罩棚悬挑结构、建筑物和罩棚悬挑结构的施工方法

摘要

本申请公开了罩棚悬挑结构、建筑物和罩棚悬挑结构的施工方法，其中，所述罩棚悬挑结构包括交叉扭转桁架部(100)、出屋面悬吊桁架(200)和支撑柱(300)，交叉扭转桁架部包括多个扭转桁架(110)，多个扭转桁架扭转形成空间交叉的菱形网格，以使交叉扭转桁架部形成从交叉扭转桁架部的顶部朝向底部收缩的锥形，扭转桁架包括落地端和悬挑端，出屋面悬吊桁架设置在交叉扭转桁架部的顶部并经过顶部的菱形网格的对角加交叉点延伸至扭转桁架的悬挑端，出屋面悬吊桁架还通过支撑柱支撑。本申请的罩棚悬挑结构能够在满足更大悬挑高度、跨度的同时确保整体的稳定性。

权利要求

1.一种罩棚悬挑结构，其特征在于，所述罩棚悬挑结构包括交叉扭转桁架部(100)、出屋面悬吊桁架(200)和支撑柱(300)，所述交叉扭转桁架部(100)包括多个扭转桁架(110)，多个所述扭转桁架(110)扭转形成空间交叉的菱形网格，以使所述交叉扭转桁架部(100)形成从所述交叉扭转桁架部(100)的顶部朝向底部收缩的锥形，所述扭转桁架(110)包括落地端和悬挑端，所述出屋面悬吊桁架(200)设置在所述交叉扭转桁架部(100)的顶部并经过顶部的所述菱形网格的对角加交叉点延伸至所述扭转桁架(110)的悬挑端，所述出屋面悬吊桁架(200)还通过支撑柱(300)支撑，所述扭转桁架(110)包括落地交叉段(111)和连接于所述落地交叉段(111)上方的悬挑交叉段(112)，所述落地交叉段(111)形成落地交叉的菱形网格，所述悬挑交叉段(112)形成悬挑交叉的菱形网格，所述出屋面悬吊桁架(200)设置于所述悬挑交叉段(112)，所述悬挑交叉段(112)包括连接所述落地交叉段(111)的第一部分(112a)和从所述第一部分(112a)悬挑延伸的第二部分(112b)，所述第一部分(112a)和第二部分(112b)以悬挑交叉的菱形网格的外圈交叉点分界，所述交叉扭转桁架部(100)包括连接落地交叉的所述菱形网格的横向交叉点的外圈环桁架(120)和连接悬挑交叉的所述菱形网格的外圈横向交叉点的中间环桁架(130)以及连接所述菱形网格的内圈横向交叉点的内圈环桁架(140)。

2.根据权利要求1所述的罩棚悬挑结构，其特征在于，所述出屋面悬吊桁架(200)包括从所述外圈环桁架(120)延伸至所述中间环桁架(130)的第一段(200a)和从所述中间环桁架(130)延伸至所述内圈环桁架(140)的第二段(200b)，所述出屋面悬吊桁架(200)在所述中间环桁架(130)处达到拱起最大高度。

3.根据权利要求2所述的罩棚悬挑结构，其特征在于，所述罩棚悬挑结构包括铺设于所述菱形网格的罩壳(400)。

4.根据权利要求2或3所述的罩棚悬挑结构，其特征在于，所述罩棚悬挑结构包括设置在所述出屋面悬吊桁架(200)两侧的装饰格栅。

5.根据权利要求4所述的罩棚悬挑结构，其特征在于，所述装饰格栅连接于所述出屋面悬吊桁架(200)的上弦杆以及所述扭转桁架(110)的上弦杆。

6.一种建筑物，其特征在于，所述建筑物包括权利要求1‑5中任意一项所述的罩棚悬挑结构。

7.根据权利要求6所述的建筑物，其特征在于，所述建筑物为体育馆并包括看台，所述支撑柱(300)支撑于所述看台。

8.一种罩棚悬挑结构的施工方法，其特征在于，所述罩棚悬挑结构为权利要求2‑5中任意一项所述的罩棚悬挑结构，所述方法包括沿所述罩棚悬挑结构的周向分隔为单元依次进行的组装，所述单元的组装方法包括：设置所述单元的所述落地交叉段(111)，以形成落地交叉的菱形网格；

