一種倒三角管桁架及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及土木工程技術領域，具體地，涉及一種倒三角管桁架及其施工方法。
【背景技術】
[0002]桁架結構就是一種由多根桿件按照一定的網格形式通過節點連結而成的空間鋼結構產品。由于它具有空間受力、重量輕、剛度大、抗震性能好等優點；桁架結構通常是由雙向或三相平面桁架所組成的一種空間結構，也有是用桿件組成的四角倒錐體空間結果。前者施工簡單，同時適合各種形勢的結點的聯接，
商業建筑的入口大廳跨度一般較大，目前，大跨度大廳的頂棚常用鋼-混凝土組合現澆結構，鋼-混凝土組合現澆結構具有承載能力強、體型較小、抗滲性能強、抗腐蝕能力強、防火性能好等優點，但對施工時機的要求高，施工效率低、施工工期長、工程投資大等缺點。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種跨度大、高度高、結構承載力大、造型優美的倒三角管桁架及其施工方法。
[0004]本發明解決上述問題所采用的技術方案是:
一種倒三角管桁架，包括鋼結構桁架、多根用于支撐鋼結構桁架的梭型鋼管柱、混凝土預埋件剪力鍵和混凝土預埋件，所述的鋼結構桁架由多個管桁架焊接而成，所述的管桁架由一根下弦桿、兩根上弦桿和多根腹桿構成，下弦桿和兩根上弦桿呈三角形分布，下弦桿位于兩根上弦桿的下部，下弦桿與兩根上弦桿之間、兩根上弦桿之間均通過多根腹桿連接構成立體空間結構，
構成鋼結構桁架的管桁架包括多根相互平行、沿縱向設置的管桁架A和多根沿橫向設置的管桁架B，所述的混凝土預埋件包括與所有管桁架A的后端焊接連接的混凝土預埋件A和位于鋼結構桁架左側或右側的混凝土預埋件B，
相鄰管桁架A間通過至少一根管桁架B連接為一體，管桁架A與管桁架B位于同一高度，連接相鄰管桁架A的管桁架B的端部與對應側的管桁架A焊接連接，位于鋼結構桁架最外側的兩個管桁架A中的一個管桁架A通過管桁架B與混凝土預埋件B連接為一體，連接該管桁架A與混凝土預埋件B的管桁架B —端與該管桁架A焊接連接，另一端與鋼結構件B焊接連接；
管桁架B設置于管桁架A的前部，梭型鋼管柱的上端連接于管桁架A與管桁架B的連接部，梭型鋼管柱的下端連接混凝土預埋件剪力鍵；
所述的梭型鋼管柱為向后傾斜設置，即向鋼結構桁架內側傾斜，也就是梭型鋼管柱的上部在地面上的投影位于梭型鋼管柱的底部的后側，梭型鋼管柱與水平面間的夾角為70°?85°，所述的梭型鋼管柱為沿從中部到兩端方向直徑逐漸減小的柱型鋼管。
[0005]本發明可形成跨度大、高度高的高大空間體系，整體桁架結構承載力大；采用梭型鋼管柱穩定性更好，在軸心壓力的作用下，不會發生正弦半波形式的分岔失穩，梭型鋼管柱結構上滿足長細比要求，符合軸心壓桿的力學原理，滿足拉索式幕墻的安裝需求。建筑上造型優美，總體、輕巧優雅、美觀大方；倒三角管桁架總體營造一種統一協調并富有變化的空間感，以現代主義的簡約、洗煉及純凈的風格，配合人性化的空間分布，表現出和諧完整的空間格局。
[0006]管桁架B與管桁架A間的夾角為60°?90°。
[0007]管桁架B的端部與管桁架A焊接時，管桁架B的下弦桿的端部與管桁架A的下弦桿焊接連接、管桁架B的兩個上弦桿的端部與管桁架A的兩根上弦桿中靠近管桁架B的上弦桿焊接連接。
[0008]進一步的，梭型鋼管柱的上端連接于管桁架A的下弦桿與管桁架B的下弦桿的連接部，這使得連接部受力效果更佳。更進一步的，所述的管桁架A的下弦桿位于與梭型鋼管柱連接部的后側的部分為沿從后向前方向向下傾斜，管桁架A的下弦桿位于與梭型鋼管柱連接部的前側的部分為沿從后向前方向向上傾斜，這使得管桁架A的重心跟偏于梭型管柱的支撐部，同時也使得管桁架A承受梭型管柱支撐的部分結構更加穩固，同時還是的鋼結構桁架外觀更加美觀、優雅。
