结构上弦梁、连廊桁架结构中弦梁、连廊桁架结构下弦梁、连廊桁架结构竖腹杆和连廊桁架结构斜腹杆构成单榀连廊桁架结构主体部分； [0032] S7、步骤S6生成的各榀连廊桁架结构主体部分通过连廊桁架结构的屋面连接钢梁和连廊桁架结构的楼面连接钢梁连接，构成连廊桁架结构，连廊桁架结构斜腹杆交叉处通过钢桁架节点的加劲板进行加强； [0033] S8、步骤S7生成的连廊桁架结构，通过连廊桁架结构的屋面水平斜拉杆和连廊桁架结构的楼面水平斜拉杆进行平面内扭矩刚度加强； [0034] S9、连廊桁架结构的大跨支撑端即为连廊处正交连接桁架的外弦刚性连接端，连廊桁架结构的悬挑支撑端即为连廊处正交连接桁架的内弦刚性连接端； [0035] S10、斜拉索承结构的斜拉索的底端连接连廊桁架结构上弦梁节点处的斜拉索承结构的底部吊挂端，斜拉索承结构的斜拉索的顶端连接立面弧形悬挑桁架的顶部悬挑端、悬挑部分连接桁架的内弦杆或悬挑部分连接桁架的外弦杆处的斜拉索承结构的顶部吊挂端，斜拉索连接端部节点处的连廊桁架结构上弦梁通过斜拉索端部节点加劲板进行加强。 [0036] 这种弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构在底部大跨空间双侧长悬挑和顶部斜拉索承组合建筑造型的复杂大跨钢连廊桁架结构体系设计及承载中的应用，所述悬挑指结构最大悬挑长度不小于50米，大跨指结构最大空间跨度不小于100米。 [0037] 该类体系主要用于当由于现场条件限制仅能在两侧中部设置落地支撑且要求连廊桁架结构跨越、悬挑较大范围的情况，典型应用案例如下：地下既有建筑两侧无法加固时的双悬挑连廊通道建筑、河岸或山谷等两侧中部支撑特殊条件下的双悬挑连廊观光通道建筑等。 [0038] 本发明的有益效果是： [0039] 1、本发明提供的弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构，其结构体系构造合理，可以实现底部大跨空间双侧长悬挑和顶部斜拉索承组合建筑造型的复杂大跨钢连廊桁架结构体系设计及承载，充分发挥斜拉索承组合大跨连廊结构的底部大空间、大跨度大悬挑、高承载高抗侧和斜拉索承组合建筑造型功能优点。 [0040] 2、本发明的弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构以立面弧形悬挑桁架和连廊处正交连接桁架结合为底部大跨空间双侧长悬挑的支撑桁架核心体系，并通过悬挑部分连接桁架实现整体结构抗侧抗扭性能的加强，通过连廊桁架结构和斜拉索承结构实现底部大跨空间双侧长悬挑连廊桁架结构及其悬挑段的斜拉吊挂，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，实现底部大跨空间双侧长悬挑支撑、高承载高抗侧和斜拉索承组合建筑造型及功能。 [0041] 3、基于承载性能分析，本发明的结构便于通过承载力(应力控制)、整体抗侧刚度(侧向变形控制)、抗扭转性能(周期比)和自振频率(舒适度)等指标控制，来进一步保障整体结构体系的合理有效。 [0042] 4、本发明的弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构的构件组成模块明确，传力清晰，整体体系底部空间跨度大、双侧悬挑长、承载性能和抗侧刚度高、斜拉索承组合建筑造型优美，在底部大跨空间双侧长悬挑支撑和顶部斜拉索组合建筑造型大跨连廊结构体系中具有广阔的应用前景。