一种悬挑立体桁架与单层索网组合空间结构的制作方法

本发明涉及建筑结构设计，具体涉及一种适用于建筑大跨度、高大竖向空间的悬挑立体桁架与单层索网组合空间结构。

背景技术：

1、建筑的中庭通常是指建筑中局部以多层通高或垂直贯穿于全部建筑高度的空间，通过透光顶盖自然采光来组织庭院，产生一种自然化的共享空间。中庭空间具有水平跨度大、竖向高度高的特点，通常有着大空间且通透的建筑需求，大跨空间结构能够满足上述要求而得到广泛应用。目前在建筑中庭常用的空间结构形式主要是钢结构或铝合金结构的屋盖，且大多以水平向结构构件为主，比如站房的超大天窗钢结构屋盖、机场的铝合金单层网壳采光顶等。

2、近年来，随着社会和经济的不断发展，建筑设计师越来越追求建筑结构的空间效果，期望实现建筑效果水平向、竖向维度上的连续和统一。对于竖向构件直接支承空间结构的传统结构形式，多变异形的建筑外形会使得结构构件加工困难，增加建造成本；传统结构形式下，地震等水平作用直接传递到空间结构，为使其要达到满足设计要求的刚度和承载力只能增大构件规格，大大影响建筑效果。

技术实现思路

1、本发明目的在于：针对建筑结构设计中的上述问题，提供一种悬挑立体桁架与单层索网组合空间结构，不仅能够减小主体结构与空间结构间的作用力传递，降低建造成本，同时能很好的满足建筑效果，实现通透的建筑大空间。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、本发明提供了一种悬挑立体桁架与单层索网组合空间结构，包括悬挑立体桁架和单层索网，所述悬挑立体桁架呈环形立体结构，所述单层索网呈竖筒状结构，所述悬挑立体桁架同心设置于所述单层索网的上方，所述悬挑立体桁架的外侧与主体结构相连，所述悬挑立体桁架的内侧与所述单层索网的顶部相连。

4、作为本发明的优选方案，所述悬挑立体桁架包括主桁架、上弦环形桁架、上弦撑杆、下弦撑杆和上弦连杆；所述主桁架有多个且为平面结构，多个主桁架呈环形阵列布置并与所述上弦环形桁架相连；所述上弦环形桁架与所述单层索网相连，所述上弦撑杆和下弦撑杆均沿环向连接所有主桁架，所述上弦连杆沿环向均匀分布，呈z字形斜向连接相邻的两个主桁架。

5、作为本发明的优选方案，所述主桁架包括主桁架上弦杆、主桁架下弦杆和主桁架斜腹杆；所述主桁架上弦杆与所述主桁架下弦杆的一端相交且连接于所述上弦环形桁架上，另一端分别与主体结构相连；所述主桁架斜腹杆有多根且依次连接在所述主桁架上弦杆与所述主桁架下弦杆之间。

6、作为本发明的优选方案，所述上弦撑杆沿所述主桁架上弦杆的轴向间隔分布有多个，且每个所述上弦撑杆分布在所述主桁架斜腹杆与所述主桁架上弦杆的连接点位置。

7、作为本发明的优选方案，所述下弦撑杆沿所述主桁架下弦杆的轴向间隔分布有多个，且每个所述下弦撑杆分布在所述主桁架斜腹杆与所述主桁架下弦杆的连接点位置。

8、作为本发明的优选方案，所述上弦环形桁架包括环梁和环形桁架斜腹杆，所述主桁架上弦杆和主桁架下弦杆的相交端与所述环梁相连，所述环梁与所述单层索网的顶部相连，所述环形桁架斜腹杆有多个且依次连接在环梁与靠近环梁的上弦撑杆之间。

9、作为本发明的优选方案，所述单层索网包括多根径向索和环向索；所述径向索为竖向设置，多根径向索呈环形阵列分布；所述环向索水平环绕于多根径向索周围，多根环向索沿竖直方向间隔布置。

10、作为本发明的优选方案，所述径向索顶部与所述悬挑立体桁架下端铰接，所述径向索底部与主体结构铰接。

11、作为本发明的优选方案，所述主桁架上弦杆与所述主桁架下弦杆的另一端分别与主体结构的不同楼层铰接。

12、作为本发明的优选方案，所述悬挑立体桁架在水平面的投影为空心圆环状，所述单层索网在竖直面的投影为两端粗中间细的双曲线筒状。

13、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

14、本发明中的组合空间结构体系，采用了悬挑立体桁架与单层索网组合受力形式；悬挑立体桁架跨层设置于主体结构顶部，与主体结构为铰接；单层索网呈竖筒状，竖向径向索与环向索编织，径向索顶部与悬挑立体桁架下端部相连，径向索底部与主体结构铰接；刚性的悬挑立体桁架与柔性的单层索网有机结合、作为空间结构整体受力，并且两者自然过渡，实现建筑空间效果的统一；该组合空间结构与主体结构之间均为铰接连接，并且部分构件采用柔性拉索，大大降低了空间结构与主体结构间的相互影响，整个结构体系新颖、力学性能优越、经济高效、刚柔并济，是建筑与结构的完美结合。

