一种用于民用建筑的大跨度钢-混凝土拱架结构的制作方法

专利查询2022-5-23  90



1.本实用新型涉及民用建筑的大跨度连接体结构,具体的说是一种用于民用建筑的大跨度钢-混凝土拱架结构。


背景技术:

2.民用建筑中,存在在两幢建筑之间建设悬空连接体,例如连廊的建筑方案需求。现有技术中,对于该类建筑方案需求,存在大跨度悬空连接体难以实现、结构稳定性较差、成本较高的问题。


技术实现要素:

3.本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种用于民用建筑的大跨度钢-混凝土拱架结构。
4.解决上述技术问题,本实用新型所采用的技术方案如下:
5.一种用于民用建筑的大跨度钢-混凝土拱架结构,包括:两个设置于地面上的支座筒体,以及连接在该两个支座筒体之间的悬空连接体;
6.其特征在于:
7.所述支座筒体面向所述悬空连接体的侧面设有至少两个拱脚节点,每一个拱脚节点均位于所述悬空连接体的底面标高处,且所述两个支座筒体相对的拱脚节点组成一对位于同一竖立面的拱脚节点对,各个拱脚节点对所在的竖立面相平行;
8.所述悬空连接体包括:至少两层楼盖,并且,每一对所述拱脚节点对之间均连接有一根拱形的拱肋和一根水平布置的拱底拉杆,且所述拱肋和拱底拉杆与所连接的拱脚节点对位于同一竖立面,其中,所述拱肋为钢管混凝土杆件,所述拱底拉杆为钢管,且拱肋和拱底拉杆优选采用矩形钢管,以便于与其他构件连接,但也可以采用圆形钢管,但与其他构件的连接处理难度会高一点;
9.所述楼盖由钢桁架和铺设在钢桁架上的楼板组成,每一层所述楼盖的钢桁架均水平布置并均与所述两个支座筒体和每一根拱肋连接,所述钢桁架由若干根横向钢梁和纵向钢梁连接组成,并可在横向钢梁和纵向钢梁的连接点之间连接钢斜撑来增强钢桁架的强度,并且,所述拱底拉杆作为位于底层的楼盖的其中一根横向钢梁,所述拱肋的顶部连接位于顶层的楼盖的钢桁架;
10.所述拱肋沿所述悬空连接体的跨度方向等间隔设有多个连接点;所述拱肋在每一个所述连接点处均通过一根竖向延伸的拱下吊杆连接位于该连接点下方的每一层楼盖的横向钢梁以及拱底拉杆;除了位于所述拱肋的顶部处的连接点,所述拱肋在其余连接点处均通过一根竖向延伸的拱上撑杆连接位于该连接点上方的每一层楼盖的横向钢梁。
11.从而,本实用新型用两个支座筒体作为整个结构的竖向承重体系以及抵抗风荷载、地震作用的水平抗侧力体系,并利用拱的受力原理,使各层楼盖既受到拱肋的竖向支承又反过来为拱肋提供侧向稳定的约束,且各层楼盖的钢桁架可以将其水平力有效传递至两
端的支座筒体,使各层楼盖的水平力(风、地震)均由本层楼盖自身传递给支座筒体而无需拱肋帮忙,使得拱肋基本只需负责竖向支承而不必负担各层楼盖的横向水平作用,由此再由拱上撑杆起到向上支承各层楼盖的作用,由拱下吊杆起到吊承下方各层楼盖的作用,因此,能够满足悬空连接体的大跨度需求,具有结构稳定性高、成本低的优点。
12.优选的:所述楼板为轻骨料混凝土楼板,以在保持强度的前提下减轻楼盖的自重,减轻大跨度的悬空连接体的自重负担。
13.作为本实用新型的优选实施方式:如图3所示,所述支座筒体为钢筋混凝土筒体,该钢筋混凝土筒体包括由厚壁剪力墙围合形成的剪力墙筒体,以及设置在剪力墙筒体内的多面起到空间分隔作用的薄壁剪力墙,以利用薄壁剪力墙将剪力墙筒体的内腔分隔出电梯间和楼梯间,所述剪力墙筒体的厚度大于所述薄壁剪力墙的厚度;并且,所述剪力墙筒体埋设有钢骨架,所述拱脚节点部分埋设在所述剪力墙筒体中并与所述钢骨架连接,以形成更为明确的传力路线,提高支座筒体作为唯一抗侧力体系的抗震延性。
14.优选的:所述两个支座筒体分别利用两幢建筑在平面端部因建筑功能需求而天然存在的楼电梯间设置。
15.作为本实用新型的优选实施方式:如图7所示,所述拱肋的顶部通过附加桁架连接位于顶层的楼盖的钢桁架,所述附加桁架包含三角形钢架,且该三角形钢架的三个角部分别连接在所述两个拱肋的顶部和位于顶层的楼盖的钢桁架上,以提高拱肋的整体稳定性。
