專利名稱：一種折面結構的主桿件結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及建筑結構構件領域，特別是一種折面結構的主桿件結構。
背景技術：
折面結構是建筑中一種的結構，特別是大跨度的建筑結構中，折面結構由于重量輕、跨度大、平面外剛度好等特點得到廣泛的應用。現有折面結構基本上是由尺寸不同或形狀不同的桿件搭建而成，所采用的桿件的尺寸或形狀是根據整個折面結構的整體受力分布在每個區域的大小不同而具體設計的。現有技術的設計方式考慮了外力對折面結構構件的影響，但未能夠全面考慮到折面結構內力對桿件帶來的影響。現有采用的桿件截面都是等截面結構，比如主桿件多數采用空心管結構，次桿件多數采用實心管結構。這種結構應用于現有設計方式中的缺陷是為滿足支撐力的要求，特別是內力的要求，一般要選用超過最大內力的承受尺寸的桿件，但內力在桿件中的分布是不均勻的，這就導致了桿件材料的浪費。另一方面是即使采用了符合受力要求的桿件，但桿件的重量超過了下層結構能夠承受的極限，導致下層結構需要進一步加固，或者采用其他結構來替換，影響了整體設計，同時也導致成本的增加。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，根據桿件在折面結構中的受力特點，設計一種符合受力特點的折面結構的主桿件結構。本實用新型通過以下技術方案實現上述目的。本實用新型所設計的折面結構的主桿件結構，其特點在于所述主桿件由外形狀、 尺寸相同，壁厚不同的鋼管組成，壁厚從桿件兩端朝桿件中部遞減。折面結構桿件主要是兩端連接其他桿件或結構，所受的內力主要是沿桿件分布的壓力，但由于桿件兩端的是連接結構，導致其內力相對于中部更為復雜，可能還存在較大彎矩、剪力、扭矩等因素，因此將桿件設計成壁厚從兩端朝中部遞減的結構，符合桿件兩端受力的復雜性。另外采用中空的結構且越靠近中部中空的尺寸越大，這樣的設計能夠大大減輕桿件的重量，減少對下層結構的壓力，使本實用新型的主桿件應用更加廣泛，降低折面結構整體結構設計難度。另外采用外形狀、尺寸相同的結構不僅保持了外形的美觀性，而且減少了應力集中。進一步的，本實用新型所述的主桿件是由外直徑相同，壁厚不同的圓形鋼管組成的。圓形結構能夠使得桿件內部應力分布更加均勻，不存在應力集中問題，而且在同樣的受力強度下能夠進一步減少尺寸，減少材料，減低重量。進一步的，本實用新型的主桿件壁厚從桿件兩端朝桿件中部呈臺階狀遞減。采用臺階式遞減的方式是為了降低桿件制造工藝上的難度，雖然會導致材料上的浪費，但制造成本是大大降低了。桿件的受力特點是兩端根據中部對稱，因此將主桿件分成奇數段，中間段管壁厚度最薄，其他關鍵對稱設置在中間段兩側，管壁厚度依次遞增。最佳是將所述主桿件分成五段，包括中間段，兩段對稱連接在中間段兩端的側段和兩段對稱連接在側段外端的末段。根據目前建筑所采用折面結構主桿件長度，五段結構是綜合考慮制造成本、受力特點和桿件重量等因素所采用的一個最優值。采用五段結構能夠在較低的制造成本和桿件重量的前提下，具有較高的受力強度。為減小壁厚變化位置在受力時產生的應力集中，本實用新型在于桿件壁厚變化位置設有平滑過渡區。為便于制造，平滑過渡區結構為斜面過渡或圓弧面過渡。進一步的，本實用新型與外界結構連接的最佳方式是住桿件兩端與其他主桿件或支撐結構連接，主桿件中間連接次桿件。因此所述主桿件兩端為與其他主桿件相連接的主桿連接部，中間四分點處為與次桿件連接的次桿連接部。相對于現有的折面結構主桿件，本實用新型是根據主桿件安裝之后的內力受力特點設計的內變截面的結構，外形保持美觀性，但大大減少了材料用量，由此降低了結構重量，但卻更加符合受力特點，使得本實用新型具有更高的實用性。因此，相對于現有技術來說，本實用新型具有實質性特點和進步。