附图说明 [0043] 图1是本发明弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构实施例的结构示意图(图1a‑1f分别是本发明弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构实施例的整体结构示意图、立面弧形悬挑桁架示意图、连廊处正交连接桁架示意图、悬挑部分连接桁架示意图、连廊桁架结构示意图和斜拉索承结构示意图)； [0044] 图2是本发明弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构实施例的平面图，即图1a中A‑A剖切示意图； [0045] 图3是本发明弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构实施例的正视图，即图1a中B‑B剖切示意图； [0046] 图4是本发明弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构实施例的右视图，即图2中C‑C剖切示意图； [0047] 图5是图1b立面弧形悬挑桁架的正视图； [0048] 图6a是图1e连廊桁架结构的平面图，图6b是图1e连廊桁架结构的正视图； [0049] 图7是图1b立面弧形悬挑桁架、图1c连廊处正交连接桁架、图1d悬挑部分连接桁架和图1e连廊桁架结构中钢桁架节点的构造示意图(图7a是有竖腹杆时钢桁架节点的构造示意图，图7b是无竖腹杆时钢桁架节点的构造示意图)； [0050] 图8a是图1f斜拉索承结构的吊挂端沿桁架钢梁方向的节点投影构造示意图；图8b是图1f斜拉索承结构的吊挂端垂直桁架钢梁方向的节点投影构造示意图(即图8a的D‑D剖切示意图)。 [0051] 图9是本发明弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构实施例的构成流程图。 [0052] 附图标记说明：1‑立面弧形悬挑桁架的外弦杆；2‑立面弧形悬挑桁架的内弦杆；3‑立面弧形悬挑桁架的竖腹杆；4‑立面弧形悬挑桁架的斜腹杆；5‑立面弧形悬挑桁架的底部落地端；6‑立面弧形悬挑桁架的顶部悬挑端；7‑连廊处正交连接桁架的外弦杆；8‑连廊处正交连接桁架的内弦杆；9‑连廊处正交连接桁架的竖腹杆；10‑连廊处正交连接桁架的斜腹杆；11‑连廊处正交连接桁架的外弦刚性连接端(连廊桁架结构的大跨支撑端)；12‑连廊处正交连接桁架的内弦刚性连接端(连廊桁架结构的悬挑支撑端)；13‑悬挑部分连接桁架的外弦杆；14‑悬挑部分连接桁架的内弦杆；15‑悬挑部分连接桁架的竖腹杆；16‑悬挑部分连接桁架的斜腹杆；17‑悬挑部分连接桁架的外弦刚性连接端；18‑悬挑部分连接桁架的内弦刚性连接端；19‑连廊桁架结构上弦梁；20‑连廊桁架结构中弦梁；21‑连廊桁架结构下弦梁；22‑连廊桁架结构竖腹杆；23‑连廊桁架结构斜腹杆；24‑连廊桁架结构的屋面连接钢梁；25‑连廊桁架结构的楼面连接钢梁；26‑连廊桁架结构的屋面水平斜拉杆；27‑连廊桁架结构的楼面水平斜拉杆；28‑斜拉索承结构的斜拉索；29‑斜拉索承结构的底部吊挂端；30‑斜拉索承结构的顶部吊挂端；31‑中心定位点；32‑钢桁架节点的加劲板；33‑斜拉索端部节点加劲板。 具体实施方式[0053] 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技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。 [0054] 所述弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构体系构件组成模块明确，传力清晰，符合整体受力及承载模式的设计原则，充分发挥整体结构体系的底部大空间、大跨度大悬挑和高承载性能，基于立面弧形悬挑桁架和连廊处正交连接桁架结合的支撑桁架核心体系，并通过悬挑部分连接桁架实现整体结构抗侧抗扭性能的加强，通过连廊桁架结构和斜拉索承结构实现底部大跨空间双侧长悬挑连廊桁架结构及其悬挑段的斜拉吊挂，实现底部大跨空间双侧长悬挑支撑、高承载高抗侧和斜拉索承组合建筑造型功能。 [0055] 本发明的设计思路基于立面弧形悬挑桁架和连廊处正交连接桁架结合的支撑桁架核心结构，并通过连廊桁架结构和斜拉索承结构实现底部大跨空间双侧长悬挑连廊桁架结构及其悬挑段斜拉吊挂的组合大跨连廊整体受力模式：首先，以立面弧形悬挑桁架为竖向抗侧力构件，与连廊处正交连接桁架结合为支撑桁架核心体系；其次，通过悬挑部分连接桁架，实现整体结构抗侧抗扭性能的加强；然后，通过连廊桁架结构和斜拉索承结构，实现底部大跨空间双侧长悬挑连廊桁架结构及其悬挑段的斜拉吊挂，实现底部大跨空间双侧长悬挑支撑和斜拉索承组合建筑造型；最后，通过承载性能分析并控制构件应力、整体刚度、抗扭性能和自振频率，保障结构体系的整体受力承载性能。 [0056] 实施例一 [0057] 本申请实施例一提供一种弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构，如图1a‑1f以及图2‑图4所示，其结构包括立面弧形悬挑桁架、连廊处正交连接桁架、悬挑部分连接桁架、连廊桁架结构和斜拉索承结构；所述立面弧形悬挑桁架(图1b)位于两侧，由两组落地固定支撑的立面弧形平面三角形超长悬挑桁架所组成，两组对称且每组均为多榀平行间隔一定距离布置；所述连廊处正交连接桁架(图1c)位于每组立面弧形悬挑桁架的连廊高度处的多榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架之间，为平面桁架形式且正交布置刚性连接立面弧形悬挑桁架，并共同构成核心支撑构架；所述悬挑部分连接桁架(图1d)位于悬挑部分的多榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架之间，为平面桁架形式且间隔一定距离正交刚性连接布置，作为侧向支撑并形成整体抗侧刚度；所述连廊桁架结构(图1e)由中部大跨度连廊桁架区、两侧悬挑连廊桁架区所组成，为双层米字型斜撑桁架结构形式，悬挑端部刚性支撑于立面弧形悬挑桁架，并构成水平整体连贯的桁架结构；所述斜拉索承结构(图1f)位于立面弧形悬挑桁架的悬挑部分和连廊桁架结构之间，包括悬挑连廊桁架区的多组斜拉索承结构和大跨连廊桁架区的斜拉索承结构，斜拉索顶端吊挂于悬挑部分连接桁架与立面弧形悬挑桁架连接处或者立面弧形悬挑桁架的顶部悬挑端，斜拉索底端斜向受拉吊挂连廊桁架结构的悬挑部分和大跨部分。 [0058] 如图1b、图2‑图5、图7a‑图7b所示，所述立面弧形悬挑桁架由两组呈内凸造型的立面弧形平面三角形超长悬挑桁架所组成，以中心定位点31为中心对称布置，构成底部落地固定支撑的双组立面弧形超长悬挑桁架主体结构；每组立面弧形平面三角形超长悬挑桁架均由多榀平行间隔一定距离布置的立面弧形平面三角形超长悬挑桁架构成；单榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架由立面弧形悬挑桁架的外弦杆1、立面弧形悬挑桁架的内弦杆2、立面弧形悬挑桁架的竖腹杆3、立面弧形悬挑桁架的斜腹杆4所组成；立面弧形平面三角形超长悬挑桁架的宽度由立面弧形悬挑桁架的底部落地端5至立面弧形悬挑桁架的顶部悬挑端6，呈现为逐渐减小的形状，顶部交汇于一点。本实施例中，每组立面弧形平面三角形超长悬挑桁架包括三榀平行间隔的立面弧形平面三角形超长悬挑桁架。 [0059] 如图1b、图3、图5所示，单榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架为平面三角形网格桁架形式，呈弧形立面布置，立面弧形悬挑桁架的底部落地端5与立面弧形悬挑桁架的顶部悬挑端6的连接弦长线与水平地面的夹角一般为50‑80°，立面弧形悬挑桁架的底部落地端5的宽度一般为4‑8m，各榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架之间的间距一般为8‑15m，自底部落地端至顶部悬挑端的水平悬挑长度一般为20‑50m，立面弧形平面三角形超长悬挑桁架的高度一般为40‑80m；弦长线与水平地面的夹角过大难以实现立面弧形桁架的超长悬挑，过小则无法达到悬挑连廊建筑功能；立面弧形平面三角形超长悬挑桁架的弦杆构件截面为圆管，直径一般为600‑1500mm，弦杆构件的截面为变截面形式，且自底部至顶部逐渐减小；立面弧形平面三角形超长悬挑桁架的腹杆构件截面也为圆管，直径一般为400‑800mm；平面三角形网格桁架的底部网格过大时，可局部二次加密网格进行加强。