悬挑双向正交桁架及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，尤其涉及一种悬挑双向正交桁架及其施工方法。

背景技术

建筑钢结构设计的发展十分迅速，钢结构的跨度、悬挑、造型设计等有着更高的要求，设计风格愈发超前，大跨度大悬挑结构运用越来越多，大型商办综合体追求建筑大尺度空间的趋势逐步增加，大跨度大悬挑钢结构建筑越来越多，但现有技术中此类型的结构往往需要额外设置支撑受力的主体结构，以保证大跨度大悬挑钢结构的安全与稳定，但也因此增加了结构整体的成本与施工工期。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种悬挑双向正交桁架及其施工方法，解决了现有技术中大跨度大悬挑钢结构建筑需要额外设置支撑受力的主体结构的技术问题。

第一方面，本发明公开了一种悬挑双向正交桁架，包括：用于分别固定在两个核心筒相对内侧的两组牛腿；固定于两组该牛腿之间的中段桁架；用于分别固定在该核心筒的两侧面及中段桁架两侧面的两个悬挑架体；用于拉结于该核心筒与该中段桁架之间的拉结索，该中段桁架上固定有供该拉结索的第一端连接的第一节点板，该核心筒的相对内侧面上固定有供该拉结索的第二端连接的第二节点板。

本发明的悬挑双向正交桁架进一步改进在于，该拉结索为两组，两组该拉结索的第一端分布于该中段桁架顶部的两侧位置，两组该拉结索的第二端分布于该核心筒侧面的两侧位置。

本发明的悬挑双向正交桁架进一步改进在于，每组该拉结索包括拉结于左侧该核心筒的左侧索、以及拉结于右侧该核心筒的右侧索。

本发明的悬挑双向正交桁架进一步改进在于，该第一节点板包括供该左侧索连接的左向板、供该右侧索连接的右向板、以及同时供该左侧索和该右侧索连接的双向板，该左向板位于靠近左侧该核心筒的位置，该右向板位于靠近右侧该核心筒的位置，该双向板位于该左向板和该右向板之间的位置。

本发明的悬挑双向正交桁架进一步改进在于，该中段桁架包括上水平架、下水平架、以及固定于该上水平架与该下水平架之间的第一腹杆，该上水平架和该下水平架均包括呈网格状固定的纵向弦杆和横向弦杆，该第一节点板与该上水平架固定。

本发明的悬挑双向正交桁架进一步改进在于，该悬挑架体包括间隔设置的多段横向桁架，相邻两段横向桁架之间通过网格架固定。

第二方面，本发明还提供了一种如上所述的悬挑双向正交桁架的施工方法，包括如下步骤：于两个核心筒相对内侧分别固定两组牛腿；于两组该牛腿之间固定中段桁架；于该中段桁架上固定第一节点板，于该核心筒的相对内侧面上固定第二节点板，于该第一节点板与该第二节点板之间拉结拉结索；于该核心筒的两侧面及中段桁架两侧面分别固定两个悬挑架体。

本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明通过双向正交桁架、网架等空间钢结构和拉结索的复合运用，建筑的跨度和悬挑长度可进一步增加，解决了现有技术中大跨度大悬挑钢结构建筑需要额外设置支撑受力的主体结构的技术问题。本发明提高了该类型钢结构的跨度和悬挑长度，通过节点板与拉结索综合应用，可进一步提高钢结构的跨度和悬挑长度。此种类型的复合结构受力情况好、安全性高，提高了双向正交桁架重型节点钢结构安装的可操作性和可实施性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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他的附图。

图1为本发明的悬挑双向正交桁架的整体结构示意图。

图2为本发明的悬挑双向正交桁架的中段桁架的纵剖视图。

图3为本发明的悬挑双向正交桁架的横剖视图。

图4为本发明的悬挑双向正交桁架的拉结索的安装示意图。

图5为本发明的悬挑双向正交桁架的安装过程图一。

图6为本发明的悬挑双向正交桁架的安装过程图二。

图7为本发明的悬挑双向正交桁架的安装过程图三。

图8为本发明的悬挑双向正交桁架的安装过程图四。

图9为本发明的悬挑双向正交桁架的安装过程图五。

图10为本发明的悬挑双向正交桁架的安装过程图六。

图11为本发明的悬挑双向正交桁架的安装过程图七。

图中：1-核心筒，2-牛腿，3-纵向上弦杆，4-第一腹杆，5-横向桁架，6-中段桁架，7-网格架，8-第一节点板，9-胎架，10-拉结索。

具体实施方式

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他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明中的上、下、左、右均为了描述方便，以及更清楚的体现本发明的结构，其并不具有实际意义。

