專利名稱：一種輕質(zhì)鋼拱桁形成的大型建筑封閉屋頂?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑層頂，尤其是涉及用輕質(zhì)鋼拱桁構(gòu)架成的大型建筑封閉屋頂。
背景技術(shù)：
目前，在建筑工程中，對于中間無支柱且跨距在100米以內(nèi)的中小型建筑工程屋頂大都采用鋼結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)等以剛性材料桿件組合來作為封閉的屋頂結(jié)構(gòu)，而對于中間無支柱且跨距在100米以上的大型建筑工程的屋頂(如體育館、文化娛樂中心、港口碼頭、大型飛機制造和停放地等)，如果仍采用上述中小型建筑工程屋頂結(jié)構(gòu)，將會帶來以下問題一是因為隨著跨距的增大承重主構(gòu)件尺寸和桿件橫截面必須增大，桿件自身重量增大，這樣才能對巨大恒載整體構(gòu)架滿足抗彎、抗壓和撓度等技術(shù)要求；二是因為剛性桿件組合傳力系統(tǒng)復(fù)雜，施工難度大、要求高且結(jié)構(gòu)較多地存在相互依賴性，如果其中一根桿件或桿件節(jié)點出現(xiàn)局部破壞或失穩(wěn)，就會造成諾米骨牌效應(yīng)，相鄰結(jié)構(gòu)失去依靠，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體垮塌；再是剛性桿件組合結(jié)構(gòu)抗震性較脆弱，由于桿件增重，建筑工程造價也大大增加。因此，現(xiàn)有跨距在100米以上，甚至在200米以上的大型建筑屋頂大都未封閉。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中跨距在100米以上的大型建筑屋頂?shù)牟荒芊忾]的問題，本發(fā)明提供了一種承載能力強，構(gòu)件剛性好、抗震性高，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，結(jié)構(gòu)的相互依賴性較少，造價較低的大型建筑封閉屋頂。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是所述輕質(zhì)鋼拱桁形成的大型建筑屋頂包括長方形屋頂和圓形屋頂，所述長方形屋頂包括平行間隔設(shè)置的拱桁架，所述圓形屋頂包括徑向交錯設(shè)置的拱桁架，所述拱桁架一端活動設(shè)置在砼柱上、另一端固定設(shè)置在砼柱上，拱行架由下梁、上梁、吊桿、斜桿和鋼索組成，上梁與上梁之間設(shè)置有檁梁，所述上梁由若干根短矩形鋼用凸凹槽結(jié)構(gòu)和鋼鉸銷連接成圓弧形，下梁由若干根短矩形鋼夾板和螺栓連接而成，上梁兩端通過企口鋼楔固定在下梁上，下梁一端通過鋼滾筒可在砼柱上自由伸縮，下梁另一端固定砼柱上，所述吊桿設(shè)置在上梁和下梁之間，斜桿兩端與上梁和下梁活動相連，所述鋼索水平纏繞在下梁上，鋼索兩端用鋼索張緊裝置固定在下梁上。對于圓形屋頂，為了解決眾多拱桁架徑向交匯及直徑范圍的整體受力問題，在上梁中心交匯處設(shè)置有上圓鋼盤，上圓鋼盤設(shè)置有榫頭座，榫頭座內(nèi)焊接固定有陽榫頭，所述陽榫頭通過鋼鉸銷與上梁相連；在下梁中心交匯處設(shè)置有下圓鋼盤，所述下圓鋼盤通過鋼卡板與連接鋼突體焊接固定相連，再加連接段陽楔頭和鋼盤陰楔套連接，連接鋼突體用螺栓與和鋼夾板與下梁固定相連。為了進一步提高圓形屋頂?shù)牟晒舛取⑹覂?nèi)空氣對流和外形美觀性，所述圓形屋頂上設(shè)置有可采光玻璃罩和通風(fēng)的天窗，所述天窗高出圓形屋頂面，所述天窗屋面呈三角折面形，在天窗端框內(nèi)設(shè)置有抽風(fēng)機。