專利名稱：V字型徑向索弦支網(wǎng)格穹頂?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及建筑領(lǐng)域應(yīng)用的一種穹頂，具體為v字型徑向索弦支網(wǎng)格穹頂。
技術(shù)背景經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)了空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的發(fā)展，同時(shí)也向空間結(jié)構(gòu)提出了更高的要求跨度更大、更加安全、經(jīng)濟(jì)。傳統(tǒng)的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)如單層網(wǎng)殼、雙 層和多層網(wǎng)殼、平板網(wǎng)架等，以其構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工難度低等特點(diǎn)得到了廣泛 的應(yīng)用。但是它們分別存在以下不足(1) 單層網(wǎng)殼和較薄的雙層網(wǎng)殼會(huì)在支座處產(chǎn)生較大推力，需要堅(jiān)固的支 撐結(jié)構(gòu)才能保證其安全可靠，加重了支撐結(jié)構(gòu)負(fù)擔(dān)，浪費(fèi)材料。(2) 單層網(wǎng)殼可跨越跨度較小， 一般按照現(xiàn)行規(guī)范不宜超過60m，無法滿 足建造更大跨度空間結(jié)構(gòu)的需要。(3) 傳統(tǒng)的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力分布不均勻，從里到外呈現(xiàn)階梯型分 布，尤其在靠近支座部位內(nèi)力峰值很大，不于構(gòu)件規(guī)格的統(tǒng)一，給加工和 建造帶來了許多不便，同時(shí)影響了結(jié)構(gòu)的整體美觀。(4) 單層網(wǎng)充和較薄的雙層網(wǎng)殼在外荷載作用下，可能突然出現(xiàn)整體偏離 平衡位置的整體失穩(wěn)，也可能出現(xiàn)由于局部破壞而擴(kuò)展到整個(gè)結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)。(5) 雙層和多層網(wǎng)殼雖然能夠部分克服單層網(wǎng)殼的弱點(diǎn)，但是其空間占有量和材料消耗也不同程度的增大。(6) 傳統(tǒng)的平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)雖然不會(huì)產(chǎn)生支座推力，但是其傳力途徑不合 理，形式單一，內(nèi)力分布不均勻，可跨越的跨度更小。預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展促進(jìn)了一些受力合理的新型結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，在一定程 度上解決了單層網(wǎng)殼的部分上述問題，減小了整個(gè)結(jié)構(gòu)在支座處的水平推力， 同時(shí)可以跨越較大的跨度，但是其仍有以下不足
1)由于上層組成部分只局限于單層網(wǎng)殼，使得由此形成的弦支穹頂對(duì)荷 載的非對(duì)稱布置較敏感，整體穩(wěn)定性不高，尤其側(cè)向穩(wěn)定性較差。使弦支結(jié) 構(gòu)的優(yōu)勢(shì)未能充分體現(xiàn)。2)環(huán)向索、徑向索和撐桿在索撐節(jié)點(diǎn)連接，由于徑向索為單根布索，其 不能抵抗徑向索和撐桿所確定的平面外的法向力，在張拉環(huán)向索時(shí)，由于索 撐節(jié)點(diǎn)摩擦力的存在，使徑向索和撐桿偏離平衡位置。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的上述缺陷，提供了一種弦支網(wǎng) 格穹頂結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)承載能力強(qiáng)、整體穩(wěn)定性高、減小甚至消除對(duì)周邊構(gòu) 件的作用力，大大節(jié)約材料，適用范圍廣。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案它包括上下兩部 分，上層為空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)4，下層是由環(huán)向索3、成對(duì)V字型交叉布置徑向索2、用于上下層聯(lián)系的撐桿l組成的支撐體系。撐桿l為剛性構(gòu)件承擔(dān)壓力， 撐桿1上端與上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)4的節(jié)點(diǎn)連接，撐桿1的下端與鋼管5連接。徑 向索成對(duì)交叉成V字型沿環(huán)向索3的圓周布置，其交叉端與同一個(gè)撐桿1下 端節(jié)點(diǎn)連接，另兩端分別與上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)4不同的節(jié)點(diǎn)連接。環(huán)向索3穿過 鋼管5的內(nèi)部，與撐桿l構(gòu)成滑動(dòng)連接。