專利名稱：大跨度拱形鋼桁架結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于建筑行業(yè)鋼結構工程的技術領域，具體涉及一種大跨度拱形鋼桁架的結構及其施工方法。
背景技術：
目前空間結構在世界范圍內得到迅猛發(fā)展，在眾多空間結構中，拱形鋼桁架與其它建筑材料諸如混凝土、磚石和空間構件相比，具有以下特點:(1)強度高，用料少，施工周期短，跨越能力大，集受力、維護功能于一身，特別適用于跨度大或荷載很大的構件和結構。鋼材還具有塑性和韌性好的特點，塑性好，結構在一般條件下不會因超載而突然斷裂；韌性好，結構對動力荷載的適應性強。良好的吸能能力和延性還使鋼結構具有優(yōu)越的抗震性能。(3)鋼材內部組織比較接近于勻質和各向同性，而且在一定的應力幅度內幾乎是完全彈性的。因此，鋼結構的實際受力情況和工程力學計算結果比較符合。(4)鋼結構制造簡便，施工周期短。鋼材的密度雖比混凝土等建筑材料大，但鋼結構卻比鋼筋混凝土結構輕，原因是鋼材的強度與密度之比要比混凝土大得多。以同樣的跨度承受同樣荷載，鋼屋架的重量最多不超過鋼筋混凝土屋架的1/3至1/4，冷彎薄壁型鋼屋架甚至接近1/10，為吊裝提供了方便條件。近年來，我國的工程實踐表明，它具有顯著的技術經濟效益和社會效益，具有廣闊的發(fā)展前景，將成為輕鋼結構的重要發(fā)展方向之一。目前，我國鋼結構產業(yè)正進入快速發(fā)展的階段。但是我國每年的建筑用鋼量僅1%被用于預制鋼結構，與發(fā)達國家80%以上的用量比較，差距巨大。而節(jié)約造價是開發(fā)商開發(fā)項目的生命線，工程的造價控制對整個工程起到至關重要的決定性作用，鋼結構的設計優(yōu)化勢在必行。在大跨度拱形鋼桁架的結構方面，現有大跨度拱形鋼桁架設計方法，其鋼構件強度往往由穩(wěn)定性控制，在拱形鋼桁架平面外的穩(wěn)定可以有桁架上、下弦的橫向支撐及剛性系桿加以改善，但在鋼桁架平面內，尚無一種成熟且切實可行的技術方案改善其穩(wěn)定性，造成鋼桁架上、下弦構件截面過大，且支撐桁架的鋼柱截面過大，并且因要解決鋼桁架的撓度問題，而使鋼構件強度不能充分發(fā)揮。
發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種能夠克服現有大跨度拱形鋼桁架的結構存在的，鋼桁架的剛度和撓度不夠的問題，使拱形鋼桁架可以在提高桿件應力比、減少鋼結構工程造價投資方面提供新的設計方案，可以大規(guī)模應用于橋梁、機場、大型商場、體育館等場合。本實用新型的技術方案是這樣實現的:一種大跨度拱形鋼桁架結構，包括支撐柱和安裝在支撐柱上的拱形鋼桁架，支撐柱兩端有拉結筋，所述的拱形鋼桁架設有上弦桿和下弦桿，上弦桿和下弦桿之間安裝有腹桿，其特征在于:在拱形鋼桁架和支撐柱上架設有斜桿，斜桿一端固定在拱形鋼桁架與支撐柱連接的1/4至1/2處，另一端固定在拉結筋與支撐柱的連接處，拱形鋼桁架與斜桿之間固定有支桿。所述的斜桿的截面為圓形、方形或多邊形的中空鋼管。所述的斜桿的截面為正方形、長方形、工字型或L型。以上大跨度拱形鋼桁架結構，是一種在跨度大于30m時，利用斜桿構件的加設，以達到減小鋼桁架構件截面，進而減小工程投資造價的技術方案。


:圖1:加設了斜撐構件的一種大跨度拱形鋼桁架結構圖。圖2:未加設斜撐構件的一種大跨度拱形鋼桁架結構圖。圖3:圖1的局部放大圖。
具體實施方式