本实施例中，弦长线与水平地面的夹角为58°，立面弧形悬挑桁架的底部落地端5的宽度为5m，各榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架之间的间距为10m，自底部落地端至顶部悬挑端的水平悬挑长度为 30m，立面弧形平面三角形超长悬挑桁架的高度为46m。 [0060] 如图1c、图2‑图4、图7a‑图7b所示，所述连廊处正交连接桁架位于每组立面弧形悬挑桁架的连廊高度处的各榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架之间，为等截面平面桁架形式且正交布置刚性连接立面弧形悬挑桁架；在每组立面弧形悬挑桁架位置，对应连廊桁架结构的上弦层、中弦层和下弦层，由多榀平面桁架形式的连廊处正交连接桁架所组成；以中心定位点31为中心对称双组布置；单榀连廊处正交连接桁架由连廊处正交连接桁架的外弦杆7、连廊处正交连接桁架的内弦杆8、连廊处正交连接桁架的竖腹杆9、连廊处正交连接桁架的斜腹杆10所组成；并通过连廊处正交连接桁架的外弦刚性连接端11、连廊处正交连接桁架的内弦刚性连接端12与立面弧形悬挑桁架刚性连接并整体承载。本实施例中，每组立面弧形悬挑桁架位置包括三榀连廊处正交连接桁架。 [0061] 如图1c、图2‑图4所示，单榀连廊处正交连接桁架为等截面平面桁架结构形式，桁架宽度一般为3‑6m，相邻的各榀连廊处正交连接桁架之间的间距一般为4‑8m；连廊处正交连接桁架的主要功能是提高立面弧形悬挑桁架主体结构的整体稳定性；连廊处正交连廊桁架的构件截面为圆管，弦杆直径一般为400‑800mm，腹杆直径一般为200‑500mm。本实施例中，桁架宽度为4.8m，相邻的各榀连廊处正交连接桁架之间的间距为4.2m。 [0062] 立面弧形悬挑桁架与连廊处正交连接桁架对称刚性连接，共同构成核心支撑构架。 [0063] 如图1d、图2‑图4、图7a‑图7b所示，所述悬挑部分连接桁架位于每组立面弧形悬挑桁架的悬挑部分的多榀立面弧形平面三角形超长悬挑桁架之间，为等截面平面桁架形式且间隔一定距离布置正交刚性连接立面弧形悬挑桁架；以中心定位点31为对称双组布置；单榀悬挑部分连接桁架由悬挑部分连接桁架的外弦杆13、悬挑部分连接桁架的内弦杆14、悬挑部分连接桁架的竖腹杆15、悬挑部分连接桁架的斜腹杆16所组成；并通过悬挑部分连接桁架的外弦刚性连接端17、悬挑部分连接桁架的内弦刚性连接端18与立面弧形悬挑桁架的悬挑部分刚性连接并整体承载。本实施例中，每组立面弧形悬挑桁架的悬挑部分包括四榀悬挑部分连接桁架结构，其中顶部弱化为单根的连接钢梁以对应连接立面弧形悬挑桁架的顶部悬挑端6这一汇交点。 [0064] 如图1d、图2‑图4所示，单榀悬挑部分连接桁架为等截面平面桁架结构形式，桁架宽度一般为1‑4m，与立面弧形悬挑桁架对应位置的宽度相同，相邻的各榀悬挑部分连接桁架之间的间距一般为8‑14m；悬挑部分连接桁架的主要功能是作为斜拉索承的斜拉索的上端固定位置，其具有较强的变形刚度和应力承载性能，同时也作为立面弧形悬挑桁架的悬挑部分的侧向支撑并形成整体抗侧刚度；悬挑部分连接桁架的构件截面为圆管，弦杆直径一般为300‑600mm，腹杆直径一般为200‑400mm。本实施例中，除立面弧形悬挑桁架的顶部悬挑端为单根连接钢梁外，由下而上的三榀桁架宽度分别为3.3m、2.3m和1.2m，由下而上的三个相邻的各榀悬挑部分连接桁架之间的间距为8.5m、8.5m和8.0m。 [0065] 如图1e、图2‑图3、图6a‑图6b、图7a‑图7b所示，所述连廊桁架结构由位于两组立面弧形悬挑桁架之间的中部大跨度连廊桁架区、位于两组立面弧形悬挑桁架以外的两侧悬挑连廊桁架区所组成；连廊桁架结构的榀数与每组立面弧形悬挑桁架的立面弧形平面三角形超长悬挑桁架榀数对应相同，由多榀沿纵向布置的双层桁架结构组成；单榀连廊桁架结构由连廊桁架结构上弦梁19、连廊桁架结构中弦梁20、连廊桁架结构下弦梁21、连廊桁架结构竖腹杆22、连廊桁架结构斜腹杆23所组成，构成双层米字型斜撑桁架结构布置形式；连廊桁架结构为两层的通高楼屋面结构或普通楼屋面结构，屋面、楼面分别设置连廊桁架结构的屋面连接钢梁24、连廊桁架结构的楼面连接钢梁25，并刚性连接各榀连廊桁架结构，构成竖向楼面荷载承重体系；桁架斜腹杆交叉处采用增设钢桁架节点的加劲板32的焊接拼接节点，提高节点承载力。