本發(fā)明采用了拱桁架是將豎直載荷變成水平載荷的結(jié)構(gòu)，從而分解結(jié)構(gòu)抗彎的巨大彎矩力，圓形屋頂上梁由若干根長為6米，橫截面為240 X 600_的鋁合金矩形鋼利用鋼鉸銷相連接，長方形屋頂上梁由若干根長為由若干根長為6米，橫截面為220X600_ 的鋁合金短形鋼利用凸凹槽結(jié)構(gòu)和鋼鉸銷相連接，圓形屋頂下梁由若干根長為6米，橫截面為200X600_的鋁合金利用鋼夾板相連接，每隔一個連接點安裝豎向吊桿，承擔(dān)下梁力；在上梁和下梁之間每隔一個連接點安裝有斜桿，水平夾角為30度，使上部集中力由斜桿承擔(dān),將大部份豎直力轉(zhuǎn)化為對下梁的水平力，拱桁架從結(jié)構(gòu)整體到結(jié)構(gòu)局部均將豎直力從各個環(huán)節(jié)分解成水平力的結(jié)構(gòu)，經(jīng)計算對比，拱桁架比純拱結(jié)構(gòu)上梁總水平推力減少 19. 5%，下梁總水平拉力減少21%。本發(fā)明所述拱桁架通過滾動支座設(shè)置在砼柱上，這是因為一當(dāng)拱桁架承擔(dān)滿負(fù)載時，上梁受壓水平方向會伸長，二是當(dāng)拱桁架受氣候影響產(chǎn)生熱膨脹和冷收縮時，拱桁架會產(chǎn)生溫度應(yīng)力而收縮和伸長，三是發(fā)生地震產(chǎn)生的振力時，通過滾動裝置將對震動力有化解效應(yīng)，使拱桁架不會產(chǎn)生受支座約束而破壞結(jié)構(gòu)，從而保持原有的剛性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。本發(fā)明所具有的優(yōu)點是
一、屋頂結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量較輕，因拱桁架受豎向壓力較小，從而構(gòu)件截面相對較小，可減少屋頂自重量，
二、屋頂剛性好，抗震能力較強，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較高，能抗大風(fēng)和地震，
三、可節(jié)省建造費用，降低建造成本，施工較方便，可縮短工期，
四、可滿足體育場、文化娛樂中心、港口碼頭和大型飛機屋頂?shù)仁褂靡螅?br> 五、拱桁架為單獨的受力體系，結(jié)構(gòu)的相互依賴性較少，局部影響整體結(jié)構(gòu)性小。


圖I是本發(fā)明呈長方形屋頂?shù)钠矫娌贾脠D，
圖2是圖I的A-A長方形屋頂用拱桁架剖視結(jié)構(gòu)示意圖，
圖3是圖2的Z-Z剖視結(jié)構(gòu)放大示意圖，
圖4是圖2的C-C剖視結(jié)構(gòu)放大示意圖，
圖5是圖2的N-N剖視結(jié)構(gòu)放大示意圖，
圖6是圖3的S-S剖視結(jié)構(gòu)示意圖，
圖7是圖2的M-M剖視結(jié)構(gòu)放大示意圖，
圖8是鋼索在下梁上的布置放大示意圖，
圖9是圖8的F-F剖視圖，
圖10是本發(fā)明呈圓形屋頂?shù)钠矫娌贾脠D，
圖11是圖10的B-B圓形屋頂拱桁架剖視結(jié)構(gòu)示意圖，
圖12是圖11的X向局部結(jié)構(gòu)放大示意圖，
圖13是圖12的H-H剖視結(jié)構(gòu)示意圖，
圖14是圖11的Y向局部結(jié)構(gòu)放大示意圖，
圖15是圖14的K-K剖視結(jié)構(gòu)示意圖，
圖16是本發(fā)明帶天窗圓形屋頂?shù)木植苛Ⅲw結(jié)構(gòu)示意圖，
圖17是圖16的P-P剖視結(jié)構(gòu)示意圖，