16.作为本实用新型的优选实施方式:如图4所示,所述支座筒体对应每一个所述拱脚节点设有位于该拱脚节点两侧的牛腿,所述拱底拉杆的两侧分别设有一根沿所述悬空连接体的跨度方向延伸的体外预应力拉索,所述体外预应力拉索张拉在相对的两个所述牛腿之间;其中,相应的纵向钢梁和所述支座筒体上设有用于所述体外预应力拉索穿过的过孔。从而,利用四根体外预应力拉索,可平衡相当部分的拱肋底部的横向水平推力,以大大减轻支座筒体的负担,进而改善整个拱架结构的受力状态,减缓拱架结构的外鼓,也即减缓拱架结构的两个支座筒体中部向外凸出的现象。
17.作为本实用新型的优选实施方式:如图8所示,所述拱下吊杆和拱上撑杆均为圆钢管,且所述拱下吊杆内置有预应力拉索,该预应力拉索的上端固定在所述拱肋的上缘,该预应力拉索的下端作为张拉端固定在所述拱底拉杆的下缘。从而,预应力拉索配合拱下吊杆,能够减小拱下吊杆的受拉变形,还可作为吊承下方各层楼盖的二道防线。
18.作为本实用新型的优选实施方式:如图4和图5所示,所述楼盖在所述跨度方向的中部位置安装有质量调谐阻尼器,以改善大跨度楼盖的竖向振动舒适度。
19.与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:
20.第一,本实用新型在支座筒体设置至少两个拱脚节点,并采用至少两层楼盖,对应于拱脚节点对的拱肋和拱底拉杆,拱下吊杆和拱上撑杆,组成悬空连接体,以用两个支座筒体作为整个结构的竖向承重体系以及抵抗风荷载、地震作用的水平抗侧力体系,并利用拱的受力原理,使各层楼盖既受到拱肋的竖向支承又反过来为拱肋提供侧向稳定的约束,且各层楼盖的钢桁架可以将其水平力有效传递至两端的支座筒体,使各层楼盖的水平力(风、地震)均由本层楼盖自身传递给支座筒体而无需拱肋帮忙,使得拱肋基本只需负责竖向支承而不必负担各层楼盖的横向水平作用,由此再由拱上撑杆起到向上支承各层楼盖的作用,由拱下吊杆起到吊承下方各层楼盖的作用,因此,能够满足悬空连接体的大跨度需求,
具有结构稳定性高、成本低的优点。
21.第二,本实用新型通过采用预应力拉索配合拱下吊杆,能够减小拱下吊杆的受拉变形,还可作为吊承下方各层楼盖的二道防线。
附图说明
22.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明:
23.图1为本实用新型的大跨度钢-混凝土拱架结构的立面结构示意图;
24.图2为本实用新型的大跨度钢-混凝土拱架结构的结构简图;
25.图3为图1的a-a剖视图;
26.图4为图1的b-b剖视图;
27.图5为图1的c-c剖视图;
28.图6为图1的d-d剖视图;
29.图7为图1的e-e剖视图;
30.图8为图1的f-f剖视图;
31.图9-1为本实用新型的施工方法方案一的步骤s1.1示意图;
32.图9-2为本实用新型的施工方法方案一的步骤s1.2示意图;
33.图9-3为本实用新型的施工方法方案一的步骤s1.3示意图;
34.图9-4为本实用新型的施工方法方案一的步骤s1.4示意图;
35.图9-5为本实用新型的施工方法方案一的步骤s1.5示意图;
36.图9-6为本实用新型的施工方法方案一的步骤s1.6示意图;
37.图10-1为本实用新型的施工方法方案二的步骤s2.1示意图;
38.图10-2为本实用新型的施工方法方案二的步骤s2.2示意图;
39.图10-3为本实用新型的施工方法方案二的步骤s2.3示意图;
40.图10-4为本实用新型的施工方法方案二的步骤s2.4示意图;
41.图10-5为本实用新型的施工方法方案二的步骤s2.5示意图;
42.图10-6为本实用新型的施工方法方案二的步骤s2.6示意图。
具体实施方式
43.下面结合实施例及其附图对本实用新型进行详细说明,以帮助本领域的技术人员更好的理解本实用新型的实用新型构思,但本实用新型权利要求的保护范围不限于下述实施例,对本领域的技术人员来说,在不脱离本实用新型之实用新型构思的前提下,没有做出创造性劳动所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型的保护范围。
