專利名稱：一種單層折面建筑結(jié)構(gòu)的單元結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于大跨度折面結(jié)構(gòu)中的單層折面建筑結(jié)構(gòu)的單元結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
折面結(jié)構(gòu)是建筑中一種的結(jié)構(gòu)，特別是大跨度的建筑結(jié)構(gòu)中，折面結(jié)構(gòu)由于重量輕、跨度大、平面外剛度好等特點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用。隨著建筑物的規(guī)模越來(lái)越大，折面結(jié)構(gòu)的跨度和承重也隨之增加，傳統(tǒng)的折面結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)已經(jīng)很難滿足超大跨度的需要，如采用傳統(tǒng)的折面結(jié)構(gòu)，會(huì)造成用鋼量增加，導(dǎo)致了大量的浪費(fèi)。實(shí)用新型年內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種單層折面建筑結(jié)構(gòu)的單元結(jié)構(gòu)，使之能夠滿足超大跨度的建筑折面結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定等要求。本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種單層折面建筑結(jié)構(gòu)的單元結(jié)構(gòu)，所述單元結(jié)構(gòu)呈三角形， 所述單元結(jié)構(gòu)為由三根主桿件兩兩連接構(gòu)成的三角形結(jié)構(gòu)，三角形內(nèi)分布有連接主桿件的次桿件網(wǎng)格。本專利結(jié)構(gòu)采用三角形的單元結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)適用于作為各種形狀的折面結(jié)構(gòu)表面的擬合，因此這個(gè)結(jié)構(gòu)具有廣泛的適用性，能夠適用于不同造型折面結(jié)構(gòu)的外輪廓擬合單元。本實(shí)用新型還進(jìn)一步在由三角形主桿件構(gòu)成的三角形內(nèi)分布此桿件網(wǎng)格，次桿件網(wǎng)格具有均布作用力的作用，能夠進(jìn)一步提高單元結(jié)構(gòu)的承載能力外。而且無(wú)需如鋼結(jié)構(gòu)一樣采用實(shí)心結(jié)構(gòu)，有利于降低整體重量，保證建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的采光性。為了提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，本實(shí)用新型的次桿件網(wǎng)格采用三角形網(wǎng)格。一般情況下采用的三角形網(wǎng)格為在每根主桿件的四分點(diǎn)處設(shè)置次桿件，每三根次桿件平行于其中一根主桿件。所采用的次桿件的斷面高度為主桿件斷面高度0. 3 0. 8倍。所述主桿件由外直徑相同，壁厚不同的圓形鋼管組成，壁厚從桿件兩端朝桿件中部遞減，次桿件為圓形鋼管。折面結(jié)構(gòu)桿件主要是兩端連接其他桿件或結(jié)構(gòu)，所受的內(nèi)力主要是沿桿件分布的壓力，但由于桿件兩端的是連接結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其內(nèi)力相對(duì)于中部更為復(fù)雜， 可能還存在較大的彎矩、剪力、扭矩等因素，因此將桿件設(shè)計(jì)成壁厚從兩端朝中部遞減的結(jié)構(gòu)，符合桿件兩端受力的復(fù)雜性。另外采用中空的結(jié)構(gòu)且越靠近中部中空的尺寸越大，這樣的設(shè)計(jì)能夠大大減輕桿件的重量，使本實(shí)用新型的主桿件應(yīng)用更加廣泛。另外采用外形狀、 尺寸相同的結(jié)構(gòu)不僅保持了外形的美觀性，而且減少了應(yīng)力集中。進(jìn)一步的，本實(shí)用新型的主桿件壁厚從桿件兩端朝桿件中部呈臺(tái)階狀遞減。采用臺(tái)階式遞減的方式是為了降低桿件制造工藝上的難度，雖然會(huì)導(dǎo)致材料上的浪費(fèi)，但制造成本是大大降低了。所述主桿件分成五段，包括中間段，兩段對(duì)稱連接在中間段兩端的側(cè)段和兩段對(duì)稱連接在側(cè)段外端的末段。根據(jù)目前建筑所采用折面結(jié)構(gòu)主桿件長(zhǎng)度，五段結(jié)構(gòu)是綜合考慮制造成本、受力特點(diǎn)和桿件重量等因素所采用的一個(gè)最優(yōu)值。采用五段結(jié)構(gòu)能夠在較低的制造成本和桿件重量的前提下，具有較高的受力強(qiáng)度。為減小壁厚變化位置在受力時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力集中，本實(shí)用新型在于桿件壁厚變化位置設(shè)有平滑過渡區(qū)。為便于制造，平滑過渡區(qū)結(jié)構(gòu)為斜面過渡或圓弧面過渡。為了保證整個(gè)單元結(jié)構(gòu)能夠充分受力，均勻分配整個(gè)折面結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的重量，所述單層折面建筑結(jié)構(gòu)中相鄰的單元結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的平面的受面面夾角在90° 150°之間。相對(duì)于傳統(tǒng)的折面結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)通過次桿件網(wǎng)格將內(nèi)力均布于單元結(jié)構(gòu)之中，大大提高單元結(jié)構(gòu)的承重能力，并保持了折面結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)固有的透光性高的特點(diǎn)。 通過合理設(shè)計(jì)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、主桿件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和單元之間的角度，能夠進(jìn)一步減少桿件材料的用量，從而在保證承重能力的前提下盡可能的降低結(jié)構(gòu)重量。單元結(jié)構(gòu)能夠適用于多種建筑造型，減少設(shè)計(jì)難度，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中主桿件內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為由圖1實(shí)施例結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的超大跨度折面結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖距離對(duì)本專利做進(jìn)一步的說明。