CN203066357U - 大跨度拱形钢桁架结构 - Google Patents

Abstract

一种大跨度拱形钢桁架结构，包括支撑柱和安装在支撑柱上的拱形钢桁架，支撑柱两端有拉结筋，所述的拱形钢桁架设有上弦杆和下弦杆，上弦杆和下弦杆之间安装有腹杆，其特征在于：在拱形钢桁架和支撑柱上架设有斜杆，斜杆一端固定在拱形钢桁架与支撑柱连接的1/4至1/2处，另一端固定在拉结筋与支撑柱的连接处，拱形钢桁架与斜杆之间固定有支杆，设置斜杆后，钢拱桁架截面更符合构件受力状态，由原来的稳定性控制，改善为由应力控制，钢拱桁架整体各构件的应力比均得到提高，构件截面得以减小，有效的减小矢高，进而可以减小工程造价与投资水。

Description

大跨度拱形钢桁架结构

技术领域

本发明属于建筑行业钢结构工程的技术领域，具体涉及一种大跨度拱形钢桁架的结构及其施工方法。 

背景技术

目前空间结构在世界范围内得到迅猛发展，在众多空间结构中，拱形钢桁架与其它建筑材料诸如混凝土、砖石和空间构件相比，具有以下特点：（1）强度高，用料少，施工周期短，跨越能力大，集受力、维护功能于一身，特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。（2）钢材还具有塑性和韧性好的特点，塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。（3）钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。（4）钢结构制造简便，施工周期短。钢材的密度虽比混凝土等建筑材料大，但钢结构却比钢筋混凝土结构轻，原因是钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多。以同样的跨度承受同样荷载，钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的 1/3 至 1/4，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近 1/10，为吊装提供了方便条件。近年来，我国的工程实践表明，它具有显著的技术经济效益和社会效益，具有广阔的发展前景，将成为轻钢结构的重要发展方向之一。 

目前，我国钢结构产业正进入快速发展的阶段。但是我国每年的建筑用钢量仅1%被用于预制钢结构，与发达国家80%以上的用量比较，差距巨大。而节约造价是开发商开发项目的生命线，工程的造价控制对整个工程起到至关重要的决定性作用，钢结构的设计优化势在必行。

在大跨度拱形钢桁架的结构方面，现有大跨度拱形钢桁架设计方法，其钢构件强度往往由稳定性控制，在拱形钢桁架平面外的稳定可以有桁架上、下弦的横向支撑及刚性系杆加以改善，但在钢桁架平面内，尚无一种成熟且切实可行的技术方案改善其稳定性，造成钢桁架上、下弦构件截面过大，且支撑桁架的钢柱截面过大，并且因要解决钢桁架的挠度问题，而使钢构件强度不能充分发挥。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够克服现有大跨度拱形钢桁架的结构存在的，钢桁架的刚度和挠度不够的问题，使拱形钢桁架可以在提高杆件应力比、减少钢结构工程造价投资方面提供新的设计方案，可以大规模应用于桥梁、机场、大型商场、体育馆等场合。 

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种大跨度拱形钢桁架结构，包括支撑柱和安装在支撑柱上的拱形钢桁架，支撑柱两端有拉结筋，所述的拱形钢桁架设有上弦杆和下弦杆，上弦杆和下弦杆之间安装有腹杆，其特征在于：在拱形钢桁架和支撑柱上架设有斜杆，斜杆一端固定在拱形钢桁架与支撑柱连接的1/4至1/2处，另一端固定在拉结筋与支撑柱的连接处，拱形钢桁架与斜杆之间固定有支杆。

