(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111519762 A(43)申请公布日 2020.08.11
(21)申请号 202010431730.2(22)申请日 2020.05.20
(71)申请人 同济大学建筑设计研究院（集团）有
限公司
地址 200092 上海市杨浦区赤峰路65号(72)发明人 张能伟 郁冰泉
(74)专利代理机构 上海科盛知识产权代理有限
公司 31225
代理人 叶敏华(51)Int.Cl.
E04B 1/34(2006.01)E04B 1/98(2006.01)E04H 9/02(2006.01)
权利要求书1页 说明书3页 附图3页
(54)发明名称
一种悬挑桁架结构体系(57)摘要
本发明涉及一种悬挑桁架结构体系，包括端部悬挑桁架(1)、中部悬挑桁架(2)、端部环桁架(3)、楼面短跨悬挑桁架(4)、封边桁架(5)和支撑柱(6)，所述封边桁架(5)分别支撑在端部悬挑桁架(1)、中部悬挑桁架(2)和端部环桁架(3)上，所述楼面短跨悬挑桁架(4)设于端部悬挑桁架(1)和端部环桁架(3)中间，各桁架的底部刚性连接支撑柱(6)，各桁架形成整体空间受力结构。与现有技术相比，本发明具有实现超大跨度的建筑悬挑，提高结构抗侧刚度和抗扭刚度，满足相关抗震设防要求等优点。
CN 111519762 ACN 111519762 A
权 利 要 求 书
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1.一种悬挑桁架结构体系，其特征在于，包括端部悬挑桁架(1)、中部悬挑桁架(2)、端部环桁架(3)、楼面短跨悬挑桁架(4)、封边桁架(5)和支撑柱(6)，所述封边桁架(5)分别支撑在端部悬挑桁架(1)、中部悬挑桁架(2)和端部环桁架(3)上，所述楼面短跨悬挑桁架(4)设于端部悬挑桁架(1)和端部环桁架(3)中间，各桁架的底部刚性连接支撑柱(6)，各桁架形成整体空间受力结构。
2.根据权利要求1所述的一种悬挑桁架结构体系，其特征在于，所述中部悬挑桁架(2)设于端部悬挑桁架(1)、端部环桁架(3)之间，所述端部悬挑桁架(1)、所述中部悬挑桁架(2)、所述端部环桁架(3)设于封边桁架(5)的同侧方向，并分别作为封边桁架(5)的支撑基础。
3.根据权利要求1所述的一种悬挑桁架结构体系，其特征在于，该悬挑桁架结构体系的各悬挑桁架于楼层处通高设置。
4.根据权利要求3所述的一种悬挑桁架结构体系，其特征在于，两排所述楼面短跨悬挑桁架(4)分别设置在封边桁架(5)的前侧顶部和前侧中部，所述封边桁架(5)的前侧底部设有楼层梁(7)，楼面短跨悬挑桁架(4)与楼层梁(7)呈上、下平行设置。
5.根据权利要求1所述的一种悬挑桁架结构体系，其特征在于，所述中部悬挑桁架(2)的高度不大于所对应楼层高度，所述端部悬挑桁架(1)、所述中部悬挑桁架(2)、所述端部环桁架(3)的跨度不小于两跨。
6.根据权利要求1所述的一种悬挑桁架结构体系，其特征在于，所述端部悬挑桁架(1)、所述中部悬挑桁架(2)、所述端部环桁架(3)的受压腹杆采用屈曲约束支撑。
7.根据权利要求4所述的一种悬挑桁架结构体系，其特征在于，所述楼层梁(7)上的楼板结构采用钢筋桁架楼承板结构。
8.根据权利要求5所述的一种悬挑桁架结构体系，其特征在于，该悬挑桁架结构体系的高跨比不小于1/10。
9.根据权利要求8所述的一种悬挑桁架结构体系，其特征在于，该悬挑桁架结构体系的高跨比为1/4～1/6。
10.根据权利要求5所述的一种悬挑桁架结构体系，其特征在于，两跨的距离为16～24米。
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CN 111519762 A
说 明 书一种悬挑桁架结构体系
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技术领域
[0001]本发明涉及建筑结构领域，尤其是涉及一种悬挑桁架结构体系。
背景技术