圖18是圖16的U-U剖視圖。
在圖中，I、砼柱2、上梁 3、屋面板4、斜桿 5、鋼索6、下梁 7、螺栓8、 鋼夾板9、予埋鋼墊板 10、鋼滾筒11、連接鋼板 12、企口鋼楔13、阻移鋼突14、 鋼鉸銷15、鋼索張緊裝置 16、上套管 17、螺母18、手柄 19、調(diào)節(jié)螺桿 20、下套管 21、上座體22、上圓鋼盤23、下圓鋼盤24、榫頭座25、陽榫頭26、連接鋼突體 27、抽風(fēng)機28、三角框29、鋼卡板30、玻璃屋頂31、下座體32、鋼盤凸體33、檁梁 34、拱桁架35、吊桿36、焊縫37、玻璃采光板 38、斜面板39、環(huán)形砼梁40、溝槽 41、普通水平鋼桁架42、看臺砼圓柱。
具體實施例方式實施例1，在圖I-圖9中，圖I為長方形屋頂?shù)娘w機庫，大廳長(X方向)為270米， 寬(Y方向)為240米，周邊三面分別設(shè)砼柱1，中間和右端無砼柱。在X方向設(shè)置有兩排，每排31只砼柱，共30個開間，砼柱I截面為1000X700，其中滾動支座端柱、端頂截面兩側(cè)做成短牛腿，包括牛腿、柱頂截面長為1200毫米，每跨間距為9米，共270米；在Y方向設(shè)置有一排，該排上跨內(nèi)有39只砼柱，共40間距，砼柱截面為500X800，每只間距為6米，共240 米；在Y方向上的兩砼柱上均設(shè)置有拱桁架34，拱桁架矢高比為O. 05 O. 08，取O. 05，則拱桁架中部矢高為240X0. 05 = 12米，所述拱桁架(圖2所示)由上梁2、下梁6、屋面板3、 吊桿35、斜桿4、鋼索5和鋼索張緊裝置15組成，拱桁架橫跨Y方向，拱桁架跨距為240米， 所述上梁呈圓弧形，圓弧半徑為606米，并由長為6米、橫截面為250 X 600mm長矩鋁合金鋼用凸凹槽結(jié)構(gòu)和鋼鉸銷14連接而成(如圖7所示)，所述下梁為6米，橫截面為200X600_ 矩形鋁合金鋼用鋼夾板8和螺栓7鉚接加焊接而成(如圖5所示)，所述斜桿4與水平成30 度角，每隔12米間隔設(shè)置在上梁和下梁之間，所述斜桿為剛性結(jié)構(gòu)件并由上套管16、下套管20、調(diào)節(jié)螺桿19、螺母17、手柄18組成，上套管用螺紋與上梁的上座體21相連，下套管用螺紋與下梁的下座體31相連，調(diào)節(jié)螺桿上裝有手柄，調(diào)節(jié)螺桿兩端通過螺母和下套管活動相連(如圖4所示);所述下梁6 —端通過焊接固定在砼柱上的予埋鋼墊板9上、另一端活動支撐在鋼滾筒10上，鋼滾筒按設(shè)計間隔設(shè)置在予埋鋼墊板上，予埋鋼墊板預(yù)埋在砼柱的開口槽內(nèi)，開口槽上設(shè)置有連接鋼板11 (如圖6所示)，下梁下端面上設(shè)置有阻移鋼突13，該阻移鋼突能控制拱桁架的在特殊情情況下(如伸縮很大)不會超出柱頂范圍，拱桁架上下梁兩端交匯處，在楔形空間嵌入企口鋼楔12，企口鋼楔斷面呈為階梯槽形、其左端設(shè)置有階梯臺、右端為直角，上梁兩端階梯槽內(nèi)，即以企口形式鑲?cè)肫溟g以起到固定上下梁的作用。這樣使上梁和下梁的夾角能自由轉(zhuǎn)動，不致破壞結(jié)構(gòu)(如圖3所示)。鋼索5 —端纏繞在下梁端部半圓凹槽內(nèi)，另一端用鋼索張緊裝置15拉緊固定(如圖8和圖9所示)，在上梁與上梁之間每隔6米均設(shè)有檁梁33，檁梁與X方向平行，間距為6米，焊接于上梁上。實施例2，在圖10-圖15中，圖10為圓形屋頂一體育館，屋頂直徑為240米，周邊設(shè)置有砼柱1，中間無砼柱。