所述的斜杆的截面为圆形、方形或多边形的中空钢管。

所述的斜杆的截面为正方形、长方形、工字型或L型。

以上大跨度拱形钢桁架结构，是一种在跨度大于30m时，利用斜杆构件的加设，以达到减小钢桁架构件截面，进而减小工程投资造价的技术方案。

附图说明：

图1：加设了斜撑构件的一种大跨度拱形钢桁架结构图。

图2：未加设斜撑构件的一种大跨度拱形钢桁架结构图。

图3：图1的局部放大图。

具体实施方式

从附图1看到，大跨度拱形钢桁架结构，包括支撑柱和安装在支撑柱7上的拱形钢桁架，支撑柱7两端有拉结筋3，所述的拱形钢桁架设有上弦杆1和下弦杆4，上弦杆1和下弦杆（4）之间安装有腹杆2，其特征在于：在拱形钢桁架和支撑柱7上架设有斜杆5，斜杆5一端固定在拱形钢桁架与支撑柱7连接的1/4至1/2位置处，另一端固定在拉结筋3与支撑柱7的连接处，拱形钢桁架与斜杆5之间固定有支杆6。斜杆5的截面为圆形、方形或多边形的中空钢管也可以是正方形、长方形、工字型、L型或异型钢。

附图2是未改进的大跨度拱形钢桁架结构图，图中了解到，未改进的大跨度拱形钢桁架结构没有斜杆5和支杆6，拱形钢桁架就要采用直径或截面较大的钢材，耗材多，成本相应就高，而附图1的大跨度拱形钢桁架结构，可使拱形钢桁架的上弦杆1和下弦杆4杆件强度得以发挥，同时减小支撑柱7的弯矩，减小了桁架上弦杆1和下弦杆4及支撑柱7的截面，节约了钢材，减小了工程造价与投资。

应用实施例：

如附图1所示，在拱形钢桁架与支撑柱之间设置斜杆5，并且在新加设的斜杆5与拱形钢桁架下弦杆间设置支杆6， 以加强两者的连接，使斜面支撑杆与钢桁架形成一个新的牢固整体。钢柱截面面积为φ203x9.0，上、下弦杆截面面积为φ95x7.0，单榀拱形钢桁架的重量为3390kg。

附图2，未改进的拱形钢桁架在相同的设计参数下，各杆件的截面面积均大幅度提高，钢柱截面面积增大为φ245x16.0，上、下弦杆截面面积增大为φ121x8.0。

附图2相对于附图1方案减少了斜杆5和支杆6，杆件不仅较附图一中的截面面积增加，重量也大幅度提高到3575kg/榀。因此，附图1中增设斜撑的方案较附图2的方案成本可节省5.5%，对整个工程的造价起到立竿见影的效果，且方案的实施易于操作，对大跨度拱形钢桁架设计优化效果显著。

拱形钢桁架的下弦杆，因斜杆5的加入，减小了桁架平面内的计算长度，杆件承载力控制由原来的稳定性控制，改善为由应力控制，杆件强度得以充分发挥，承载力提高。

拱形钢桁架在两端支座处，原来传至支撑柱上的力为横向作用力，支撑柱因横向力造成的弯矩过大而使其截面较大，新加入的斜杆5支撑，在支座处使一部分横向作用力转变为竖向力传递至支撑柱，且可使部分横向作用力及作用点向下移动，减小了力臂，进而减小了弯矩，使作为支撑的钢柱截面减小。

Claims (3)

1.一种大跨度拱形钢桁架结构，包括支撑柱和安装在支撑柱（7）上的拱形钢桁架，支撑柱（7）两端有拉结筋（3），所述的拱形钢桁架设有上弦杆（1）和下弦杆（4），上弦杆（1）和下弦杆（4）之间安装有腹杆（2），其特征在于：在拱形钢桁架和支撑柱（7）上架设有斜杆（5），斜杆（5）一端固定在拱形钢桁架与支撑柱（7）连接的1/4至1/2位置处，另一端固定在拉结筋（3）与支撑柱（7）的连接处，拱形钢桁架与斜杆（5）之间固定有支杆（6）。

2.根据权利要求1所述的大跨度拱形钢桁架结构，其特征在于：斜杆（5）的截面为圆形、方形或多边形的中空钢管。

3.根据权利要求1所述的大跨度拱形钢桁架结构，其特征在于：斜杆（5）的截面为正方形、长方形、工字形或L形。

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