[0002]随着社会经济的不断发展，人们对建筑美学的要求要来越高，科技场馆、影视剧院、会展中心等建筑开始大量运用大悬挑的建筑形态，以实现丰富的造型。悬挑桁架具有跨度大和造型复杂的特点，其稳定性和安全性是设计和施工的关键，悬挑桁架的结构设计是建设外悬挑结构和大跨悬臂结构的重要一环。[0003]对于悬挑跨度小于20米的建筑，可采用的结构形式有钢-混凝土组合结构、预应力结构等。而对于悬挑跨度超过20米的建筑，上述结构形式在适用性上存在一定的局限。此外，上述结构形式无法满足超大跨度建筑的抗震设防等结构要求。发明内容
[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种悬挑桁架结构体系，该悬挑桁架结构体系可用作超大跨度的建筑悬挑，能够实现高烈度区超大悬挑跨度的建筑造型，在满足超大跨度建筑的抗震设防等结构要求的同时，实现建筑与结构的完美融合。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：[0006]一种悬挑桁架结构体系，包括端部悬挑桁架、中部悬挑桁架、端部环桁架、楼面短跨悬挑桁架、封边桁架和支撑柱，所述封边桁架分别支撑在端部悬挑桁架、中部悬挑桁架和端部环桁架上，所述楼面短跨悬挑桁架设于端部悬挑桁架和端部环桁架中间，各桁架的底部刚性连接支撑柱，各桁架形成整体空间受力结构。各悬挑桁架于楼层处通高设置。[0007]所述中部悬挑桁架设于端部悬挑桁架、端部环桁架之间，所述端部悬挑桁架、所述中部悬挑桁架、所述端部环桁架设于封边桁架的同侧方向，并分别作为封边桁架的支撑基础。
[0008]所述中部悬挑桁架的高度不得大于所在层的楼层高度。所述端部悬挑桁架、所述中部悬挑桁架、所述端部环桁架的跨度不小于两跨。两跨为三根相邻支撑柱之间的距离。优选地，两跨的距离为16～24米。所述端部悬挑桁架、所述中部悬挑桁架、所述端部环桁架的受压腹杆采用屈曲约束支撑，用以减小结构在地震作用下的响应，满足相关抗震设防要求。[0009]两排所述楼面短跨悬挑桁架分别设置在封边桁架的前侧顶部和前侧中部，所述封边桁架的前侧底部设有楼层梁，楼面短跨悬挑桁架的高度高于楼层梁的高度，楼面短跨悬挑桁架与楼层梁上、下平行设置，能够避免结构构件突出建筑表面，影响建筑美观。楼层梁的底部刚性连接有支撑柱。[0010]进一步地，所述楼层梁上的楼板结构采用钢筋桁架楼承板结构，方便与钢构件连接，同时可增大楼板刚度。[0011]进一步地，本发明悬挑桁架结构体系的高跨比不小于1/10。
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进一步地，本发明悬挑桁架结构体系的高跨比为1/4～1/6。
[0013]进一步地，在端部悬挑桁架底部的各支撑柱上共设置一排楼层梁，楼层梁与支撑柱刚性连接，用以与支撑柱刚接形成梁柱抗侧力体系，共同抵抗风荷载和地震作用等水平方向的力。
[0014]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：[0015]1)本发明的封边桁架分别支撑在端部悬挑桁架、中部悬挑桁架和端部环桁架上，并与下部支撑柱刚性连接，形成整体空间受力结构，可提供空间受力效应，进而实现超大跨度的建筑悬挑；
[0016]2)各桁架的空间错位布置可提高悬挑桁架结构体系的抗侧刚度和抗扭刚度；[0017]3)本发明在各桁架腹杆中设置屈曲约束支撑，可减小结构在地震作用下的响应，满足相关抗震设防要求；
[0018]4)楼面短跨悬挑桁架设于端部悬挑桁架和端部环桁架中间，可减小封边桁架的跨度，从而减少用钢量，提高结构可靠性；
[0019]5)楼层梁上的楼板结构采用钢筋桁架楼承板结构，方便与钢构件连接，同时可增大楼板刚度，满足楼板舒适度要求；
[0020]6)楼面短跨悬挑桁架与楼层梁同设置在封边桁架的前侧，且呈上、下平行设置，楼面短跨悬挑桁架的高度高于楼层梁，楼层梁能够避免结构构件突出建筑表面，影响建筑美观。
附图说明
[0021]图1为本发明实施例中悬挑桁架结构体系的结构示意图；[0022]图2为本发明实施例中端部悬挑桁架的结构示意图；[0023]图3为本发明实施例中中部悬挑桁架的结构示意图；[0024]图4为本发明实施例中端部环桁架的结构示意图；