整個屋頂設(shè)置有二十四排拱桁架34 (也可以設(shè)計成22或18 排)，下梁一端活動設(shè)置在砼柱I上、另一端固定設(shè)置在砼柱上，除上梁和下梁在屋頂中心結(jié)構(gòu)與實施例I不同外，其它結(jié)構(gòu)與實施例I相同。上梁和下梁在屋頂中心結(jié)構(gòu)是在屋頂中間設(shè)有一個連接鋼圓盤，所述連接鋼圓盤包括上圓鋼盤22和下圓鋼盤23，上圓鋼盤22周邊設(shè)置有榫頭座24，榫頭座與上圓鋼盤為一整體，也可與上圓鋼盤組合成整體，在榫頭座內(nèi)焊接(周邊有焊縫36)固定有陽榫頭25 (如圖13所示)，陽榫頭與上梁之間設(shè)置為凹凸槽結(jié)構(gòu)，凹凸槽結(jié)構(gòu)用鋼鉸銷14將陽榫頭和上梁連接固定(如圖12所示，上梁中心相接處上方設(shè)置有玻璃屋頂30。下圓鋼盤23周邊相應(yīng)下梁位置上設(shè)置有鋼盤凸體32，在下圓鋼盤與下梁之間設(shè)有連接鋼突體26，連接鋼突體一端通過鋼卡板29和鋼盤凸體焊接(周邊有焊縫 36)相連，連接鋼突體一端通過鋼卡板29也可直接與下圓鋼盤焊接相連，連接鋼突體另一端通過螺栓7和鋼夾板8與下梁相連(如圖14和圖15所示)。實施例3，在圖16和圖18中，實施例3是在實施例2基礎(chǔ)上，為提高圓形屋頂?shù)牟晒舛取⑹覂?nèi)空氣流動和外形美觀性，所述圓形屋頂上設(shè)置有可采光和機械通風(fēng)的天窗，所述天窗用弧向斜坡高出圓形屋頂面，所述天窗屋頂由玻璃采光板37和三角框28組成，玻璃采光板呈連續(xù)倒V形折面形，三角框位于玻璃采光板與圓形屋頂之間，在天窗內(nèi)設(shè)置有抽風(fēng)機27，所述玻璃采光板一般用雙層散光玻璃，(如壓花玻璃、毛玻璃)，在圓形屋頂周邊設(shè)置有環(huán)形排水用的溝槽40，排水溝槽支撐在環(huán)形砼梁39上，屋頂?shù)倪吘壊糠萦尚泵姘?8形成。除上述結(jié)構(gòu)與實施例2不同外，其它結(jié)構(gòu)與實施例2相同。本發(fā)明所述屋頂載荷計算；
一、屋面荷載計算(以270mX 240m屋蓋為例)
1、120mm厚預(yù)制輕質(zhì)隔熱防水屋面板6kN/m3X012m= O. 72kN/m2,
2、屋面板下I63b型鋼檁梁131.5kg/m，換算成鋁合金鋼為131. 5/10 X 2. 7/7. 85，=
4.52 kN/m,4. 52X9/6X9 = O. 75 kN/m2,
吊頂 O. 3 kN/m2,其它支撐 O. I kN/m2,雪載 O. 75 kN/m2,合計 2. 62 kN/m2,
3、計算系數(shù)
按永久荷載分項系數(shù)I. 2和結(jié)構(gòu)安全重要系數(shù)定為I. 2，綜合系數(shù)為I. 44，
鋁合金鋼抗拉值和抗壓值0. 21 kN/mm2,鋼索抗拉設(shè)計值1. 13 kN/mm2。三、梁載荷計算
1、上梁自重，2.7X0. 25X0. 6X1. 05X1. 44 = 4. 25X1. 44 = 6. 12 kN/m,
2、下梁自重，27X0.2X0. 6X1. 25X1. 44 = 3. 65X1. 44 = 5. 83 kN/m
3、各接點處集中載荷;2.62X6X9X1. 44 = 203. 72 kN,
4、斜桿對下梁產(chǎn)生的豎直力:203.73XSin30° = 101. 9KN 對上下梁產(chǎn)生的水平力203. 73XCos30° = 176. 43KN。下梁計算
每 12m 長下梁 F=5. 83X12+101. 9=171. 9 kN 彎矩力計算(按斜桿下端位于12m跨梁中點算)
V=171. 9/2=86 kN
M=86 X 6-1/2 X 5 . 83 X 62=411KV · M