44.实施例一
45.如图1至图8所示,本实用新型公开的是一种用于民用建筑的大跨度钢-混凝土拱架结构,包括:两个设置于地面上的支座筒体1,以及连接在该两个支座筒体1之间的悬空连接体;
46.所述支座筒体1面向所述悬空连接体的侧面设有至少两个拱脚节点2,每一个拱脚节点2均位于所述悬空连接体的底面标高处,且所述两个支座筒体1相对的拱脚节点2组成一对位于同一竖立面的拱脚节点对,各个拱脚节点对所在的竖立面相平行;
47.所述悬空连接体包括:至少两层楼盖3,并且,每一对所述拱脚节点对之间均连接有一根拱形的拱肋4和一根水平布置的拱底拉杆5,且所述拱肋4和拱底拉杆5与所连接的拱脚节点对位于同一竖立面,其中,所述拱肋4为钢管混凝土杆件,所述拱底拉杆5为钢管,且拱肋4和拱底拉杆5优选采用矩形钢管,以便于与其他构件连接,但也可以采用圆形钢管,但与其他构件的连接处理难度会高一点;
48.所述楼盖3由钢桁架和铺设在钢桁架上的楼板组成,每一层所述楼盖3的钢桁架均水平布置并均与所述两个支座筒体1和每一根拱肋4连接,所述钢桁架由若干根横向钢梁3-1和纵向钢梁3-2连接组成,并可在横向钢梁3-1和纵向钢梁3-2的连接点之间连接钢斜撑3-3来增强钢桁架的强度,并且,所述拱底拉杆5作为位于底层的楼盖3的其中一根横向钢梁3-1,所述拱肋4的顶部连接位于顶层的楼盖3的钢桁架;
49.所述拱肋4沿所述悬空连接体的跨度方向l等间隔设有多个连接点;所述拱肋4在每一个所述连接点处均通过一根竖向延伸的拱下吊杆6连接位于该连接点下方的每一层楼盖3的横向钢梁3-1以及拱底拉杆5;除了位于所述拱肋4的顶部处的连接点,所述拱肋4在其余连接点处均通过一根竖向延伸的拱上撑杆7连接位于该连接点上方的每一层楼盖3的横向钢梁3-1。
50.从而,本实用新型用两个支座筒体1作为整个结构的竖向承重体系以及抵抗风荷载、地震作用的水平抗侧力体系,并利用拱的受力原理,使各层楼盖3既受到拱肋4的竖向支承又反过来为拱肋4提供侧向稳定的约束,且各层楼盖3的钢桁架可以将其水平力有效传递至两端的支座筒体1,使各层楼盖3的水平力(风、地震)均由本层楼盖3自身传递给支座筒体1而无需拱肋4帮忙,使得拱肋4基本只需负责竖向支承而不必负担各层楼盖3的横向水平作用,由此再由拱上撑杆7起到向上支承各层楼盖3的作用,由拱下吊杆6起到吊承下方各层楼盖3的作用,因此,能够满足悬空连接体的大跨度需求,具有结构稳定性高、成本低的优点。
51.优选的:所述楼板为轻骨料混凝土楼板,以在保持强度的前提下减轻楼盖3的自重,减轻大跨度的悬空连接体的自重负担。
52.以上为本实施例一的基本实施方式,可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定:
53.作为本实用新型的优选实施方式:如图3所示,所述支座筒体1为钢筋混凝土筒体,该钢筋混凝土筒体包括由厚壁剪力墙围合形成的剪力墙筒体1-1,以及设置在剪力墙筒体1-1内的多面起到空间分隔作用的薄壁剪力墙1-2,以利用薄壁剪力墙1-2将剪力墙筒体1-1的内腔分隔出电梯间1a和楼梯间1b,所述剪力墙筒体1-1的厚度大于所述薄壁剪力墙1-2的厚度;并且,所述剪力墙筒体1-1埋设有钢骨架1-3,所述拱脚节点2部分埋设在所述剪力墙筒体1-1中并与所述钢骨架1-3连接,以形成更为明确的传力路线,提高支座筒体1作为唯一抗侧力体系的抗震延性。
54.优选的:所述两个支座筒体1分别利用两幢建筑在平面端部因建筑功能需求而天然存在的楼电梯间设置。
55.作为本实用新型的优选实施方式:如图7所示,所述拱肋4的顶部通过附加桁架3-4连接位于顶层的楼盖3的钢桁架,所述附加桁架3-4包含三角形钢架,且该三角形钢架的三个角部分别连接在所述两个拱肋4的顶部和位于顶层的楼盖3的钢桁架上,以提高拱肋4的整体稳定性。
