一种大跨度异形钢铝混合单层网壳结构

1.本实用新型涉及异形建筑的建造领域，尤其是涉及一种大跨度异形钢铝混合单层网壳结构。


背景技术：

2.近年来，拥有曲线变化的建筑结构数量逐年增加，单层网壳结构在具备采光、遮风挡雨等建筑功能的同时，还具备精简、流畅、美观的造型，颇受建筑业主的青睐。
3.此外，单层网壳在建筑理想的基础上按照结构受力原则结构找形，结构找形后的网壳本身也体现了结构之美。然而，当建筑设计师通过扭曲和翻转等变化设计立面飘带时，传统的单层网壳结构在跨度较大时，无法满足规范的变形的要求，且结构笨重，而采用双层网壳时又不经济。


技术实现要素：

4.本实用新型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大跨度异形钢铝混合单层网壳结构。
5.本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种大跨度异形钢铝混合单层网壳结构，包括作为网壳结构主体的铝合金网格梁，设于铝合金网格梁周向的封边梁，设于铝合金网格梁两侧的飘带柱，以及与铝合金网格梁连接的实现加劲的多个钢结构网格梁，所述铝合金网格梁为异形曲面结构，所述飘带柱的顶部与封边梁连接，底部与下方的筏板基础连接，各所述钢结构网格梁的两侧分别与飘带柱连接。
7.优选地，所述铝合金网格梁的形态为对称的异形曲面结构，其短轴方向剖面为拱形。
8.优选地，所述飘带柱为波浪曲线结构，且采用变截面圆管，两个飘带柱对称设置在铝合金网格梁的长轴方向的两侧，并与封边梁连接。
9.优选地，所述铝合金网格梁采用h型截面铝合金梁。
10.优选地，所述钢结构网格梁为弧度钢梁结构，且各钢结构网格梁的弧度曲面与铝合金网格梁的曲面相匹配。
11.优选地，所述钢结构网格梁采用h型截面钢梁。
12.优选地，所述封边梁为钢结构封边梁。
13.优选地，所述钢结构封边梁采用圆形截面的钢管。
14.优选地，所述飘带柱的顶部通过铸钢节点与封边梁连接。
15.优选地，所述铝合金网格梁与各钢结构网格梁之间通过板式节点连接。
16.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
17.1)本实用新型突破传统的单层网壳的设计思路，采用采用加劲用钢结构网格梁、钢结构封边梁、铝合金网格梁以及钢结构飘带柱共同受力的钢铝混合结构体系，解决了传
统单层网壳无法满足大跨度时变形的问题，达到了结构轻盈、满足大跨度变形要求的效果。
18.2)通过设计加劲用钢结构网格梁与飘带柱共同形成该结构的抗侧移体系，有助于网壳结构的变形要求；
19.3)将铝合金网格梁作为整体结构的主体，其自重较轻，在保证刚度的同时有效减少结构自重；
20.4)采用圆形截面的钢结构封边梁可有效控制网壳悬挑端的挠度，配合网壳面的找形，网壳面经过找形，使结构达到挠度最小、拱状构件轴力最大的状态，整体结构满足了规范规定的变形的要求。
附图说明
21.图1为实施例中大跨度异形钢铝混合单层网壳结构的整体结构示意图；
22.图2为实施例中大跨度异形钢铝混合单层网壳结构的体系构成示意图；
23.图3为实施例中大跨度异形钢铝混合单层网壳结构的结构平面尺寸；
24.图4为实施例中大跨度异形钢铝混合单层网壳结构的结构立面布置示意图；
25.图中标号所示：
26.1、飘带柱，2、钢结构封边梁，3、钢结构网格梁，4、铝合金网格梁。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应属于本实用新型保护的范围。
28.实施例
29.为了弥补传统单层网壳结构以及双层网壳结构存在的不足，且针对网壳结构遮风挡雨的用途，和网壳飘逸的异形形态，为实现建筑和结构的融合，本实用新型专利提出了采用加劲用钢结构网格梁、钢结构封边梁、铝合金网格梁以及钢结构飘带柱共同受力的钢铝混合结构体系，解决了传统单层网壳无法满足大跨度时变形的问题，提高了飘带状结构的整体稳定性，并达到了结构轻盈、满足变形要求、成本低的效果。
30.本实用新型涉及一种大跨度异形钢铝混合单层网壳结构，用于为大跨度建筑提供遮挡，如图1～图4所示，结构包括飘带柱1、钢结构封边梁2、钢结构网格梁3和铝合金网格梁4。
31.铝合金网格梁4为整个网壳结构的主体，其自重较轻，在保证刚度的同时能够有效减少结构自重。铝合金网格梁4的形态为对称的异形曲面结构，其短轴方向剖面为拱形。且铝合金网格梁4采用h型截面铝合金梁。
32.铝合金网格梁4的周向固定有封边梁，封边梁为与铝合金网格梁4形状相似的异性曲面封边梁，封边梁采用钢结构封边梁2，且采用圆形截面的钢管。
33.铝合金网格梁4的长轴方向的两侧对称设置飘带柱1，飘带柱1与钢结构封边梁2连接。飘带柱1为波浪曲线结构，且采用变截面圆管。使得铝合金网格梁4的短轴方向剖面为拱形，长轴方向剖面为波浪形。飘带柱1的底部采用插入式柱脚，插入至下部的筏板基础，飘带
柱1的顶部通过铸钢节点与钢结构封边梁2连接。
34.为提高整体结构的稳定性，在铝合金网格梁4的顶部连接加劲用的多个钢结构网格梁3，各钢结构网格梁3为弧度钢梁结构，且各钢结构网格梁3的弧度曲面与铝合金网格梁4的曲面相匹配，且各钢结构网格梁3的两端分别与飘带柱1的顶部直接连接。各钢结构网格梁3均采用h型截面钢梁。各钢结构网格梁3与铝合金网格梁4之间通过板式节点进行连接。按照上述结构设计后，整个造型为异形大棚状，为下方体育场地和裙楼提供遮挡。
35.在本实施例中，作为优选方案，整个网壳的长轴方向长119m，短轴方向跨度52m，高22m，按此设计应用于大跨度建筑时，可实现良好的结构安全性以及建筑造型以及建筑功能的协调统一。
36.在本实用新型设计中，铝结构网格梁4为网壳结构的主体，其自重较轻，在保证刚度的同时有效减少结构自重。加劲用的钢结构网格梁3与飘带柱1的顶部直接连接，在短轴方向剖面呈拱形截面，在减小网壳挠度的同时，与飘带柱1共同构成拱形抗侧移体系，可有助于网壳结构的变形要求。圆形截面的钢结构封边梁2有效抗扭并减小了网壳悬挑端的挠度；能够配合网壳面的找形，网壳面经过找形，使结构达到挠度最小、拱状构件轴力最大的状态。本实用新型首次提出了钢结构加劲的铝合金单层网壳结构，也可将该结构体系应用到其他的网壳结构。
37.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，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实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。