下梁下邊緣的受拉正應(yīng)力
d=M/ffnin=411000/1/6 X 200 X 6002=0 . 0 34N/mm2<210N/mm2 (滿足)
上梁吊桿接頭點集荷P=203. 73+171. 9=375. 63KN
上梁端 Va=375. 63 X 120/12+6. 12X120=4490. 7KN (斜桿支撐點不計)
上梁跨中點
Mmax=44 90 . 7X 120-3 7 5 . 63 X (12+24+36+48+60 +72+84+96+108 )-1/2 X 6. 12X 1202=29 1980KN · M上梁水平推力H=M+ /f (矢高)=291980/12=24332KN (公式來源于結(jié)構(gòu)力學(xué))
各接點斜桿傳上梁水平力=176. 43 X 120/12=1764. 3KN 上梁水平推力 Σ=24332+1764· 3=26096· 3KN 上梁所需抗壓截面積=26096. 3/0. 21=124268mm2 b=124268/600(h)=207mm
實設(shè)240 X 600mm (考慮側(cè)向彎曲因素，故將b加大)
下梁抗拉力計算
因為斜桿為左右半跨對稱布置，方向相反，故斜桿對下梁產(chǎn)生的水平力，相互抵消不計，只算上梁由M產(chǎn)生的水平力.下梁設(shè)定為bXh=200X600，抗拉力 =0. 21 X 200 X 600 X O. 95 (梁上鉆孔截面減少系數(shù))=23940KN
尚不足拉力=上梁水平推力H —下梁抗拉力=23952-23940=12KN 增設(shè)2-Φ30抗拉鋼索連結(jié)拱桁架兩端(兩側(cè)各I根)
為保險增設(shè)2根Φ30鋼索抗拉力=1. 13X3. 14X 152X2=1597KN>12KN 斜桿和垂直吊桿因各接點處荷載較小，其截面等問題容易設(shè)計解決，故結(jié)構(gòu)計算從略， 但對斜桿的構(gòu)造和施工步驟應(yīng)詳細(xì)闡明因為斜桿為剛性構(gòu)件，當(dāng)上梁受力后，斜桿支撐點不會自動下沉，如不下沉，則會影響圓弧拱桁梁的整體拱作用，即各弧段間不會緊密接觸， 從而影響整體拱力的形成，為解決此難題，斜桿調(diào)節(jié)程序為拱桁架組裝成形時，斜桿按基本形式固定，當(dāng)屋面構(gòu)件安裝時，隨著荷載不斷增加，上梁受壓開始下沉，則施工過程中應(yīng)將斜桿隨機調(diào)整長短，隨時使上梁保持平滑弧線，當(dāng)屋頂全部永久載荷滿布時后，將旋轉(zhuǎn)手柄暫時鎖住，以防有人再轉(zhuǎn)動螺桿，對于屋面后期雪載對拱桁架的影響，可在鋪好屋面板后，按結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中全國雪載分布圖，按相應(yīng)地區(qū)雪載值，在各拱桁架上梁頂位置按線式布與雪載等效集中載荷將拱桁架逐排進行予壓，調(diào)節(jié)斜桿長度。最后又將旋轉(zhuǎn)手柄鎖住。四、保障整體空間剛度和穩(wěn)定性的技術(shù)措施
I、對于候車大廳房屋寬向(進深向)尺寸240M，其中39只柱(柱bXh=500X800)于房屋的長變方向沒有約束，柱的高度又較大，其柱頂位移未加控制，顯然對房屋的整體空間剛度不利，為了彌補這一缺陷，現(xiàn)于房屋端部開間設(shè)普鋼水平桁架41，鋼桁架寬為5-7米，由型鋼斜桿和垂直桿組成，靠柱架框鋼焊接于各柱予埋鐵上，另一邊框因架空而跨度很大，應(yīng)做成拱桁架形式，矢高6米左右，將桁架嵌固于連結(jié)房屋長向諸柱的鋼筋混凝土梁內(nèi)，這樣就能使房屋寬向諸柱與房屋長向柱有效連結(jié)，控制寬度向柱的位移。