在落地交叉的所述菱形网格的横向交叉点设置所述外圈环桁架(120)；

设置所述支撑柱(300)；

设置所述第一部分，使得所述第一部分的根部连接于所述外圈环桁架(120)；

在所述第一部分的末端设置所述中间环桁架(130)；

设置所述第一段(200a)，以使所述第一段(200a)的两端分别连接所述外圈环桁架(120)和所述中间环桁架(130)；

设置所述第二段(200b)，以使所述第二段(200b)的端部连接所述中间环桁架(130)和所述支撑柱(300)；

设置所述第二部分，使得所述第二部分的根部连接所述中间环桁架(130)；

设置所述单元与相邻单元共用的扭转桁架(110)的第二部分；

设置所述内圈环桁架(140)，以使所述内圈环桁架(140)连接所述第二部分的悬挑端。

说明书

罩棚悬挑结构、建筑物和罩棚悬挑结构的施工方法

技术领域

[0001] 本申请涉及建筑领域，更具体地说，涉及一种罩棚悬挑结构、建筑物和罩棚悬挑结构的施工方法。

背景技术

[0002] 随着国家对全民健身的重视，体育类建筑迎来了快速发展，大跨度钢结构应用越来越广泛，新颖的建筑造型和特殊的功能对结构体系的性能提出了更高的要求。罩棚结构作为体育场的重要组成部分，不仅满足建筑使用功能，也是构成建筑形态、营造建筑创意的重要载体。常用的体育场罩棚结构体系分为刚性(空间或平面悬挑桁架、拱形桁架结构)和柔性(整体张拉、桅杆斜拉结构)两大类。

[0003] 采用单一空间或平面悬挑桁架的刚性体系，因桁架受力形式特点限制，悬臂长度不宜过大，建筑造型也相对简单。常规的悬挑桁架的罩棚仅通过根部抗弯来解决承载力和刚度的问题，属于典型的悬臂梁受力模式，对挠度的控制取决于根部抗弯机制和悬臂桁架刚度分布。根据罩棚支承点与下部混凝土看台的关系，分为单支点和双支点型，单支点型是罩棚与看台脱离，单点刚性连接在地面或平台上，安全度较低，悬挑长度可达30m。双支点型是下部看台结构或地面等位置为罩棚提供两个支点，使抗倾覆力臂增大，受力趋于合理，悬挑长度可达40m。而采用单一拱形刚性体系、柔性整体张拉、桅杆斜拉体系同样对建筑造型的要求较高，拱形体系需要较大的失高，桅杆需要特殊的张拉空间，整体张拉体系屋面要求相对平缓，虽然充分发挥材料的优势，悬挑长度可达40～60m，但是仍然无法满足灵活多变的建筑造型要求。

[0004] 因此，如何在增加悬挑高度、跨度的同时满足建筑造型对罩棚结构的性能要求成为本领域需要解决的技术问题。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本申请提出了一种罩棚悬挑结构，以获得大跨度、更高悬挑高度的稳定结构。

[0006] 根据本申请，提出了一种罩棚悬挑结构，其中，所述罩棚悬挑结构包括交叉扭转桁架部、出屋面悬吊桁架和支撑柱，所述交叉扭转桁架部包括多个扭转桁架，多个所述扭转桁架扭转形成空间交叉的菱形网格，以使所述交叉扭转桁架部形成从所述交叉扭转桁架部的顶部朝向底部收缩的锥形，所述扭转桁架包括落地端和悬挑端，所述出屋面悬吊桁架设置在所述交叉扭转桁架部的顶部并经过顶部的所述菱形网格的对角加交叉点延伸至所述扭转桁架的悬挑端，所述出屋面悬吊桁架还通过支撑柱支撑。

[0007] 可选的，所述扭转桁架包括落地交叉段和连接于所述落地交叉段上方的悬挑交叉段，所述落地交叉段形成落地交叉的菱形网格，所述悬挑交叉段形成悬挑交叉的菱形网格，所述出屋面悬吊桁架设置于所述悬挑交叉段。