如图1～图4所示，本发明提供了悬挑双向正交桁架，包括：用于分别固定在两个核心筒1相对内侧的两组牛腿2；固定于两组该牛腿2之间的中段桁架6；用于分别固定在该核心筒1的两侧面及中段桁架6两侧面的两个悬挑架体；用于拉结于该核心筒1与该中段桁架6之间的拉结索10，该中段桁架6上固定有供该拉结索10的第一端连接的第一节点板8，该核心筒1的相对内侧面上固定有供该拉结索10的第二端连接的第二节点板。本实施例中，第一节点板8与拉结索10之间采用铰接连接，第二节点板与拉结索10之间采用铰接连接，该第一节点板8与第二节点板上以及拉结索10的两端均开设有开孔，通过销轴对应穿设于开孔中，从而实现铰接连接。

具体的，大跨度大悬挑附带重型节点双向正交桁架结构与核心筒1连接，该悬挑架体的包括间隔设置的多段横向桁架5，相邻两段横向桁架5之间采用网格架7固定，深化时核心筒1内劲性钢结构预留有0.5m牛腿2与桁架弦杆相连；纵向桁架上弦杆设计有第一节点板8，考虑到机械设备的起重能力及整段桁架运输受限，深化时将纵向桁架及横向桁架5的弦杆、腹杆均分开深化制作；第一节点板8均具有不可分割的特殊性，桁架上每个第一节点板8均单独深化制作，但与第一节点板8下的竖向腹板分开深化制作，与第一节点板8相连的弦杆和竖腹杆均在节点上预留0.5m连接段，便于与弦杆和竖腹杆连接固定。在进行安装时，中段桁架6或悬挑架体安装前，在地面测量放设中段桁架6分段位置及悬挑架体的端部点位，利用起重机械将支撑胎架9固定在测量点位，作为桁架安装的支撑措施，减少运输及安装变形，提高施工的安全和便捷。

优选的，如图4所示，该拉结索10为两组，两组该拉结索10的第一端分布于该中段桁架6顶部的两侧位置，两组该拉结索10的第二端分布于该核心筒1侧面的两侧位置，由于悬挑架体是与中段桁架6固定，该分布方式可同时对中段桁架6两侧的悬挑架体提供足够的拉结力，从而使整体结构保持稳定。

优选的，每组该拉结索10包括拉结于左侧该核心筒1的左侧索、以及拉结于右侧该核心筒1的右侧索。采用分别通过两侧的核心筒1对中段桁架6进行拉结，可使两侧的核心筒1受力更均匀，避免了单侧受力过大而出现结构倾斜或损坏等情况。本实施例中，该拉结索10采用重型索，该第一节点板8和第二节点板均采用重型节点板，以满足拉结时受力的需求。

优选的，该第一节点板8包括供该左侧索连接的左向板、供该右侧索连接的右向板、以及同时供该左侧索和该右侧索连接的双向板，该左向板位于靠近左侧该核心筒1的位置，该右向板位于靠近右侧该核心筒1的位置，该双向板位于该左向板和该右向板之间的位置。具体的，该左向板的开孔朝向左上方，该右向板朝向右上方，双向板则分别具有朝向左上方和朝向右上方的开孔，从而方便拉结索10向对应方向进行拉结。

优选的，如图1～图3所示，该中段桁架6包括上水平架、下水平架、以及固定于该上水平架与该下水平架之间的第一腹杆4，该上水平架和该下水平架均包括呈网格状固定的纵向弦杆和横向弦杆，该第一节点板8与该上水平架固定。该中段桁架6为两侧的悬挑架体提供了支撑，使悬挂桁架更加稳定安全。该上水平架包括多根纵向上弦杆3和串接于多根纵向上弦杆3的横向上弦杆，该下水平架包括多根纵向下弦杆和串接于多根纵向下弦杆的横向下弦杆。