2、從房屋的第②軸起，每3排拱桁架為一組用豎向交叉角鋼支撐連結(jié)(俗稱剪刀撐)，有剪刀撐開間，每個開間設(shè)三道剪刀撐，其進深向位置為，于跨中部(最高矢點處)設(shè)I 道，兩邊各距跨中點40M處，各設(shè)I道，剪刀撐上端與上梁焊接，下端與相鄰拱桁架的下梁焊接，下弦梁的剪刀撐下端處，焊水平角鋼連結(jié)桿，連結(jié)桿從房屋一端至另一端，全部開間均設(shè)，剪刀撐和水平撐應(yīng)滿足剛度要求。3、房屋兩端柱，從檐口標(biāo)高起往上將截面變小至b X 500 X 560各處柱按拱桁架上梁各相應(yīng)點標(biāo)高確定柱頂標(biāo)高，柱頂間澆如拱桁架上梁一樣弧度鋼筋混凝土梁，梁內(nèi)于鋼檁梁位置設(shè)予埋鐵，兩端開間檁梁，一端焊于予埋鐵上，另一端焊于拱桁架上梁上，全屋蓋鋼檁梁均焊于上梁上，通過以上措施，可保障房屋的整體空間剛度和拱桁架的穩(wěn)定性。4、控制上梁受壓后，每6m長范圍矩鋼側(cè)向彎曲的措施每二接點間矩鋼長6m、寬O. 24m,比值為6000/240=25 (倍)
查表折減系數(shù)為Φ=0. 62，所以應(yīng)作補強處理，處理辦法于上梁接點各距2000處兩邊， 設(shè)置角鋼斜桿，另一端焊于檁梁下翼緣上，焊點距上梁2000 (斜45° )，這樣彎曲系數(shù)為 2000/240=8. 33，按規(guī)范比值< 8無縱向彎曲，可以。這里要說明的是，對于拱式結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在有較多橋梁工程采用了純拱結(jié)構(gòu)，其基本形式是一個矢跨比較大的拱，由兩端巨大橋墩抵抗水平推力，在拱下設(shè)垂直吊桿將橋面的水平梁提拉受力。但用到房屋上情況有較大區(qū)別，因為房屋不可能設(shè)太巨大的支座，所以只能靠下弦梁和鋼索抵抗上梁的水平推力。五、例二直徑240m拱桁式圓形屋蓋設(shè)計
條件某圓形體育館，周圍設(shè)觀眾看臺，要求采光，通風(fēng)良好，要求保溫隔熱，因是該地區(qū)標(biāo)志性建筑，且為人群密集的公共建筑，要求造型美觀，具特色。設(shè)計思路概況
I、采用拱桁式架結(jié)構(gòu)作為主受力構(gòu)件。2、屋頂采用直徑96m圓蓋雙層玻璃，面層用綠色或藍(lán)色玻璃，下層用普通玻璃，可用小的不銹鋼方管另起坡造型，為防冰雹砸碎玻璃，可在玻璃上設(shè)不銹鋼絲網(wǎng)罩。2、可將部份看臺輪圓柱42伸上至比拱架上梁相應(yīng)部位標(biāo)高低I. 0-1. 5m,這樣在周圍距外邊不遠(yuǎn)處(15m左右)，用檁梁標(biāo)高差的條件，形成多塊三角形組合屋面造型，使整體屋頂呈花瓣狀，正斜面三角塊可蓋綠或藍(lán)玻璃，增加室內(nèi)采光，圓心頂可用4. 5m以上直徑空腹不銹鋼球，大球上再迭D3. 5m左右空腹不銹鋼球，大圓球周圍做腰線型滴水線，避色雨水沿球流至連接鋼盤頂，上設(shè)15米高金屬旗桿，兼做避雷針。其余部份屋面鋪設(shè)輕質(zhì)隔熱，防水屋面板。屋頂結(jié)構(gòu)計算
計算綜合系數(shù)及材料設(shè)計強度同例一
一、屋面荷載
屋面板 6KN/mX0. 12m=0. 72KN/m2，吊頂 O. 3KN/m2 雪載O. 75 KN/m2 合計I. 77 KN/m2 (不包括檁梁自重)
鋁合金檁梁計算因兩拱桁架間呈扇形，圓弧外邊緣處弦長為31m，圓心處為0，檁梁長度9m處用I63b型鋼梁，每m自重(查鋼結(jié)構(gòu)書表)131.5kg (13. 15KN)。(13. 15X9) / (6X9) XI. I (斜撐增重系數(shù))=2. 41 KN/m2 2.41X2.7 (鋁比重)/7. 85 (鐵)=0. 83 KN/m2
