一种环形交叉索系支撑穹顶结构 |
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| 申请号 | CN201610032696.5 | 申请日 | 2016-01-19 | 公开(公告)号 | CN105507477A | 公开(公告)日 | 2016-04-20 |
| 申请人 | 北京工业大学; | 发明人 | 孙国军; 王成林; 薛素铎; 郑向红; 李雄彦; 刘人杰; | ||||
| 摘要 | 一种环形交叉索系 支撑 穹顶结构，属于大跨度空间结构领域。它由上部网壳、下部环形交叉索系以及竖向撑杆组成。下部环形交叉索系为多个拉索交叉分散点围成的环形结构；竖向撑杆竖直上端连接上部网壳，下端连接下部环形交叉索系，每个竖向撑杆上端与上部网壳中的网格交叉点连接，下端与下部环形交叉索系的拉索交叉部位连接。本 发明 中涉及的环形交叉索系支撑穹顶结构中环形交叉索系与竖向撑杆具有良好的空间受 力 性能，对上部网壳起支撑作用，改变网壳结构受力机理，减小网壳结构产生的 水 平推力。环形交叉索系支撑穹顶结构具有结构形式新颖、结构受力合理、抗连续倒塌能力强、建筑造型美观等优点，而且便于制作和安装，具有较强的实际意义。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种环形交叉索系支撑穹顶结构，其特征在于，主要由上部网壳(1)、下部环形交叉索系(2)以及多个竖向撑杆(3)组成；下部环形交叉索系(2)为多个拉索交叉分散点围成的环形结构；竖向撑杆(3)竖直上端连接上部网壳(1)，下端连接下部环形交叉索系(2)，每个竖向撑杆(3)上端与上部网壳(1)中的网格交叉点连接，下端与下部环形交叉索系(2)的拉索交叉部位连接。 |
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| 说明书全文 | 一种环形交叉索系支撑穹顶结构技术领域背景技术[0002] 随着社会的不断发展，人们对公共活动空间如大型的展览馆、体育场馆等的需求与日俱增。这一现象也促使了大跨度空间结构形式的不断创新。不仅是在安全、经济方面的创新，更重要的是在造型方面的创新，满足人们不断更新的审美需求。近年来，大跨度弦支穹顶结构、索穹顶结构和索桁架结构在国内外的体育场馆建设中应用较多。 [0003] 弦支穹顶结构受力合理，结构效能较高，传力路径清晰，充分利用了高强度拉索的受力性能，保证结构刚度的同时降低了用钢量，使结构变得轻盈、富于表现力。索穹顶和索桁架结构都是典型的索结构，因跨越空间能力强、用钢量低等因素，也在体育场馆等公共建筑中应用广泛。 [0004] 然而，无论对于弦支穹顶结构，还是索穹顶或者索桁架结构，都存在明显的不足之处： [0005] 1、弦支穹顶结构存在明显的关键构件，即环向索，一旦环向索失效，将引起斜向拉索和竖向撑杆的失效，甚至直接引起结构的连续性倒塌。 [0006] 2、索桁架结构由于结构自身无法保证平面外稳定，需要沿环向设置稳定索保证各榀索桁架的平面外稳定。结构的抗倒塌能力较弱，轮辐式索桁架结构依靠中央环索将各榀索桁架联系在一起，并通过张拉中央环索使结构获得足够的刚度和承载力。一旦中央环索断裂，结构刚度下降明显，甚至导致结构整体垮塌；同时，上下层杆件都为柔性拉索，空间节点坐标定位复杂，施工难度较大。 [0007] 3、索穹顶结构也存在明显的关键构件，即环向索，一旦环向索失效，将引起斜向拉索和竖向撑杆的失效，甚至直接引起结构的连续性倒塌；同时，上下层杆件都为柔性拉索，空间节点坐标定位复杂，施工难度较大。 发明内容[0008] 本发明专利的目的在于完善以上不足，提供一种适用于体育场等建筑的新型大跨度环形交叉索系支撑穹顶结构。这种新型环形交叉索系支撑穹顶结构由上部网壳、下部环形交叉索系以及竖向撑杆组成。