[0008] 可选的，所述悬挑交叉段包括连接所述落地交叉段的第一部分和从所述第一部分悬挑延伸的第二部分，所述第一部分和第二部分以悬挑交叉的菱形网格的外圈交叉点分界，所述交叉扭转桁架部包括连接落地交叉的所述菱形网格的横向交叉点的外圈环桁架和连接悬挑交叉的所述菱形网格的外圈横向交叉点的中间环桁架以及连接所述菱形网格的内圈横向交叉点的内圈环桁架。

[0009] 可选的，所述出屋面悬吊桁架包括从所述外圈环桁架延伸至所述中间环桁架的第一段和从所述中间环桁架延伸至所述内圈环桁架的第二段，所述出屋面悬吊桁架在所述中间环桁架处达到拱起最大高度。

[0010] 可选的，所述罩棚悬挑结构包括铺设于所述菱形网格的罩壳。

[0011] 可选的，所述罩棚悬挑结构包括设置在所述出屋面悬吊桁架两侧的装饰格栅。

[0012] 可选的，所述装饰格栅连接于所述出屋面悬吊桁架的上弦杆以及所述扭转桁架的上弦杆。

[0013] 本申请还提供一种建筑物，其中，所述建筑物包括本申请的罩棚悬挑结构。

[0014] 可选的，所述建筑物为体育馆并包括看台，所述支撑柱支撑于所述看台。

[0015] 本申请还提供一种罩棚悬挑结构的施工方法，其中，所述罩棚悬挑结构为本申请的罩棚悬挑结构，所述方法包括沿所述罩棚悬挑结构的周向分隔为单元依次进行的组装，所述单元的组装方法包括：

[0016] 设置所述单元的所述落地交叉段，以形成落地交叉的菱形网格；

[0017] 在落地交叉的所述菱形网格的横向交叉点设置所述外圈环桁架；

[0018] 设置所述支撑柱；

[0019] 设置所述第一部分，使得所述第一部分的根部连接于所述外圈环桁架；

[0020] 在所述第一部分的末端设置所述中间环桁架；

[0021] 设置所述第一段，以使所述第一段的两端分别连接所述外圈环桁架和所述中间环桁架；

[0022] 设置所述第二段，以使所述第二段的端部连接所述中间环桁架和所述支撑柱；

[0023] 设置所述第二部分，使得所述第二部分的根部连接所述中间环桁架；

[0024] 设置所述单元与相邻单元共用的扭转桁架的第二部分；

[0025] 设置所述内圈环桁架，以使所述内圈环桁架连接所述第二部分的悬挑端。

[0026] 根据本申请的技术方案，扭转桁架通过扭转交叉，形成交叉支撑结构，从而承担竖向载荷并提供主要的抗侧力作用，增加了悬挑跨度。出屋面悬吊桁架有效增加了整体的竖向刚度、悬挑高度，且通过交叉扭转桁架部和支撑柱有效传力。因此，本申请的罩棚悬挑结构能够在满足更大悬挑高度、跨度的同时确保整体的稳定性。

[0027] 本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

[0028] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：

[0029] 图1为根据本申请优选实施方式的建筑物的示意图；

[0030] 图2是图1的建筑物的侧视图；

[0031] 图3是图1中交叉扭转桁架部的示意图；

[0032] 图4是图1中出屋面悬吊桁架的示意图；

[0033] 图5是图1中支撑柱的示意图；

[0034] 图6是图1中网壳的示意图；

[0035] 图7是说明出屋面悬吊桁架与交叉扭转桁架部的连接的示意图；

[0036] 图8是图7的另一角度的示意图；

[0037] 图9是说明组装图1的罩棚悬挑结构的单元的示意图；

[0038] 图10是图8的去掉罩壳的示意图。

具体实施方式

[0039] 下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。

[0040] 在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。

[0041] 根据本申请的一个方面，提供一种罩棚悬挑结构，其中，所述罩棚悬挑结构包括交叉扭转桁架部100、出屋面悬吊桁架200和支撑柱300，所述交叉扭转桁架部100包括多个扭转桁架110，多个所述扭转桁架110扭转形成空间交叉的菱形网格，以使所述交叉扭转桁架部100形成从所述交叉扭转桁架部100的顶部朝向底部收缩的锥形，所述扭转桁架110包括落地端和悬挑端，所述出屋面悬吊桁架200设置在所述交叉扭转桁架部100 的顶部并经过顶部的所述菱形网格的对角加交叉点延伸至所述扭转桁架 110的悬挑端，所述出屋面悬吊桁架200还通过支撑柱300支撑。

