弹性抗风支撑系统

摘要

本发明提供一种弹性抗风支撑系统，包括天沟、水平支撑桁架以及屋面梁，水平支撑桁架与天沟平行安设于屋面梁上，且天沟位于水平支撑桁架的外侧，还包括若干弹性连接件，各弹性连接件的两端均分别连接水平支撑桁架与天沟，且各弹性连接件沿天沟的长度方向依次间隔分布于水平支撑桁架与天沟之间。本发明的支撑系统中，通过弹性连接件将外侧天沟与支撑桁架连接起来，形成水平弹性抗风结构系统，天沟的水平风载通过弹性连接件直接传递至水平支撑桁架，因水平支撑桁架具有良好的水平承载能力，从而可以实现水平支撑桁架抗风、避免天沟单独抗风的有利工况，优化天沟的承载能效，且能够显著降低天沟耗钢量，该系统安装简单，适应性较强。

权利要求

1.一种弹性抗风支撑系统，包括天沟、水平支撑桁架以及屋面梁，所述水平支撑桁架与所述天沟平行安设于所述屋面梁上，且所述天沟位于所述水平支撑桁架的外侧，其特征在于：还包括若干弹性连接件，各所述弹性连接件的两端均分别连接所述水平支撑桁架与所述天沟，且各所述弹性连接件沿所述天沟的长度方向依次间隔分布于所述水平支撑桁架与所述天沟之间。

2.如权利要求1所述的弹性抗风支撑系统，其特征在于：所述弹性连接件包括第一连接段、第二连接段以及弹簧板，所述第一连接段安装固定于所述天沟上，所述第二连接段安装固定于所述水平支撑桁架上，所述弹簧板两端分别连接所述第一连接段与所述第二连接段。

3.如权利要求2所述的弹性抗风支撑系统，其特征在于：所述弹簧板包括第一连接板部、第二连接板部以及中间板部，所述第一连接板部至少部分贴合安装于所述第一连接段的上表面，所述第二连接板部至少部分贴合安装于所述第二连接段的上表面，所述弹簧板一体成型且所述第一连接板部、所述中间板部以及所述第二连接板部依次连接形成Z字形。

4.如权利要求2所述的弹性抗风支撑系统，其特征在于：所述天沟朝向所述水平支撑桁架的一侧的侧面设置有若干加劲肋，各所述加劲肋均为竖直设置且均沿所述天沟的长度方向依次间隔设置，每一所述弹性连接件均对应有一所述加劲肋，所述第一连接段具有第一U型槽口，对应的所述加劲肋位于至少部分位于所述第一U型槽口内。

5.如权利要求1所述的弹性抗风支撑系统，其特征在于：于所述天沟内设置有若干内撑杆，各所述内撑杆均连接所述天沟的两侧壁板，且各所述内撑杆沿所述天沟的长度方向依次间隔平行布置。

6.如权利要求5所述的弹性抗风支撑系统，其特征在于：每一所述弹性连接件对应有一所述内撑杆，且所述内撑杆与对应的所述弹性连接件位于同一竖直平面内。

7.如权利要求1所述的弹性抗风支撑系统，其特征在于：所述水平支撑桁架包括内檩、边檩以及若干斜支撑，所述内檩与所述边檩平行设置且所述边檩靠近所述天沟，每一所述斜支撑的两端分别连接所述边檩与所述内檩，各所述斜支撑与所述边檩形成K形或KT形节点，且所述斜支撑两两交叉形成十字交叉节点。

8.如权利要求7所述的弹性抗风支撑系统，其特征在于：每一所述弹性连接件与所述K形节点、KT形节点或者十字交叉节点对应，且当所述弹性连接件与所述十字交叉节点对应时，所述十字交叉节点与所述边檩之间通过附加支撑杆连接，所述弹性连接件与对应的所述附加支撑杆位于同一竖直平面内。

9.如权利要求1所述的弹性抗风支撑系统，其特征在于：还包括若干墙皮柱，各所述墙皮柱沿所述天沟的纵向依次间隔布置，所述天沟安装固定于各所述墙皮柱上。

10.如权利要求9所述的弹性抗风支撑系统，其特征在于：所述墙皮柱与所述弹性连接件一一对应，所述墙皮柱包括下柱与安装于所述下柱外侧的上柱，所述天沟架设于所述下柱的顶部，且与所述上柱之间通过连接板连接固定，所述连接板与对应的所述弹性连接件位于同一竖直平面内。