從附圖1看到，大跨度拱形鋼桁架結構，包括支撐柱和安裝在支撐柱7上的拱形鋼桁架，支撐柱7兩端有拉結筋3，所述的拱形鋼桁架設有上弦桿I和下弦桿4，上弦桿I和下弦桿(4)之間安裝有腹桿2，其特征在于:在拱形鋼桁架和支撐柱7上架設有斜桿5，斜桿5一端固定在拱形鋼桁架與支撐柱7連接的1/4至1/2位置處，另一端固定在拉結筋3與支撐柱7的連接處，拱形鋼桁架與斜桿5之間固定有支桿6。斜桿5的截面為圓形、方形或多邊形的中空鋼管也可以是正方形、長方形、工字型、L型或異型鋼。附圖2是未改進的大跨度拱形鋼桁架結構圖，圖中了解到，未改進的大跨度拱形鋼桁架結構沒有斜桿5和支桿6，拱形鋼桁架就要采用直徑或截面較大的鋼材，耗材多，成本相應就高，而附圖1的大跨度拱形鋼桁架結構，可使拱形鋼桁架的上弦桿I和下弦桿4桿件強度得以發(fā)揮，同時減小支撐柱7的彎矩，減小了桁架上弦桿I和下弦桿4及支撐柱7的截面，節(jié)約了鋼材，減小了工程造價與投資。應用實施例:如附圖1所示，在拱形鋼桁架與支撐柱之間設置斜桿5，并且在新加設的斜桿5與拱形鋼桁架下弦桿間設置支桿6，以加強兩者的連接，使斜面支撐桿與鋼桁架形成一個新的牢固整體。鋼柱截面面積為Φ 203x9.0，上、下弦桿截面面積為Φ 95x7.0，單榀拱形鋼桁架的重量為3390kg。附圖2，未改進的拱形鋼桁架在相同的設計參數下，各桿件的截面面積均大幅度提高，鋼柱截面面積增大為Φ 245x16.0，上、下弦桿截面面積增大為Φ 121x8.0。附圖2相對于附圖1方案減少了斜桿5和支桿6,桿件不僅較附圖一中的截面面積增加，重量也大幅度提高到3575kg/榀。因此，附圖1中增設斜撐的方案較附圖2的方案成本可節(jié)省5.5%，對整個工程的造價起到立竿見影的效果，且方案的實施易于操作，對大跨度拱形鋼桁架設計優(yōu)化效果顯著。拱形鋼桁架的下弦桿，因斜桿5的加入，減小了桁架平面內的計算長度，桿件承載力控制由原來的穩(wěn)定性控制，改善為由應力控制，桿件強度得以充分發(fā)揮，承載力提高。拱形鋼桁架在兩端支座處，原來傳至支撐柱上的力為橫向作用力，支撐柱因橫向力造成的彎矩過大而使其截面較大，新加入的斜桿5支撐，在支座處使一部分橫向作用力轉變?yōu)樨Q向力傳遞至支撐柱，且可使部分橫向作用力及作用點向下移動，減小了力臂，進而減小了彎矩，使作為支撐的鋼柱截面減小。
權利要求1.一種大跨度拱形鋼桁架結構，包括支撐柱和安裝在支撐柱(7)上的拱形鋼桁架，支撐柱(7)兩端有拉結筋(3)，所述的拱形鋼桁架設有上弦桿(I)和下弦桿(4)，上弦桿(I)和下弦桿(4)之間安裝有腹桿(2)，其特征在于:在拱形鋼桁架和支撐柱(7)上架設有斜桿(5)，斜桿(5)—端固定在拱形鋼桁架與支撐柱(7)連接的1/4至1/2位置處，另一端固定在拉結筋(3)與支撐柱(7)的連接處，拱形鋼桁架與斜桿(5)之間固定有支桿(6)。
2.根據權利要求1所述的大跨度拱形鋼桁架結構，其特征在于:斜桿(5)的截面為圓形、方形或多邊形的中空鋼管。
3.根據權利要求1所述的大跨度拱形鋼桁架結構，其特征在于:斜桿(5)的截面為正方形、長方形、工字形或L形。
專利摘要一種大跨度拱形鋼桁架結構，包括支撐柱和安裝在支撐柱上的拱形鋼桁架，支撐柱兩端有拉結筋，所述的拱形鋼桁架設有上弦桿和下弦桿，上弦桿和下弦桿之間安裝有腹桿，其特征在于在拱形鋼桁架和支撐柱上架設有斜桿，斜桿一端固定在拱形鋼桁架與支撐柱連接的1/4至1/2處，另一端固定在拉結筋與支撐柱的連接處，拱形鋼桁架與斜桿之間固定有支桿，設置斜桿后，鋼拱桁架截面更符合構件受力狀態(tài)，由原來的穩(wěn)定性控制，改善為由應力控制，鋼拱桁架整體各構件的應力比均得到提高，構件截面得以減小，有效的減小矢高，進而可以減小工程造價與投資水。
文檔編號E04C3/40GK203066357SQ20122057337
公開日2013年7月17日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權日2012年11月2日
發(fā)明者梁玫, 彭軍, 陳文 申請人:中國輕工業(yè)南寧設計工程有限公司