[0042] 根据本申请的另一方面，提供一种建筑物，其中，所述建筑物包括本申请的罩棚悬挑结构。

[0043] 扭转桁架110通过扭转交叉，形成交叉支撑结构，从而承担竖向载荷并提供主要的抗侧力作用，增加了悬挑跨度。出屋面悬吊桁架200有效增加了整体的竖向刚度、悬挑高度，且通过交叉扭转桁架部100和支撑柱300 有效传力。因此，本申请的罩棚悬挑结构能够在满足更大悬挑高度、跨度的同时确保整体的稳定性。

[0044] 具体的，通过扭转形成空间交叉的菱形网格，各扭转桁架110形成交叉支撑作用，从而能够承担竖向载荷并提供抗侧力作用，加强了罩棚悬挑结构的空间性能。并且，在提升整体稳定性的同时，可以增加悬挑高度和跨度。

[0045] 为便于设置为交叉扭转的形式，可以将扭转桁架110分段设置。具体的，如图3所示，所述扭转桁架110可以包括落地交叉段111和连接于所述落地交叉段111上方的悬挑交叉段112，所述落地交叉段111形成落地交叉的菱形网格，所述悬挑交叉段112形成悬挑交叉的菱形网格，所述出屋面悬吊桁架200设置于所述悬挑交叉段112。其中，出屋面悬吊桁架200 的悬挑跨距可以与对应连接的扭转桁架110的悬挑端跨距一致。例如，扭转桁架110的悬挑端最大跨度可达50m，则出屋面悬吊桁架200的悬挑跨距也可以达到50m。

[0046] 为增加交叉扭转桁架部100的整体稳定性，所述悬挑交叉段112包括连接所述落地交叉段111的第一部分112a和从所述第一部分112a悬挑延伸的第二部分112b，所述第一部分112a和第二部分112b以悬挑交叉的菱形网格的外圈交叉点分界，所述交叉扭转桁架部100包括连接落地交叉的所述菱形网格的横向交叉点的外圈环桁架120和连接悬挑交叉的所述菱形网格的外圈横向交叉点的中间环桁架130以及连接所述菱形网格的内圈横向交叉点的内圈环桁架140。由此，可以通过外圈环桁架120、中间环桁架130和内圈环桁架140将扭转桁架110空间地环箍，确保交叉扭转桁架部100的整体稳定性。

[0047] 出屋面悬吊桁架200可以根据建筑物的造型要求设置，例如可以配合建筑物的顶面涉及特征设置。具体的，如图4、图7和图8所示，出屋面悬吊桁架200可以包括桁架上弦杆210、下弦杆220以及连接上弦杆210 和下弦杆220的腹杆230。为增加稳定性，出屋面悬吊桁架200可以采用一个上弦杆210对应两个下弦杆220，使得腹杆230在上弦杆210和下弦杆220之间连接形成正三角形结构。其中，出屋面悬吊桁架200一方面能够增加悬挑高度，另一方面有效增加了竖向刚度。具体的，上弦杆210受拉，下弦杆220受压，腹杆230轴力直接传给交叉扭转桁架部100，传力清晰，安全可靠。

[0048] 为便于设置，出屋面悬吊桁架200可以分段设置。具体的，如图10 所示，所述出屋面悬吊桁架200包括从所述外圈环桁架120延伸至所述中间环桁架130的第一段200a和从所述中间环桁架130延伸至所述内圈环桁架140的第二段200b，所述出屋面悬吊桁架200在所述中间环桁架130 处达到拱起最大高度。在图1所示的实施方式中，扭转桁架110的悬挑根部达到最大高度5m，悬挑端的高度可达3m。在此基础上，出屋面悬吊桁架200的高度可以达到5m‑7m，进一步增加了悬挑高度。

[0049] 此外，为满足建筑物的造型要求，如图1、图2、图6和图9所示，所述罩棚悬挑结构包括铺设于所述菱形网格的罩壳400。罩壳400用于设置建筑物外部的造型特征并呈现内部的图案，作为装饰部分的主要受力体系。具体的，可以根据幕墙的分格设计将罩壳400对应设置为单元式结构，一方面增加整体刚度，另一方面增加观感效果。为增加稳定性，可以使单元式的罩壳400的跨度在20m以内，并将罩壳400设置为平面桁架来传递竖向力和风载荷。