说明书

弹性抗风支撑系统

技术领域

[0001] 本发明涉及屋面结构，尤其涉及一种弹性抗风支撑系统。

背景技术

[0002] 工业钢结构厂房纵向墙皮柱柱顶水平风荷载需通过转换构件传递至主厂房柱，特别是风压和墙皮柱受荷面积较大时，柱顶水平抗风构件是纵向墙皮系统稳定的重要保障。

[0003] 当前，纵向墙皮柱柱顶通常采用天沟单独作为抗风承载构件，柱顶水平风载通过天沟传递至两侧的主厂房柱，在最不利工况作用下，天沟同时承载竖向积水荷载和水平风
荷载，由于天沟槽体为开口不对称截面，剪心与荷载作用点不共面，从而引起双向不平衡弯
矩的不利作用，使得异形截面受力工况复杂，在工程精细化设计中难以把控；尤其是在大柱
距纵墙处，天沟整体跨度很大，若同时承载双向不平衡弯矩作用，工程实践证明需大大增加
天沟截面尺寸，甚至需要专设抗风构件才能达到承载要求，因此造成屋盖系统单位耗钢量
明显上升，经济性较差。由此可以看出以往通常做法有以下几点不足：

[0004] 1.采用天沟单独作为柱顶抗风转换构件，最不利工况下造成双向不平衡弯矩的不利作用，尤其对于异形开口截面构件，受力复杂，工程精细化设计难以把握。

[0005] 2.抗风传力不直接，水平风载需经竖向受弯构件转换，传递路径复杂。

[0006] 3.大跨度天沟抗风时，需增加天沟截面尺寸和相关构造，经济性较差。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供一种弹性抗风支撑系统。

[0008] 本发明是这样实现的：

[0009] 本发明实施例提供一种弹性抗风支撑系统，包括天沟、水平支撑桁架以及屋面梁，所述水平支撑桁架与所述天沟平行安设于所述屋面梁上，且所述天沟位于所述水平支撑桁
架的外侧，还包括若干弹性连接件，各所述弹性连接件的两端均分别连接所述水平支撑桁
架与所述天沟，且各所述弹性连接件沿所述天沟的长度方向依次间隔分布于所述水平支撑
桁架与所述天沟之间。

[0010] 进一步地，所述弹性连接件包括第一连接段、第二连接段以及弹簧板，所述第一连接段安装固定于所述天沟上，所述第二连接段安装固定于所述水平支撑桁架上，所述弹簧
板两端分别连接所述第一连接段与所述第二连接段。

[0011] 进一步地，所述弹簧板包括第一连接板部、第二连接板部以及中间板部，所述第一连接板部至少部分贴合安装于所述第一连接段的上表面，所述第二连接板部至少部分贴合
安装于所述第二连接段的上表面，所述弹簧板一体成型且所述第一连接板部、所述中间板
部以及所述第二连接板部依次连接形成Z字形。

[0012] 进一步地，所述天沟朝向所述水平支撑桁架的一侧的侧面设置有若干加劲肋，各所述加劲肋均为竖直设置且均沿所述天沟的长度方向依次间隔设置，每一所述弹性连接件
均对应有一所述加劲肋，所述第一连接段具有第一U型槽口，对应的所述加劲肋位于至少部
分位于所述第一U型槽口内。

[0013] 进一步地，于所述天沟内设置有若干内撑杆，各所述内撑杆均连接所述天沟的两侧壁板，且各所述内撑杆沿所述天沟的长度方向依次间隔平行布置。

[0014] 进一步地，每一所述弹性连接件对应有一所述内撑杆，且所述内撑杆与对应的所述弹性连接件位于同一竖直平面内。

[0015] 进一步地，所述水平支撑桁架包括内檩、边檩以及若干斜支撑，所述内檩与所述边檩平行设置且所述边檩靠近所述天沟，每一所述斜支撑的两端分别连接所述边檩与所述内
檩，各所述斜支撑与所述边檩形成K形或KT形节点，且所述斜支撑两两交叉形成十字交叉节
点。

[0016] 进一步地，每一所述弹性连接件与所述K形节点、KT形节点或者十字交叉节点对应，且当所述弹性连接件与所述十字交叉节点对应时，所述十字交叉节点与所述边檩之间
通过附加支撑杆连接，所述弹性连接件与对应的所述附加支撑杆位于同一竖直平面内。