因屋面各段的面積均不同，面積小的塊，其檁梁相應(yīng)較小，面積大的塊，檁梁相應(yīng)較大 (長度12m以上者，采用桁架式檁梁，故可都按O. 83 KN/m2計算，相差不大。)
屋面計算荷載總計
q= (I. 77+0. 83) X I. 44=2. 6KNX I. 44 (綜合系數(shù))=3. 74 KN/m2
二、上梁各接點處集中荷載計算通式P=相應(yīng)處檁梁負(fù)荷面積Xq(為省篇幅計算過程從略)
距圓心6m處為①號，各處P如下(各接點位置見圖第3頁)
權(quán)利要求
1.一種輕質(zhì)鋼拱桁形成的大型建筑屋頂，它包括長方形屋頂和圓形屋頂，所述長方形屋頂包括平行間隔設(shè)置的拱桁架(34)，所述圓形屋頂包括徑向交錯設(shè)置的拱桁架(34)，其特征是所述拱桁架一端活動設(shè)置在砼柱(I)上、另一端固定設(shè)置在砼柱上，拱行架由下梁(6)、上梁(2)、吊桿(35)、斜桿(4)和鋼索(5)組成，上梁與上梁之間設(shè)置有檁梁(33)，所述上梁由若干根短矩形鋼用凸凹槽結(jié)構(gòu)和鋼鉸銷(14)連接成圓弧形，下梁由若干根短矩形鋼夾板(8 )和螺栓(7 )連接而成，上梁兩端通過企口鋼楔(12 )固定在下梁上，下梁一端通過鋼滾筒(10)可在砼柱上自由伸縮，下梁另一端固定在砼柱上，所述吊桿設(shè)置在上梁和下梁之間，斜桿兩端與上梁和下梁活動相連，所述鋼索水平纏繞在下梁上，鋼索兩端用鋼索張緊裝置(15)固定在下梁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種輕質(zhì)鋼拱桁形成的大型建筑屋頂，其特征是在上梁中心交匯處設(shè)置有上圓鋼盤(22)，上圓鋼盤設(shè)置有榫頭座(24)，榫頭座內(nèi)焊接固定有陽榫頭(25)，所述陽榫頭通過鉸銷(14)與上梁相連；在下梁中心交匯處設(shè)置有下圓鋼盤(23)，所述下圓鋼盤通過鋼卡板(29)與連接鋼突體(26)焊接固定相連，所述連接鋼突體用螺栓(7) 與和鋼夾板(8)與下梁固定相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輕質(zhì)鋼拱桁形成的大型建筑屋頂，它包括長方形屋頂和圓形屋頂?shù)墓拌旒?34)，所述拱桁架一端活動設(shè)置在砼柱(1)上、另一端固定設(shè)置在砼柱上，拱行架由下梁(6)、上梁(2)、吊桿(35)、斜桿(4)和鋼索(5)組成，所述上梁由若干根短矩形鋼用鋼鉸銷(14)連接成圓弧形，下梁由若干根短矩形鋼夾板(8)和螺栓(7)連接而成，上梁兩端通過企口鋼楔(12)固定在下梁上，下梁一端通過鋼滾筒(10)可在砼柱上自由伸縮，下梁另一端固定在砼柱上，斜桿兩端與上梁和下梁活動相連。本發(fā)明所述屋頂結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量較輕，剛性好，抗震能力較強，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較高，建造成本低，施工又方便，建造工期短，可滿足大跨距中間無支柱的體育場、文化娛樂中心、港口碼頭和大型飛機屋頂?shù)仁褂靡蟆?br> 文檔編號E04B1/342GK102605885SQ20121009546
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月2日
發(fā)明者張培聰 申請人:張培聰