技术特征：
1.一种大跨度异形钢铝混合单层网壳结构，其特征在于，包括作为网壳结构主体的铝合金网格梁(4)，设于铝合金网格梁(4)周向的封边梁，设于铝合金网格梁(4)两侧的飘带柱(1)，以及与铝合金网格梁(4)连接的实现加劲的多个钢结构网格梁(3)，所述铝合金网格梁(4)为异形曲面结构，所述飘带柱(1)的顶部与封边梁连接，底部与下方的筏板基础连接，各所述钢结构网格梁(3)的两侧分别与飘带柱(1)连接。2.根据权利要求1所述的大跨度异形钢铝混合单层网壳结构，其特征在于，所述铝合金网格梁(4)的形态为对称的异形曲面结构，其短轴方向剖面为拱形。3.根据权利要求2所述的大跨度异形钢铝混合单层网壳结构，其特征在于，所述飘带柱(1)为波浪曲线结构，且采用变截面圆管，两个飘带柱(1)对称设置在铝合金网格梁(4)的长轴方向的两侧，并与封边梁连接。4.根据权利要求1所述的大跨度异形钢铝混合单层网壳结构，其特征在于，所述铝合金网格梁(4)采用h型截面铝合金梁。5.根据权利要求2所述的大跨度异形钢铝混合单层网壳结构，其特征在于，所述钢结构网格梁(3)为弧度钢梁结构，且各钢结构网格梁(3)的弧度曲面与铝合金网格梁(4)的曲面相匹配。6.根据权利要求5所述的大跨度异形钢铝混合单层网壳结构，其特征在于，所述钢结构网格梁(3)采用h型截面钢梁。7.根据权利要求2所述的大跨度异形钢铝混合单层网壳结构，其特征在于，所述封边梁为钢结构封边梁(2)。8.根据权利要求7所述的大跨度异形钢铝混合单层网壳结构，其特征在于，所述钢结构封边梁(2)采用圆形截面的钢管。9.根据权利要求1所述的大跨度异形钢铝混合单层网壳结构，其特征在于，所述飘带柱(1)的顶部通过铸钢节点与封边梁连接。10.根据权利要求1所述的大跨度异形钢铝混合单层网壳结构，其特征在于，所述铝合金网格梁(4)与各钢结构网格梁(3)之间通过板式节点连接。

技术总结
本实用新型涉及一种大跨度异形钢铝混合单层网壳结构，包括作为网壳结构主体的铝合金网格梁(4)，设于铝合金网格梁(4)周向的封边梁，设于铝合金网格梁(4)两侧的飘带柱(1)，以及与铝合金网格梁(4)连接的实现加劲的多个钢结构网格梁(3)，所述铝合金网格梁(3)为异形曲面结构，所述飘带柱(1)的顶部与封边梁连接，底部与下方的筏板基础连接，各所述钢结构网格梁(3)的两侧分别与飘带柱(1)连接。与现有技术相比，本实用新型具有结构轻盈、满足大跨度变形要求等优点。要求等优点。要求等优点。


技术研发人员：梁汉奇 张月强 张峥
受保护的技术使用者：同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司
技术研发日：2021.12.22
技术公布日：2022/7/19