所述的撐桿1長(zhǎng)度應(yīng)保證徑向索2與撐桿1的交角為銳角。 所述的上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)4為單層網(wǎng)格或雙層網(wǎng)格或多層網(wǎng)格。 所述的上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)4的形狀可以為圓形或橢圓形或矩形或多邊形。 環(huán)向索3可以為柔性鋼絲繩、鋼鉸線、纜索等，環(huán)向索3每一圈為通長(zhǎng) 封閉布置，其穿過撐桿下節(jié)點(diǎn)并與其滑動(dòng)連接，以保證在施工張拉環(huán)向索時(shí)， 索力能夠有效傳遞到張拉的遠(yuǎn)端。撐桿的長(zhǎng)度是影響徑向索中豎向和水平向分力大小的重要構(gòu)件，在其它 條件不變的情^TF撐桿越長(zhǎng)豎向分力越大，撐桿越短水平分力越大，應(yīng)根據(jù) 對(duì)支座反力的要求和穹頂豎向荷載的情況計(jì)算決定撐桿的長(zhǎng)度，但是撐桿長(zhǎng) 度應(yīng)以保證徑向索與撐桿的夾角為銳角。徑向索承受拉力，其可以是柔性鋼索或鋼拉桿，由于構(gòu)造、加工等諸多原因，環(huán)向索在索撐節(jié)點(diǎn)的摩擦力是不可避免的，徑向索采用v字型交叉布置，其沿索撐節(jié)點(diǎn)摩擦力方向的分量，能抵消部分摩擦力，張拉時(shí)索撐節(jié)點(diǎn)能維持原有的平衡位置，使整個(gè)體系維持原有的受力形式。另外，這種v字型交叉布置增強(qiáng)了整個(gè)體系的整體性，提高了承載能力，尤其提高了抵抗水平荷載的能力，增加了橫向整體穩(wěn)定性及豎向局部 穩(wěn)定性。由于整體結(jié)構(gòu)體系形成了力封閉體系，在正常荷載作用下，可以消除對(duì) 邊緣支撐結(jié)構(gòu)對(duì)平作用力，減少支撐結(jié)構(gòu)的材料消耗，降低成本。本實(shí)用新型的v字型徑向索弦支網(wǎng)格穹頂可以通過張拉環(huán)向索或者徑向索，在結(jié)構(gòu)中施加預(yù)應(yīng)力。由于上層為形狀不受限制的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，所以屋面 可用剛性輕質(zhì)板也可用柔性模材料，適用范圍廣，另外更有利于建筑造型的 自由發(fā)揮，并能夠跨越更大的跨度。本實(shí)用新型的v字型徑向索弦支網(wǎng)格穹頂具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳力清晰、受力合理、承載能力強(qiáng)、豎向和橫向整體穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，能夠充分發(fā)揮材料的 強(qiáng)度，大大節(jié)約材料，降低工程造價(jià)。


圖1本實(shí)用新型的立體軸側(cè)圖圖2本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)立面圖圖3本實(shí)用新型下層支撐體系軸側(cè)圖圖4本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)剖面圖圖5本實(shí)用新型的索撐節(jié)點(diǎn)側(cè)視圖圖6本實(shí)用新型的索撐節(jié)點(diǎn)前視圖圖中1、捸桿，2、徑向索，3、環(huán)向索，4、上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，5、鋼管。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1 6說明本實(shí)用新型的V字型徑向索弦支網(wǎng)格穹頂實(shí)施例。 實(shí)施例l:如圖1 圖6所示，本實(shí)用新型包括撐桿l、徑向索2、環(huán)向索3、上層 網(wǎng)格結(jié)構(gòu)4。上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)4為單層網(wǎng)格，其形狀為圓形。撐桿l為剛性構(gòu)件 承擔(dān)壓力，撐桿1上端與上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)4的節(jié)點(diǎn)連接，撐桿1的下端與鋼管5 固定連接。徑向索成對(duì)交叉成V字型沿環(huán)向索3的圓周布置，其交叉端與同 一個(gè)撐桿1下端節(jié)點(diǎn)連接，另兩端分別與上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)4不同的節(jié)點(diǎn)連接。 環(huán)向索3穿過鋼管5的內(nèi)部，如圖5、如6所示，與撐桿l構(gòu)成滑動(dòng)連接。如 圖3所示，每一道環(huán)向索3為通長(zhǎng)封閉布置，并與徑向索2和撐桿1的下端 鉸接點(diǎn)滑動(dòng)連接。這樣在施工張拉環(huán)向索時(shí)，索力能夠有效傳遞到張拉的遠(yuǎn) 端，或者在通過張拉徑向索施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，能夠調(diào)整下層支撐體系的內(nèi)力分 布，使內(nèi)力更均勻。