56.作为本实用新型的优选实施方式:如图4和图5所示,所述楼盖3在所述跨度方向l的中部位置安装有质量调谐阻尼器11,以改善大跨度楼盖的竖向振动舒适度。
57.实施例二
58.在上述实施例一的基础上,本实施例二还采用了以下优选的实施方式:
59.如图4所示,所述支座筒体1对应每一个所述拱脚节点2设有位于该拱脚节点2两侧的牛腿8,所述拱底拉杆5的两侧分别设有一根沿所述悬空连接体的跨度方向l延伸的体外预应力拉索9,所述体外预应力拉索9张拉在相对的两个所述牛腿8之间;其中,相应的纵向钢梁3-2和所述支座筒体1上设有用于所述体外预应力拉索9穿过的过孔。从而,利用四根体外预应力拉索9,可平衡相当部分的拱肋4底部的横向水平推力,以大大减轻支座筒体1的负担,进而改善整个拱架结构的受力状态,减缓拱架结构的外鼓,也即减缓拱架结构的两个支座筒体1中部向外凸出的现象。
60.实施例三
61.在上述实施例一或实施例二的基础上,本实施例三还采用了以下优选的实施方式:
62.如图8所示,所述拱下吊杆6和拱上撑杆7均为圆钢管,且所述拱下吊杆6内置有预应力拉索10,该预应力拉索10的上端固定在所述拱肋4的上缘,该预应力拉索10的下端作为张拉端固定在所述拱底拉杆5的下缘。从而,预应力拉索10配合拱下吊杆6,能够减小拱下吊杆6的受拉变形,还可作为吊承下方各层楼盖3的二道防线。
63.实施例四
64.本实用新型还公开了一种用于民用建筑的大跨度钢-混凝土拱架结构的施工方法,适用于上述实施例一至实施例三中任意一个实施例所述大跨度钢-混凝土拱架结构;
65.包括:
66.步骤s1.1、参见图9-1,进行所述两个支座筒体1位于拱脚节点2以下的部分以及拱脚节点2的施工;
67.步骤s1.2、参见图9-2,搭设临时施工胎架12;
68.步骤s1.3、参见图9-3,利用所述临时施工胎架12提供支承,同步向上进行所述两个支座筒体1位于拱脚节点2以上的部分、所述拱底拉杆5、所述拱肋4的两端部分、除顶层之外的其余楼盖3的钢桁架、所述拱下吊杆6和所述拱上撑杆7的施工;
69.步骤s1.4、参见图9-4,施工所述拱肋4的顶部和顶层的楼盖3的钢桁架,并完成相互之间的连接;
70.步骤s1.5、参见图9-5,利用数控千斤顶进行同步卸载,以拆除所述临时施工胎架12;
71.步骤s1.6、参见图9-6,进行所述楼盖3的楼板浇筑,并张拉所述体外预应力拉索9和预应力拉索10。
72.实施例五
73.本实用新型还公开了一种用于民用建筑的大跨度钢-混凝土拱架结构的施工方法,适用于上述实施例一至实施例三中任意一个实施例所述大跨度钢-混凝土拱架结构;
74.包括:
75.步骤s2.1、参见图10-1,进行所述两个支座筒体1及其拱脚节点2的施工,并在所述
两个支座筒体1的顶部搭建吊架13;
76.步骤s2.2、参见图10-2,在地面预先将所述拱肋4、拱底拉杆5,以及位于拱肋4与拱底拉杆5之间的楼盖3的钢桁架和拱下吊杆6拼装成为拱架,其中,所述拱肋4和拱底拉杆5的两端部进行临时固定;
77.步骤s2.3、参见图10-3,利用所述吊架13,将所述拱架吊起;
78.步骤s2.4、参见图10-4,将所述拱架吊起至所述拱脚节点2处就位;
79.步骤s2.5、参见图10-5,将所述拱架与各个所述拱脚节点2进行连接,再拆除所述吊架13;
80.步骤s2.6、参见图10-6,进行其余楼盖3的钢桁架和拱上撑杆7的施工,并进行所述楼盖3的楼板浇筑,张拉所述体外预应力拉索9和预应力拉索10。
81.本实用新型不局限于上述具体实施方式,根据上述内容,按照本领域的普通技术知识和惯用手段,在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下,本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更,均落在本实用新型的保护范围之中。

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