环形交叉索系中每一根拉索保持相对独立，可单独承受荷载，即使因为意外情况使某一根拉索失效，结构会立即进行内力重分布，可由余下完好的索系提供承载力，与上部网壳共同受力，使得结构不会因此而发生整体倒塌，提高了结构的冗余度。 [0009] 该发明的目的是通过以下技术方案实现的： [0010] 环形交叉索系支撑穹顶结构，其特征在于，主要由上部网壳(1)、下部环形交叉索系(2)以及多个竖向撑杆(3)组成；下部环形交叉索系(2)为多个拉索交叉分散点围成的环形结构；竖向撑杆(3)竖直上端连接上部网壳(1)，下端连接下部环形交叉索系(2)，每个竖向撑杆(3)上端与上部网壳(1)中的网格交叉点连接，下端与下部环形交叉索系(2)的拉索交叉部位连接。 [0011] 所述的上部网壳，根据网格划分形式的不同，可以是斯维德勒型、联方网格型、三向网格型、凯威特型、肋环型、短程线型或者其他形式的网格；根据网壳形状的不同，可以是球面网壳或圆柱面网壳等；根据网壳层数的不同，可以是单层网壳、双层网壳； [0012] 所述的下部环形交叉索系(2)由多根相对独立的拉锁相互交叉所得的拉索交叉部位构成。 [0013] 所述的下部环形交叉索系可以是一层、两层或者多层环形结构；两层或者多层环形结构位于可以上下不同高度，为同轴的两层或者多层环形结构；拉索交叉部位采用双层压板式夹具节点，双层压板式夹具节点与竖向撑杆的连接采用销式连接。各根拉索相互独立，可单独承受荷载，即使一根因意外失效，可立即进行内力重分布，提高了结构的冗余度。 [0015] 本发明中涉及的环形交叉索系支撑穹顶结构中环形交叉索系与竖向撑杆具有良好的空间受力性能，对上部网壳起支撑作用，改变网壳结构受力机理，减小网壳结构产生的水平推力。环形交叉索系支撑穹顶结构具有结构形式新颖、结构受力合理、抗连续倒塌能力强、建筑造型美观等优点，而且便于制作和安装，具有较强的实际意义。附图说明 [0016] 图1环形交叉索系支撑穹顶结构轴测图； [0017] 图2环形交叉索系支撑穹顶结构正视图； [0018] 图3环形交叉索系支撑穹顶结构俯视图； [0019] 图4上部网壳图； [0020] 图5下部交叉索系与竖向撑杆图； [0021] 图中：1-上部网壳；2-下层环形交叉索系；3-竖向撑杆； [0022] 具体实施方法 [0023] 下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。 [0024] 实施例1 [0025] 环形交叉索系支撑穹顶结构，主要由上部网壳1、下部环形交叉索系2以及多个竖向撑杆3组成；下部环形交叉索系2为多个拉索交叉分散点围成的环形结构；竖向撑杆3竖直上端连接上部网壳1，下端连接下部环形交叉索系2，每个竖向撑杆3上端与上部网壳1中的网格交叉点连接，下端与下部环形交叉索系2的拉索交叉部位连接。 [0026] 所述的上部网壳，根据网格划分形式的不同，可以是斯维德勒型、联方网格型、三向网格型、凯威特型、肋环型、短程线型或者其他形式的网格；根据网壳形状的不同，可以是球面网壳或圆柱面网壳等；根据网壳层数的不同，可以是单层网壳、双层网壳，本实施例是单层； [0027] 所述的下部环形交叉索系2由多根相对独立的拉锁相互交叉所得的拉索交叉部位构成。 [0028] 所述的下部环形交叉索系可以是一层、两层或者多层环形结构；两层或者多层环形结构位于可以上下不同高度，为同轴的两层或者多层环形结构，本实施例为4层结构；拉索交叉部位采用双层压板式夹具节点，双层压板式夹具节点与竖向撑杆的连接采用销式连接。各根拉索相互独立，可单独承受荷载，即使一根因意外失效，可立即进行内力重分布，提高了结构的冗余度。 [0029] 所述拉索由索体和锚具组成，索体采用Galfan镀层拉索或者不锈钢拉索，索体两端设有锚具，采用叉耳套筒调节式锚具。 |
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