[0009]所述的梭型鋼管柱中部直徑與兩端直徑的比例為1.1?1.3:1。這使得梭型鋼管柱即能滿足桁架結構的強度要求，又節省了材料，同時外形美觀、獨特。
[0010]優選的，所述的梭型鋼管柱由中部圓柱部、上部錐形柱部和下部錐形柱部，上部錐形柱部沿從上到下方向直徑逐漸增大，下部錐形柱部沿從上到下方向直徑逐漸減小，上部錐形柱部下端部的直徑和下部錐形柱部上端部的直徑均與中部圓柱部的直徑相等，上部錐形柱部下端部的直徑與上部錐形柱部上端部的直徑的比例為1.2:1，下部錐形柱部上端部的直徑與下部錐形柱部下端部的直徑的比例為1.2:1，中部圓柱部、上部錐形柱部和下部錐形柱部的長度比為1:1:0.9。
[0011]對于下部承受載荷較多的桁架A，其與相鄰桁架A間連接有兩個或兩個以上的桁架B，并且優選的在桁架A和桁架B的連接處的下部均設置梭型鋼管柱，也可僅在承受載荷較多的桁架A與桁架B的連接處的下部設置梭型鋼管柱，該梭型鋼管柱向鋼結構桁架內側傾斜，與水平面的夾角為70°?85°。
[0012]所述的梭型鋼管柱的頂部通過連接件A與鋼結構桁架連接，所述的連接件A包括焊接球、連接管和連接支座A，焊接球上部與鋼結構桁架焊接連接，焊接球下部通過連接管與連接支座A連接，焊接球下部與連接管上部焊接連接，優選的所述的連接管的外壁沿周向均布有多個沿軸向延伸的加勁板，所述的連接支座A包括設置于梭型鋼管柱頂部的下支座板和與連接管的下部焊接連接的上支座板，下支座板的上部具有一個上開口的容腔，容腔的上沿設置有水平向內凸出的定位圓環，上支座板設置于下支座板的容腔內，且上支座板的下端沿圓周方向間隔設置有多個水平向外凸出的卡塊，定位圓環上設置有與卡塊相配合的通槽，卡塊穿過通槽后旋轉一定角度從而與定位圓環形成搭接，下支座板的容腔的底面上設置有球冠襯板，上支座板的下表面為上凹的球形面，球冠襯板的頂面形狀與上支座板的下表面形狀相匹配。
[0013]所述的梭型鋼管柱的底端通過連接支座B與混凝土預埋件剪力鍵連接，所述的連接支座B包括設置于梭型鋼管柱下端的上支座板和設置于混凝土預埋件剪力鍵上端的下支座板，下支座板的上部具有一個上開口的容腔，容腔的上沿設置有水平向內凸出的定位圓環，上支座板設置于下支座板的容腔內，且上支座板下端沿圓周方向間隔設置有多個水平向外凸出的卡塊，定位圓環上設置有與卡塊相配合的通槽，卡塊穿過通槽后旋轉一定角度從而與定位圓環形成搭接，下支座板的容腔的底面上設置有球冠襯板，上支座板的下表面為上凹的球形面，球冠襯板的頂面形狀與上支座板的下表面形狀相匹配。
[0014]所述的鋼結構桁架的上部安裝有由檁條單元構成的桁架檁條。
[0015]所述的倒三角管桁架的施工方法，包括以下步驟:
51、吊裝與混凝土預埋件B連接的管桁架B及與該管桁架B相連的管桁架A和梭型鋼管柱，包括以下子步驟:
511、在該管桁架B與梭型鋼管柱及管桁架A的連接部的下方搭設一個格構柱臨時支撐，并將格構柱拉設纜風繩；
512、吊裝該管桁架B，將該管桁架B—端與混凝土預埋件B焊接連接，另一端放置在格構柱上并拉設纜風繩保證其穩定性；
513、吊裝與該管桁架B相連接的梭型鋼管柱，并在梭型鋼管柱傾斜反方向拉設纜風繩保證其穩定性，然后將梭型鋼管柱連接管桁架B和混凝土預埋件剪力鍵；
514、吊裝與該管桁架B相連接的管桁架A，管桁架A—端與混凝土預埋件A連接，管桁架A另一端支撐在格構柱頂，并拉設纜風繩方便桁架調整，然后將管桁架A與該管桁架B及步驟S13吊裝的梭型鋼管柱連接；
52、吊裝剩余管桁架B及與各剩余管桁架B相連的管桁架A和梭型鋼管柱，包括以下子步驟:
521、將與最近安裝的管桁架A相連接的管桁架B視為待安裝管桁架B，在該待安裝管桁架B遠離最近安裝的管桁架A的一端的下方搭設一個格構柱臨時支撐，并將格構柱拉設纜風繩；
522、吊裝該待安裝