[0017] 进一步地，还包括若干墙皮柱，各所述墙皮柱沿所述天沟的纵向依次间隔布置，所述天沟安装固定于各所述墙皮柱上。

[0018] 进一步地，所述墙皮柱与所述弹性连接件一一对应，所述墙皮柱包括下柱与安装于所述下柱外侧的上柱，所述天沟架设于所述下柱的顶部，且与所述上柱之间通过连接板
连接固定，所述连接板与对应的所述弹性连接件位于同一竖直平面内。

[0019] 本发明具有以下有益效果：

[0020] 本发明的支撑系统中，在天沟与水平支撑桁架之间增设有弹性连接件，由此天沟、弹性连接件与水平支撑桁架整体形成了水平抗风结构体系，通过弹性连接件可以将天沟的
水平风载直接传递至水平支撑桁架，传递路径直接，以避免天沟为独立的抗风部件，天沟只
承载竖向荷载作用，即使天沟跨度较大时，因水平支撑桁架具有良好的水平承载能力，通过
弹性连接件传递水平风载后，天沟截面尺寸和构造措施均可保持不变，实现标准化，提高了
工程适应性，显著降低天沟耗钢量，安装简单，可靠性较强，具有良好的经济效益。

附图说明

[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其它的附图。

[0022] 图1为本发明实施例提供的弹性抗风支撑系统的结构平面示意图；

[0023] 图2为图1中A‑A向结构剖面示意图；

[0024] 图3为图2中B处放大图；

[0025] 图4为图1的弹性抗风支撑系统的弹性连接件的结构示意图；

[0026] 图5位图1的的弹性抗风支撑系统的弹簧板的结构示意图。

具体实施方式

[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0028] 参见图1以及图2，本发明实施例提供一种弹性抗风支撑系统，主要用作屋面抗风体系，具体是针对钢结构屋面，包括天沟1、水平支撑桁架3以及屋面梁2，这里的屋面梁2也
可以为屋架，天沟1与水平支撑桁架3平行布设在屋面梁2上，其中天沟1位于外侧是安装固
定于屋面梁2的端部牛腿上，水平支撑桁架3位于内侧，其与天沟1之间具有一定的间隔距
离，一般为250‑450mm，且两者不是完全位于同一水平面，水平支撑桁架3具有一定的屋面坡
度；支撑系统还包括若干连接件，各连接件的两端分别连接水平支撑桁架3与天沟1，且各连
接件沿天沟1的纵向依次间隔垂直分布于水平支撑桁架3与天沟1之间，即在天沟1与水平支
撑桁架3之间布可设有1个或多个连接件，通过连接件将两者连接为水平抗风系统，通常相
邻柱距较大时，即两个屋面梁2之间具有较大间距时，则在相邻的两个屋面梁2之间可设置
有一个或者多个连接件，以将水平支撑桁架3与天沟1连接为整体抗风系统，至于连接件通
常采用弹性连接件4，其沿竖直方向上可实现一定的弹性变形，若连接件采用刚性构件时，
比如钢管或型钢之类时，则在连接件的一端应形成竖向可滑动的连接装置，以使连接件可
以实现竖向位移而不会产生水平相对位移。本发明中，在天沟1与水平支撑桁架3之间增设
弹性连接件4，使得即使相邻两个屋面梁2之间的间距比较大时，天沟1与水平支撑桁架3之
间也形成了水平抗风连接关系，由此天沟1、弹性连接件4以及水平支撑桁架3形成水平抗风
结构体系，通过弹性连接件4可以将天沟1的水平风载直接传递至水平支撑桁架3，传递路径
直接，以避免天沟1为独立的抗风部件，天沟1仅承载竖向荷载作用，即使天沟1跨度较大时，
通过弹性连接件4传递风载后，天沟1截面尺寸和构造措施均可保持不变，提高了工程适应
性，显著降低天沟1耗钢量，安装简单，可靠性较强，具有良好的经济效益。

[0029] 参见图2以及图3，本发明实施例还提供一种弹性连接件4，该弹性连接件4可以应用于上述的支撑系统中，弹性连接件4包括第一连接段41、第二连接段42以及弹簧板43，第
一连接段41安装固定于天沟1上，第二连接段42安装固定于水平支撑桁架3上，弹簧板43两
端分别连接第一连接段41与第二连接段42，其中弹簧板43可采用碳素结构钢、低合金高强
度钢、耐候钢或不锈钢等。本实施例中，弹性连接件4的主体部分为弹簧板43，第一连接段41
与第二连接段42为弹性连接件4转接部件，其中第一连接段41焊接于天沟1上，弹簧板43通
过与第一连接段41连接以达到与天沟1固定的目的，通常弹簧板43与第一连接段41之间采
用永久螺栓或焊接连接固定，而第二连接段42则是焊接于水平支撑桁架3的边檩上，弹簧板
43也是通过与第二连接段42采用永久螺栓连接或焊接以达到与水平支撑桁架3连接固定的
目的。