本实施例中，连廊桁架结构由三榀沿纵向布置的双层桁架结构组成。 [0066] 如图1e、图3、图6b所示，中部大跨度连廊桁架区的两端刚性支撑于连廊处正交连接桁架的外弦刚性连接端11，也即连廊桁架结构的大跨支撑端，两侧悬挑连廊桁架区的悬挑端部刚性支撑于连廊处正交连接桁架的内弦刚性连接端12，也即连廊桁架结构的悬挑支撑端，进而构成水平整体连贯的楼面桁架结构；连廊桁架结构的屋面、楼面分别设置连廊桁架结构的屋面水平斜拉杆26、连廊桁架结构的楼面水平斜拉杆27，提高连廊桁架结构本身的平面内抗扭刚度；两侧悬挑连廊桁架区的底部无支撑，为单悬挑结构，通过斜拉索承结构进行吊挂承载。 [0067] 如图1e、图2‑图3、图6a‑图6b所示，连廊桁架结构为等截面平面桁架结构，连廊桁架结构的单层层高一般为4‑5m，对应双层高度为8‑10m，两榀连廊桁架结构之间的间距一般为8‑15m；连廊桁架结构上弦梁19、连廊桁架结构中弦梁20和连廊桁架结构下弦梁21的构件截面为箱型截面，截面高度一般为600‑800mm；连廊桁架结构竖腹杆22和连廊桁架结构斜腹杆23的构件截面为箱型截面，截面高度一般为300‑500mm；连廊桁架结构的屋面连接钢梁24和连廊桁架结构的楼面连接钢梁25的构件截面为H型截面，截面高度一般为400‑600mm；连廊桁架结构的屋面水平斜拉杆26和连廊桁架结构的楼面水平斜拉杆27的构件截面为H型截面或实心钢拉杆。本实施例中，连廊桁架结构的单层层高为4m，对应双层高度为8m，两榀连廊桁架结构之间的间距为10m。 [0068] 如图1f、图2‑图4、图8a‑图8b所示，所述斜拉索承结构由多组斜拉索承结构的斜拉索28组成，位于两侧悬挑连廊桁架区、中部大跨度连廊桁架区上方，两侧悬挑连廊桁架区的斜拉索承结构的顶部吊挂端30分别位于立面弧形悬挑桁架的顶部悬挑端6、悬挑部分连接桁架的内弦杆14，为多组斜拉索承结构；为抵消悬挑连廊桁架区的斜拉索承结构对立面弧形桁架的拉力作用，同时加大中部大跨连廊桁架区的跨度，在中部大跨连廊桁架区增设一道斜拉索承结构斜拉索承结构，对应的斜拉索承结构的顶部吊挂端30位于悬挑部分连接桁架的外弦杆13。 [0069] 如图1f、图3、图8a‑图8b所示，斜拉索承结构的底部吊挂端29位于三榀连廊桁架结构上弦梁19的节点处；斜拉索倾斜受拉布置，拉索底端勾住连廊桁架结构的悬挑部分、大跨部分，使得其悬挑长度足够满足建筑功能要求；斜拉索端部采用柱铰节点进行铰接连接，节点处的连廊桁架结构上弦梁19设置斜拉索端部节点加劲板33进行加强。本实施例中，两侧悬挑连廊桁架区、中部大跨连廊桁架区分别由四组、一组斜拉索承结构组成。 [0070] 如图1f、图3、图8a‑图8b所示，斜拉索的构件截面为实心钢拉杆，截面直径一般为60‑150mm；斜拉索的倾斜角度一般为15‑45°。 [0071] 立面弧形悬挑桁架的平面桁架形式组成和弦长线倾斜夹角、连廊处正交连接桁架的构成组数和平面桁架形式、悬挑部分连接桁架的榀数和间距、连廊桁架结构的层数和斜腹杆形式、以及斜拉索承结构的构成组数和斜拉方式设置均可根据建筑造型要求、功能空间、大跨度、悬挑跨度和边界条件的要求进行适当调整，并不会影响本发明弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构的各部件组成和构成方式。 [0072] 实施例二 [0073] 本申请实施例二提供一种弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构的构成方法，参照图9所示，包括以下步骤： [0074] S1、立面弧形悬挑桁架的外弦杆1、立面弧形悬挑桁架的内弦杆2、立面弧形悬挑桁架的竖腹杆3和立面弧形悬挑桁架的斜腹杆4构成立面弧形悬挑桁架，两组立面弧形悬挑桁架基于中心定位点31两侧对称布置，立面弧形悬挑桁架底部落地支撑于立面弧形悬挑桁架的底部落地端5，立面弧形悬挑桁架顶部悬挑至立面弧形悬挑桁架的顶部悬挑端6，构成双组落地固定支撑的立面弧形悬挑桁架主体结构； [0075] S2、连廊处正交连接桁架的外弦杆7、连廊处正交连接桁架的内弦杆8、连廊处正交连接桁架的竖腹杆9和连廊处正交连接桁架的斜腹杆10构成连廊处正交连接桁架平面桁架结构； [0076] S3、步骤S1生成的立面弧形悬挑桁架主体结构与步骤S2生成的连廊处正交连接桁架呈正交布置，并通过连廊处正交连接桁架的外弦刚性连接端11和连廊处正交连接桁架的内弦刚性连接端12将两者进行刚性连接，共同构成核心支撑构架； [0077] S4、悬挑部分连接桁架的外弦杆13、悬挑部分连接桁架的内弦杆14、悬挑部分连接桁架的竖腹杆15和悬挑部分连接桁架的斜腹杆16构成悬挑部分连接桁架； [0078] S5、步骤S4生成的悬挑部分连接桁架通过悬挑部分连接桁架的外弦刚性连接端17和悬挑部分连接桁架的内弦刚性连接端18，刚性连接每组各榀立面弧形悬挑桁架的悬挑部分，构成高抗侧、抗扭刚度的整体结构； [0079] S6、连廊桁架结构上弦梁19、连廊桁架结构中弦梁20、连廊桁架结构下弦梁21、连廊桁架结构竖腹杆22和连廊桁架结构斜腹杆23构成单榀连廊桁架结构主体部分； [0080] S7、步骤S6生成的各榀连廊桁架结构主体部分通过连廊桁架结构的屋面连接钢梁24和连廊桁架结构的楼面连接钢梁25连接，构成连廊桁架结构，连廊桁架结构斜腹杆23交叉处通过钢桁架节点的加劲板32进行加强； [0081] S8、步骤S7生成的连廊桁架结构，通过连廊桁架结构的屋面水平斜拉杆26和连廊桁架结构的楼面水平斜拉杆27进行平面内扭矩刚度加强； [0082] S9、连廊桁架结构的大跨支撑端即为连廊处正交连接桁架的外弦刚性连接端11，连廊桁架结构的悬挑支撑端即为连廊处正交连接桁架的内弦刚性连接端12； [0083] S10、斜拉索承结构的斜拉索28的底端连接连廊桁架结构上弦梁19节点处的斜拉索承结构的底部吊挂端29，斜拉索承结构的斜拉索28的顶端连接立面弧形悬挑桁架的顶部悬挑端6、悬挑部分连接桁架的内弦杆14或悬挑部分连接桁架的外弦杆13处的斜拉索承结构的顶部吊挂端30，斜拉索连接端部节点处的连廊桁架结构上弦梁19通过斜拉索端部节点加劲板33进行加强。 [0084] 实施例三 [0085] 本申请实施例三提供一种弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构在底部大跨空间双侧长悬挑和顶部斜拉索承组合建筑造型的复杂大跨钢连廊桁架结构体系设计及承载中的应用，所述悬挑指结构最大悬挑长度不小于50米，大跨指结构最大空间跨度不小于100米。 [0086] 相比于现有技术的不足，本发明提供的一种弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构，基于立面弧形悬挑桁架和连廊处正交连接桁架结合的支撑桁架核心结构，通过悬挑部分连接桁架实现整体结构抗侧抗扭性能的加强，通过连廊桁架结构和斜拉索承结构实现底部大跨空间双侧长悬挑连廊桁架结构及其悬挑段的斜拉吊挂，构成整体受力模式，可实现大跨空间双侧长悬挑支撑和斜拉索承组合建筑造型及功能。该体系构件组成模块明确，传力清晰，符合整体受力及承载模式的设计原则，可实现底部大跨空间双侧长悬挑支撑和斜拉索承组合建筑造型的复杂大跨连廊桁架结构体系设计及承载。基于承载性能分析，并通过构件应力、变形刚度、抗扭周期和自振频率等整体性能控制，可进一步保障本发明弧形悬挑桁架斜拉索承组合大跨连廊结构的底部大空间、大跨度大悬挑、高承载高抗侧和斜拉索承组合建筑造型功能优点。 |
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