技术特征：

1.一种悬挑立体桁架与单层索网组合空间结构，其特征在于，包括悬挑立体桁架和单层索网，所述悬挑立体桁架呈环形立体结构，所述单层索网呈竖筒状结构，所述悬挑立体桁架同心设置于所述单层索网的上方，所述悬挑立体桁架的外侧与主体结构相连，所述悬挑立体桁架的内侧与所述单层索网的顶部相连。

2.根据权利要求1所述的悬挑立体桁架与单层索网组合空间结构，其特征在于，所述悬挑立体桁架包括主桁架、上弦环形桁架、上弦撑杆、下弦撑杆和上弦连杆；所述主桁架有多个且为平面结构，多个主桁架呈环形阵列布置并与所述上弦环形桁架相连；所述上弦环形桁架与所述单层索网相连，所述上弦撑杆和下弦撑杆均沿环向连接所有主桁架，所述上弦连杆沿环向均匀分布，呈z字形斜向连接相邻的两个主桁架。

3.根据权利要求2所述的悬挑立体桁架与单层索网组合空间结构，其特征在于，所述主桁架包括主桁架上弦杆、主桁架下弦杆和主桁架斜腹杆；所述主桁架上弦杆与所述主桁架下弦杆的一端相交且连接于所述上弦环形桁架上，另一端分别与主体结构相连；所述主桁架斜腹杆有多根且依次连接在所述主桁架上弦杆与所述主桁架下弦杆之间。

4.根据权利要求3所述的悬挑立体桁架与单层索网组合空间结构，其特征在于，所述上弦撑杆沿所述主桁架上弦杆的轴向间隔分布有多个，且每个所述上弦撑杆分布在所述主桁架斜腹杆与所述主桁架上弦杆的连接点位置。

5.根据权利要求4所述的悬挑立体桁架与单层索网组合空间结构，其特征在于，所述下弦撑杆沿所述主桁架下弦杆的轴向间隔分布有多个，且每个所述下弦撑杆分布在所述主桁架斜腹杆与所述主桁架下弦杆的连接点位置。

6.根据权利要求5所述的悬挑立体桁架与单层索网组合空间结构，其特征在于，所述上弦环形桁架包括环梁和环形桁架斜腹杆，所述主桁架上弦杆和主桁架下弦杆的相交端与所述环梁相连，所述环梁与所述单层索网的顶部相连，所述环形桁架斜腹杆有多个且依次连接在环梁与靠近环梁的上弦撑杆之间。

7.根据权利要求1-6任一项所述的悬挑立体桁架与单层索网组合空间结构，其特征在于，所述单层索网包括多根径向索和环向索；所述径向索为竖向设置，多根径向索呈环形阵列分布；所述环向索水平环绕于多根径向索周围，多根环向索沿竖直方向间隔布置。

8.根据权利要求7所述的悬挑立体桁架与单层索网组合空间结构，其特征在于，所述径向索顶部与所述悬挑立体桁架下端铰接，所述径向索底部与主体结构铰接。

9.根据权利要求3-6任一项所述的悬挑立体桁架与单层索网组合空间结构，其特征在于，所述主桁架上弦杆与所述主桁架下弦杆的另一端分别与主体结构的不同楼层铰接。

10.根据权利要求1-6任一项所述的悬挑立体桁架与单层索网组合空间结构，其特征在于，所述悬挑立体桁架在水平面的投影为空心圆环状，所述单层索网在竖直面的投影为两端粗中间细的双曲线筒状。

技术总结本发明公开了一种悬挑立体桁架与单层索网组合空间结构，包括悬挑立体桁架和单层索网，所述悬挑立体桁架呈环形立体结构，所述单层索网呈竖筒状结构，所述悬挑立体桁架同心设置于所述单层索网的上方，所述悬挑立体桁架的外侧与主体结构相连，所述悬挑立体桁架的内侧与所述单层索网的顶部相连。本发明通过采用悬挑立体桁架与单层索网组合受力形式，悬挑立体桁架与主体结构铰接连接，单层索网的顶部与悬挑立体桁架下端部铰接连接，底部与主体结构铰接连接，可大大降低空间结构与主体结构间的相互影响，整个结构体系新颖、力学性能优越、经济高效、刚柔并济，是建筑与结构的完美结合。技术研发人员：周浩璋,陶磊,廖理安,张毅,马俊,奉婷,余彧受保护的技术使用者：中国建筑西南设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12