如圖1所示構(gòu)成所述單層折面空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的三角形單元結(jié)構(gòu)，位于三角形面面交線的主桿件1由外直徑相同，壁厚不同的圓形鋼管組成，兩兩相接于兩端節(jié)點(diǎn)3。設(shè)置于四分點(diǎn)處的九根次桿件2構(gòu)成內(nèi)部網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，次桿件2的斷面高度為主桿件1斷面高度0. 3 倍，次桿件2平行于對(duì)應(yīng)的主桿件1。如圖2所示構(gòu)成上述單元的主桿件1內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由外直徑相同，壁厚不同的圓形鋼管組成，壁厚從桿件兩端朝桿件中部遞減。主桿件分成五段，包括中間段11，兩段對(duì)稱連接在中間段11兩端的側(cè)段12和兩段對(duì)稱連接在側(cè)段12外端的末段13。其中中間段11的厚度最薄，側(cè)段12次之，末段13的厚度最厚。上述中間段11與側(cè)段12連接的位置以及側(cè)段 12與末端13連接的位置設(shè)有斜面的平滑過渡區(qū)。由上述單元所構(gòu)成的單層折面空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，如圖3所示，為一個(gè)大跨度的體育場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其中相鄰的單元結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的平面的受面面夾角在90° 150°之間。在這個(gè)大跨度的折面結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)中，通過次桿件2所構(gòu)成的網(wǎng)格將內(nèi)力均布于單元結(jié)構(gòu)之中，通過合理設(shè)計(jì)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、主桿件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和單元之間的角度，大大提高單元結(jié)構(gòu)的承重能力，減少材料用量，并保持了體育場(chǎng)內(nèi)良好的采光性。
權(quán)利要求1.一種單層折面建筑結(jié)構(gòu)的單元結(jié)構(gòu)，所述單元結(jié)構(gòu)呈三角形，其特征在于所述單元結(jié)構(gòu)為由三根主桿件兩兩連接構(gòu)成的三角形結(jié)構(gòu)，三角形內(nèi)分布有連接主桿件的次桿件網(wǎng)格。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元結(jié)構(gòu)，其特征在于所述次桿件網(wǎng)格為三角形網(wǎng)格。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單元結(jié)構(gòu)，其特征在于所述三角形網(wǎng)格為在每根主桿件的四分點(diǎn)處設(shè)置次桿件，每三根次桿件平行于其中一根主桿件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元結(jié)構(gòu)，其特征在于所述次桿件的斷面高度為主桿件斷面高度0.3 0.8倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的單元結(jié)構(gòu)，其特征在于所述主桿件由外直徑相同， 壁厚不同的圓形鋼管組成，壁厚從桿件兩端朝桿件中部遞減，次桿件為圓形鋼管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單元結(jié)構(gòu)，其特征在于壁厚從桿件兩端朝桿件中部呈臺(tái)階狀遞減。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單元結(jié)構(gòu)，其特征在于所述主桿件分成五段，包括中間段，兩段對(duì)稱連接在中間段兩端的側(cè)段和兩段對(duì)稱連接在側(cè)段外端的末段。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單元結(jié)構(gòu)，其特征在于桿件壁厚變化位置設(shè)有斜面或圓弧面的平滑過渡區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的單元結(jié)構(gòu)，其特征在于在單層折面建筑結(jié)構(gòu)中相鄰的單元結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的平面的受面面夾角在90° 150°之間。
專利摘要本實(shí)用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件領(lǐng)域，所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種單層折面建筑結(jié)構(gòu)的單元結(jié)構(gòu)，使之能夠滿足超大跨度的建筑要求。所述單元結(jié)構(gòu)呈三角形，所述單元結(jié)構(gòu)為由三根主桿件兩兩連接構(gòu)成的三角形結(jié)構(gòu)，三角形內(nèi)分布有連接主桿件的次桿件網(wǎng)格。本專利結(jié)構(gòu)采用三角形的單元結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)適用于作為各種形狀的折面結(jié)構(gòu)表面的擬合，因此這個(gè)結(jié)構(gòu)具有廣泛的適用性，能夠適用于不同造型折面結(jié)構(gòu)的外輪廓擬合單元。本實(shí)用新型還進(jìn)一步在由三角形主桿件構(gòu)成的三角形內(nèi)分布此桿件網(wǎng)格，次桿件網(wǎng)格具有均布作用力的作用，能夠進(jìn)一步提高單元結(jié)構(gòu)的承載能力。
文檔編號(hào)E04C3/04GK202081507SQ201120187050
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者劉瓊祥, 劉臣, 張建軍, 彭德昭, 彭省華, 李暉, 楊德喜, 王啟文, 郭滿良 申請(qǐng)人:深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司