[0030] 参见图3‑图5，细化弹簧板43的构件，其包括第一连接板部431、第二连接板部432以及中间板部433，当然弹簧板43为一体成型，具体是采用冷弯的方式成型，将其整体分为
三个部分，其中第一连接板部431与第一连接段41连接固定，第二连接板部432则是用于与
第二连接段42连接固定，中间板部433则位于第一连接板部431与第二连接板部432之间，三
者连接形成Z字形，由此可以表明，第一连接板部431位于第二连接板部432下方，中间板部
433沿第一连接板部431至第二连接板部432的方向向上倾斜延伸。在第一连接板部431与第
一连接段41安装时，第一连接板部431整体位于第一连接段41上，且两者之间相互贴合，然
后采用永久螺栓或焊缝将两者固定，由于天沟1整体处于水平状态，则第一连接段41与第一
连接板部431整体也均水平设置。同理，第二连接板部432也是整体贴合于第二连接段42上，
然后采用永久螺栓或焊缝将两者固定，但是由于水平支撑桁架3沿远离天沟1的方向向上倾
斜，则第二连接板部432与第二连接段42也均倾斜设置，且倾斜角度与水平支撑桁架3的屋
面坡度相同，一般来说，为了使得第二连接段42与边檩之间具有较好的连接，第二连接段42
为L型弯折板构件，通常采用角钢，其肢背与边檩31的腹板贴合焊接，第二连接板部432则是
贴合安装于其肢尖上表面，且第二连接板部432的末端与边檩31腹板之间的距离为5‑20mm。
对于中间板部433，其倾斜角度一般大于第二连接板部432的倾斜角度，通常中间板部433的
坡度为1.5‑3之间，其水平投影长度为80‑250mm，且宽度为120‑200mm，厚度为6‑16mm，采用
这种结构形式的弹簧板43，其整体坡度不是很大，从而可以有效保证水平方向的平面刚度，
能够承受较大的水平风载，进而可以将天沟1承受的水平风载传递至水平支撑桁架3，同时
在竖直方向上可以实现一定的变形，以适应竖向载荷引起的竖向位移。

[0031] 参见图2以及图4，继续优化上述实施例，在天沟1朝向水平支撑桁架3的一侧表面设置有若干加劲肋11，各加劲肋11均为竖直设置且沿天沟1的纵向依次间隔设置，天沟1整
体呈矩形开口的槽体结构，在天沟1的两侧外壁均设置有若干加劲肋11，且顶部两侧均具有
上翼缘12，加劲肋11则由对应侧的上翼缘12向下延伸。每一弹性连接件4均对应有一加劲肋
11，第一连接段41具有供对应加劲肋11插入的第一U型槽口41。在本实施例中，第一连接段
41与第一连接板部431均需要与对应的加劲肋11配合，在第一连接板部431上也设置有第二
U型槽口434，在安装时，先安装加劲肋11，再将第一连接段41安装至天沟1的外壁上，且在安
装过程中加劲肋11位于第一U型槽口411内，第一连接段41的端部与天沟1外壁接触且焊接，
且第一连接段41的第一U型槽口411的边沿与对应的加劲肋11的两侧表面接触焊接，进而保
证第一连接段41与天沟1之间具有较好的连接，然后将第一连接板部431贴合于第一连接段
41上表面，第一连接板部431的端部与天沟1外壁之间的距离为5‑20mm，将第一连接板部431
与第一连接段41永久螺栓或焊缝连接固定，一般采用两个永久螺栓连接，且两个永久螺栓
分别位于加劲肋11的两侧对称布置。