[0025]图5为本发明实施例中楼面短跨悬挑桁架的结构示意图；[0026]图6为本发明实施例中封边桁架的结构示意图；[0027]图中标号所示：[0028]1、端部悬挑桁架；2、中部悬挑桁架；3、端部环桁架；4、楼面短跨悬挑桁架；5、封边桁架；6、支撑柱；7、楼层梁。具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。[0030]实施例
[0031]本实施例涉及一种悬挑桁架结构体系，可用作超大跨度的建筑悬挑，能够实现高烈度区超大悬挑跨度的建筑造型，实现建筑与结构的完美融合。[0032]如图1所示，该悬挑桁架结构体系包括端部悬挑桁架1、中部悬挑桁架2、端部环桁架3、楼面短跨悬挑桁架4、封边桁架5、支撑柱6和楼层梁7。封边桁架5分别支撑在端部悬挑
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桁架1、中部悬挑桁架2和端部环桁架3上，并与下部支撑柱6刚性连接，形成整体空间受力结构。
[0033]具体地，封边桁架5的一端连接在端部环桁架3的一侧，另一端连接在端部悬挑桁架1的一侧；封边桁架5的前侧连接中部悬挑桁架2以及楼面短跨悬挑桁架4、楼层梁7。两排楼面短跨悬挑桁架4分别设置在封边桁架5的前侧顶部以及前侧中部，楼层梁7设置在封边桁架5的前侧底部，楼面短跨悬挑桁架4与楼层梁7上、下平行设置。因楼面短跨悬挑桁架4高度较高，楼层梁7的高度较低，在封边桁架5的前侧底部设置楼层梁7的作用在于能够避免结构构件突出建筑表面，影响建筑美观。[0034]端部悬挑桁架1、中部悬挑桁架2、端部环桁架3、楼面短跨悬挑桁架4、楼层梁7的底部分别刚性连接支撑柱6。中部悬挑桁架2设于端部悬挑桁架1、端部环桁架3之间，三者同侧设置，且分别作为封边桁架5的支撑基础。中部悬挑桁架2的高度不得大于该层楼层高度。[0035]图2～图4所示的端部悬挑桁架1、中部悬挑桁架2、端部环桁架3，三者的跨度不应小于两跨，在本实施例中，两跨表示相邻三根支撑柱6之间距离。该两跨桁架主要用于平衡大跨悬挑部位在竖向荷载作用下产生的倾覆弯矩，满足结构稳定性要求。在本实施例中，两跨距离为16～24米。
[0036]图2～4所示的端部悬挑桁架1、中部悬挑桁架2、端部环桁架3，其受压腹杆可采用屈曲约束支撑，增加悬挑桁架结构在地震作用下的耗能能力，提高悬挑桁架结构的抗震性能。
[0037]如图2所示，在端部悬挑桁架1底部的各支撑柱6上同样设置一排楼层梁7，用于与支撑柱6刚接形成梁柱抗侧力体系，共同抵抗风荷载和地震作用等水平方向的力。[0038]图5所示楼面短跨悬挑桁架4，应设置在端部悬挑桁架1和端部环桁架3中间，用以减小封边桁架5跨度，从而减少用钢量，提高结构可靠性。[0039]图6所示的封边桁架，可根据建筑造型和幕墙结构进行设置，从而改善建筑美学效果，实现建筑与结构的融合。
[0040]图1所示的本发明悬挑桁架结构体系，宜在楼层处通高设置，同时桁架高跨比不宜小于1/10，宜为1/4～1/6，用以增加悬挑桁架结构刚度，满足挠度、舒适度等要求。[0041]在本实施例中，作为优选方案，楼层梁7上的楼板结构采用钢筋桁架楼承板结构，大跨悬挑部位的楼板结构宜采用钢筋桁架楼承板结构，方便与钢构件连接，同时可增大楼板刚度，满足楼板舒适度要求。
[0042]本发明的封边桁架分别支撑在端部悬挑桁架、中部悬挑桁架和端部环桁架上，并与下部支撑柱刚性连接，形成整体空间受力结构，可提供空间受力效应，进而实现超大跨度的建筑悬挑；各桁架的空间错位布置可提高悬挑桁架结构体系的抗侧刚度和抗扭刚度；楼面短跨悬挑桁架设于端部悬挑桁架和端部环桁架中间，可减小封边桁架的跨度，从而减少用钢量，提高结构可靠性。[0043]以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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