优选的，该悬挑架体包括间隔设置的多段横向桁架5，相邻两段横向桁架5之间通过网格架7固定。所述横向桁架5包括悬挑水平杆、悬挑下斜杆、以及固定于该悬挑水平杆和该悬挑下斜杆之间的第二腹杆。具体的，该悬挑水平杆的第一端与上水平架固定，悬挑水平杆的第二端悬挑，悬挑下斜杆的第一端与下水平架固定，悬挑下斜杆的第二端与悬挑水平杆的第二端固定，从而得到断面呈直角三角形的桁架，在悬挑架体远离中段桁架6的一侧厚度减小，从而使悬挑架体远离中段桁架6的一侧重量更小，从而提高了悬挑架体的稳定性。该网格架7包括与相邻两段悬挑水平杆固定的上网格、以及与相邻两段悬挑下斜杆固定的下斜网格，上网格与悬挑水平杆相齐平，下斜网格与悬挑下斜杆相齐平，从而保证悬挑架体的整体性和稳定性。本发明中，通过呈纵向设置的中段桁架6与呈横向设置的横向桁架5共同组成双向正交桁架，为大跨度结构或高层双子塔建筑间连廊结构提供可靠的大跨度大空间结构设计样例，与索结构复合可提供更大的超限大跨结构。

另一方面，如图5～图11所示，本发明还提供了一种如上所述的悬挑双向正交桁架的施工方法，包括如下步骤：于两个核心筒1相对内侧分别固定两组牛腿2；于两组该牛腿2之间固定中段桁架6；于该中段桁架6上固定第一节点板8，于该核心筒1的相对内侧面上固定第二节点板，于该第一节点板8与该第二节点板之间拉结拉结索10；于该核心筒1的两侧面及中段桁架6两侧面分别固定两个悬挑架体。

具体的，在施工时，如图5～图11所示，先将牛腿2与核心筒1内的劲性钢结构一同制作，随核心筒1构件一同安装；中段桁架6与悬挑架体均采用分段吊装的方式进行安装，并通过胎架9进行辅助安装，在地面测量放设中段桁架6分段位置及悬挑架体的端部位置，利用塔吊或汽车吊将支撑胎架9放置固定在测量点位，并调整其标高和垂直度；将中段桁架6纵向下弦杆及横向下弦杆从两侧核心筒1端向中部依次安装只至合拢中间部分纵向下弦杆和横向下弦杆，合拢安装后复测纵向下弦杆及横向下弦杆的标高和平面位置；将中段桁架6纵向上弦杆3、腹杆及横向上弦杆从两侧核心筒1端向中部依次安装，调整其平面位置及标高；遇第一节点板8，安装第一节点板8及其后续中段桁架6纵向上弦杆3、腹杆、横向上弦杆，调整其平面位置及标高后固定；当中段桁架6及其上分布的第一节点板8安装完成；悬挑架体地面拼装成整段桁架后，从核心筒1两端向中间安装相邻两段横向桁架5；安装两段横向桁架5间的网格架7；横向桁架5向跨中安装一跨；继续安装后续两段横向桁架5；中间部位横向桁架5安装完成，则悬挑架体安装完成，则附带第一节点板8的双向正交桁架正交安装完成。

待地下室顶板底板施工完成且具有满足设计要求的强度后，在地面测量放设中段桁架6分段位置及悬挑架体的端部位置，利用塔吊或汽车吊将支撑胎架9放置固定在测量点位，并调整其标高和垂直度；将中段桁架6中沿纵向的杆件从两侧核心筒1端向中部依次安装直至合拢；然后中段桁架6中沿横向的杆件从两侧核心筒1端向中部依次安装，遇第一节点板8，将第一节点板8与纵向上弦杆3和竖腹杆固定并及时安装第一节点板8之间横向杆件，确保第一节点板8的稳定，安装横向桁架5中段时，则整段安装中段桁架6；依次类推安装后续杆件及第一节点板8至纵向上弦杆3合拢。

横向桁架5未附带第一节点板8，悬挑架体采用地面拼装整段安装，减少高空作业。地面拼装成整段桁架后，从两端核心筒1处向中间安装相邻两段悬挑架体，校正固定后及时安装桁架间的连杆以稳定两段桁架，继续安装后续两段悬挑架体及之间的网格架7，依次完成后续悬挑架体及网格架7安装完成，则附带第一节点板8的双向正交桁架正交安装完成。

本发明通过双向正交桁架、网架等空间钢结构和拉结索的复合运用，建筑的跨度和悬挑长度可进一步增加，解决了现有技术中大跨度大悬挑钢结构建筑需要额外设置支撑受力的主体结构的技术问题。本发明提高了该类型钢结构的跨度和悬挑长度，通过节点板与拉结索综合应用，可进一步提高钢结构的跨度和悬挑长度。此种类型的复合结构受力情况好、安全性高，提高了双向正交桁架重型节点钢结构安装的可操作性和可实施性。

本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。