[0032] 参见图1，本发明实施例还提供一种天沟1，可以应用于上述的支撑系统上，在天沟1内设置有若干内撑杆13，各内撑杆13均连接天沟1的两侧壁板，且各内撑杆13沿天沟1的纵
向依次间隔布置。本实施例中，内撑杆13通常采用钢管或者角钢，其沿天沟1的宽度方向水
平延伸，且安装后的顶面低于天沟1的上翼缘12的顶部，两者之间的高度差一般为10‑25mm，
通过内撑杆13可以更好的保证天沟1开口截面的整体稳定性。每一弹性连接件4对应有一内
撑杆13，内撑杆13与对应的弹性连接件4位于同一竖直平面内，当然这里的所谓位于同一竖
直平面内，不是指内撑杆13与弹性连接件4为平面结构，只是表明两者的轴线(或者中心线)
位于同一竖向平面内，或者两者中心线之间具有一定的偏移，但是偏移量比较小，内撑杆13
的个数可以与弹性连接件4相同，两者一一对应，也可以是内撑杆13的个数多于弹性连接件
4，以更好的实现集中传力处的构件整体稳定性。

[0033] 再次参见图1以及图2，本发明实施例还提供一种水平支撑桁架3，该水平支撑桁架3也能够应用于上述的支撑系统，细化水平支撑桁架3的结构，其包括边檩31、内檩32以及若
干斜支撑33，每一斜支撑33的两端分别连接内檩32与边檩31，两根斜支撑33可交叉形成十
字交叉节点，当然这里所谓的十字交叉节点，不是指两根斜支撑33之间一定垂直，可以垂
直，也可以不垂直，边檩31与内檩32平行设置且均沿天沟1的纵向延伸，其中边檩31是靠近
天沟1设置。本实施例中，边檩31与内檩32之间通过斜支撑33和支撑竖杆35连接为整体的水
平支撑桁架3，由于水平支撑桁架3整体有一定的坡度，因此边檩31低于内檩32。另外，边檩
31与内檩32之间可设置若干根支撑竖杆35，各支撑竖杆35沿边檩31的纵向依次间隔布置，
各斜支撑与边檩形成K形或KT形节点。

[0034] 优化上述实施例，当弹性连接件4对应有一水平支撑桁架3的斜支撑33十字交叉节点时，则弹性连接件4对应的斜支撑33十字交叉节点与边檩31之间设置附加支撑杆34连接，
弹性连接件4与对应的附加支撑杆34位于同一竖直平面内，当每一弹性连接件4对应有一水
平支撑桁架3的支撑竖杆35时，即位于K形或KT形节点处，则不用设置附加支撑杆34。本实施
例中，水平支撑桁架3还增设有附加支撑杆34，且附加支撑杆34与斜支撑33交叉点对应，其
一端连接斜支撑33交叉点，另一端连接靠近边檩31，且附加支撑杆34还对应弹性连接件4，
且两者位于同一竖直平面内，当然这里的位于同一竖直平面内，也是指附加支撑杆34的轴
线与对应弹性连接件4的轴线位于同一竖直平面内，或者两者中心线之间具有一定的偏移，
但是偏移量比较小，进而表明形成对应关系的内撑杆13、弹性连接件4以及附加支撑杆34或
支撑竖杆35均位于同一竖直平面内，可以使得风载传力体系最优化。

[0035] 参见图2，进一步地，支撑系统还包括有若干墙皮柱5，各墙皮柱5沿天沟1的纵向依次间隔布置，天沟1安装固定于各墙皮柱5上。本实施例中，在相邻的两榀屋面梁2距离较大
时，则在相邻的两榀屋面梁2之间可布设有多根墙皮柱5，可以实现多点传力路径。细化墙皮
柱5的结构，其包括上柱51与下柱52，其中下柱52为承载主体，上柱51焊接于下柱52的外侧，
这里的外侧为远离天沟1的一侧，在下柱52的顶部设置牛腿53，天沟1架设于下柱52的牛腿
53上，具体是天沟1的底板焊接于下柱52牛腿53上，且天沟1位于上柱51的内侧，由于下柱52
的牛腿53宽度大于天沟1的宽度，因此天沟1与上柱51之间具有一定距离，该距离为50‑
200mm，在天沟1对应墙皮柱5一侧的上翼缘12顶部焊接有连接板14，连接板14延伸至上柱51
且与上柱51焊接，另外当将天沟1安设于下柱52的牛腿53上，弹簧板43高于牛腿53顶部60‑
150mm。墙皮柱5与弹性连接件4之间为一一对应关系，连接板14与对应的弹性连接件4也位
于同一竖直平面内，由此连接板14、内撑杆13、弹性连接件4以及附加撑杆均位于同一竖直
平面内，可以使得风载传力得到进一步优化。

[0036] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。