圖1為本專利實施例的內部結構示意圖；圖2為實施例主桿件應用于折面結構單元中的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖舉例對本實用新型的結構做進一步的說明。如圖1所示一種折面結構的主桿件結構，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。主桿件分成五段，包括中間段11，兩段對稱連接在中間段11兩端的側段12和兩段對稱連接在側段12外端的末段13。其中中間段 11的厚度最薄，側段12次之，末段13的厚度最厚。上述中間段11與側段12連接的位置以及側段12與末端13連接的位置設有斜面的平滑過渡區。如圖2所示所述主桿件1兩端為與其他主桿件1相連接的主桿連接部，中間四分點處為與次桿件2連接的次桿連接部。由三根主桿件1和九根次桿件2構成所述單層折面空間網格結構的三角形單元結構如如圖2所示。其中主桿件1邊界條件復雜受面面夾角 90° 150°不等；四分點處次桿件2，次桿件2的斷面高度為主桿件1斷面高度0.3 0.8 倍；以及兩端節點3復雜邊界條件等影響。這種結構導致主桿件1的受力從兩端朝中間遞減，本實施例將主桿件1的壁厚設計成從兩端朝中間逐級遞減的結構，符合桿件內部的受力特點，且減少了材料用量，降低桿件的整體重量，使得桿件的應用更加靈活，折面結構設計和計算更加簡單。
權利要求1.一種折面結構的主桿件結構，其特征在于所述主桿件由外形狀、尺寸相同，壁厚不同的鋼管組成，壁厚從桿件兩端朝桿件中部遞減。
2.根據權利要求1所述的折面結構的主桿件結構，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。
3.根據權利要求1或2所述的折面結構的主桿件結構，其特征在于壁厚從桿件兩端朝桿件中部呈臺階狀遞減。
4.根據權利要求3所述的折面結構的主桿件結構，其特征在于所述主桿件分成奇數段，中間段管壁厚度最薄，其他關鍵對稱設置在中間段兩側，管壁厚度依次遞增。
5.根據權利要求4所述的折面結構的主桿件結構，其特征在于所述主桿件分成五段， 包括中間段，兩段對稱連接在中間段兩端的側段和兩段對稱連接在側段外端的末段。
6.根據權利要求3所述的折面結構的主桿件結構，其特征在于桿件壁厚變化位置設有平滑過渡區。
7.根據權利要求6所述的折面結構的主桿件結構，其特征在于所述平滑過渡區為斜面過渡或圓弧面過渡。
8.根據權利要求1或2所述的折面結構的主桿件結構，其特征在于所述主桿件兩端為與其他主桿件相連接的主桿連接部，中間四分點處為與次桿件連接的次桿連接部。
專利摘要本實用新型涉及建筑結構構件領域，所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，根據桿件在折面結構中的受力特點，設計一種符合受力特點的折面結構的主桿件結構。所述主桿件由外形狀、尺寸相同，壁厚不同的鋼管組成，壁厚從桿件兩端朝桿件中部遞減。折面結構桿件主要是兩端連接其他桿件或結構，所受的內力主要是沿桿件分布的壓力，但由于桿件兩端的是連接結構，導致其內力相對于中部更為復雜，可能還存在較大彎矩、剪力、扭矩等因素，因此將桿件設計成壁厚從兩端朝中部遞減的結構，符合桿件兩端受力的復雜性。
文檔編號E04C3/04GK202081508SQ20112018725
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月3日 優先權日2011年6月3日
發明者劉瓊祥, 劉臣, 張建軍, 彭德昭, 彭省華, 李暉, 楊德喜, 王啟文, 郭滿良 申請人:深圳市建筑設計研究總院有限公司