[0050] 根据需要，本申请的罩棚悬挑结构可以设置相应的装饰结构。例如，所述罩棚悬挑结构可以包括设置在所述出屋面悬吊桁架200两侧的装饰格栅。其中，装饰格栅仅用于装饰，不承受作用力，其可以采用方钢管按照拉杆设计为三角空间桁架，形成从出屋面悬吊桁架200向上拱出的结构。具体的，所述装饰格栅连接于所述出屋面悬吊桁架200的上弦杆以及所述扭转桁架110的上弦杆。

[0051] 本申请的建筑物可以为各种具有罩棚造型的形式，例如，所述建筑物可以为体育馆。体育馆可以包括看台，所述支撑柱300可以支撑于所述看台。在采用其他类型的建筑物的情况下，支撑柱300可以相应支撑在地面或者其他配套结构上。

[0052] 另外，支撑柱300可以支撑在出屋面悬吊桁架200的适当位置，例如支撑在出屋面悬吊桁架200的第二段200b处。优选地，在图示的实施方式中，支撑柱300支撑在第二段200b的根部。

[0053] 支撑柱300可以采用各种适当形式，如图5所示，例如可以设置为包括框架柱310和设置在框架柱310顶部的树状柱320，以通过树状柱320 支撑出屋面悬吊桁架200。树状柱320可以具有四个分叉，以分别通过两个分叉形成一组来支撑出屋面悬吊桁架200的一个下弦杆220。

[0054] 在图1所示的实施方式中，交叉扭转桁架部100形成环形空间桁架，沿其环绕方向设置有多个出屋面悬吊桁架200，对应每个出屋面悬吊桁架 200可以设置相应的支撑柱300。

[0055] 本申请的建筑物和罩棚悬挑结构，可以根据造型设计、结构性能要求设计、选择部件的形状、尺寸、材质，以达到所需的悬挑高度、跨度。例如，可以将罩棚悬挑结构形成环状结构，该环状结构可以为圆形或长圆形。在图1所示的实施方式中，罩棚悬挑结构为长圆形，最大跨距可达约290m，出屋面悬吊桁架200使得结构竖向刚度提高了30％，而由于没有采用传统的悬臂梁结构，用钢量节省了2000吨。

[0056] 根据本申请的另一方面，提供一种罩棚悬挑结构的施工方法，其中，所述罩棚悬挑结构为本申请的罩棚悬挑结构，所述方法包括沿所述罩棚悬挑结构的周向分隔为单元依次进行的组装，所述单元的组装方法包括：

[0057] 设置所述单元的所述落地交叉段111，以形成落地交叉的菱形网格；

[0058] 在落地交叉的所述菱形网格的横向交叉点设置所述外圈环桁架120；

[0059] 设置所述支撑柱300；

[0060] 设置所述第一部分112a，使得所述第一部分112a的根部连接于所述外圈环桁架120；

[0061] 在所述第一部分112a的末端设置所述中间环桁架130；

[0062] 设置所述第一段200a，以使所述第一段200a的两端分别连接所述外圈环桁架120和所述中间环桁架130；

[0063] 设置所述第二段200b，以使所述第二段200b的端部连接所述中间环桁架130和所述支撑柱300；

[0064] 设置所述第二部分112b，使得所述第二部分112b的根部连接所述中间环桁架130；

[0065] 设置所述单元与相邻单元共用的扭转桁架110的第二部分；

[0066] 设置所述内圈环桁架140，以使所述内圈环桁架140连接所述第二部分的悬挑端。

[0067] 安装完成的单元如图10所示，随后，可以在所述单元上继续完成罩壳400的吊装，例如先完成落地交叉段111处的罩壳400的安装，然后完成悬挑交叉段112处的罩壳400的安装。安装完成罩壳的单元如图9所示，在安装完罩壳400后，可以吊装装饰格栅500。

[0068] 在完成一个单元的安装后，可以继续进行相邻单元的安装，直至整个环形罩棚悬挑结构施工完成。

[0069] 以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

[0070] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

[0071] 此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。