撐桿1的長(zhǎng)度應(yīng)保證徑向索2與撐桿1的交角為60度。 實(shí)施例2:本實(shí)施例與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)相同，不同之處僅在于上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)4為雙 層網(wǎng)格，其形狀為橢圓形。實(shí)施例3:本實(shí)施例與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)相同，不同之處僅在于上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)4為多 層網(wǎng)格，其形狀為矩形。實(shí)施例4:本實(shí)施例與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)相同，不同之處僅在于上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)4為雙 層網(wǎng)殼，其形狀為多邊形。這種V字型徑向索弦支網(wǎng)格穹頂結(jié)構(gòu)有效降低上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力 峰值，實(shí)現(xiàn)上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)內(nèi)力的轉(zhuǎn)移和重新分布，充分利用材料強(qiáng)度，使內(nèi) 力轉(zhuǎn)移到承載能力髙的鋼索中。其具有重量輕、承載力大、傳力途徑清晰合 理等特點(diǎn)，能夠滿足建造更大跨度得需要。
權(quán)利要求1、V字型徑向索弦支網(wǎng)格穹頂，其特征在于包括有撐桿(1)，徑向索(2)，環(huán)向索(3)、上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(4)、鋼管(5)，其中，撐桿(1)的上端與上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(4)的節(jié)點(diǎn)連接，撐桿(1)的下端與鋼管(5)連接；所述的徑向索(2)沿環(huán)向索(3)的圓周成對(duì)交叉成V字型布置，其交叉端與同一個(gè)撐桿(1)的下端連接，另兩端分別與上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(4)不同的節(jié)點(diǎn)連接；環(huán)向索(3)穿過鋼管(5)，與撐桿(1)構(gòu)成滑動(dòng)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的V字型徑向索弦支網(wǎng)格穹頂，其特征在于徑向索 (2)與撐桿(1)的交角為銳角。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的V字型徑向索弦支網(wǎng)格穹頂，其特征在于所述的上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(4)為單層網(wǎng)格或雙層網(wǎng)格或多層網(wǎng)格。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的V字型徑向索弦支網(wǎng)格穹頂，其特征在于所述的 上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(4)的形狀可以為圓形或橢圓形或矩形或多邊形。
專利摘要本實(shí)用新型涉及建筑領(lǐng)域應(yīng)用的一種穹頂，具體為V字型徑向索弦支網(wǎng)格穹頂。包括有撐桿(1)，徑向索(2)，環(huán)向索(3)、上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(4)、鋼管(5)。其中，撐桿(1)上端與上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(4)的節(jié)點(diǎn)連接，撐桿(1)下端與鋼管(5)連接，徑向索(2)沿環(huán)向索(3)的圓周成對(duì)交叉成V字型布置，其交叉端與同一個(gè)撐桿(1)的下端連接，另兩端分別與上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(4)不同的節(jié)點(diǎn)連接；環(huán)向索(3)穿過鋼管(5)，與撐桿(1)構(gòu)成滑動(dòng)連接。這種V字型徑向索弦支網(wǎng)格穹頂結(jié)構(gòu)承載能力強(qiáng)、整體穩(wěn)定性高、充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度、其自身可形成封閉的受力體系減小或消除對(duì)周邊構(gòu)件的推力，大大節(jié)約材料，適用范圍廣。
文檔編號(hào)E04B7/08GK201031456SQ200720103938
公開日2008年3月5日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日
發(fā)明者劉學(xué)春, 張慶亮, 張愛林, 李鵬飛, 王冬梅, 王敬仁, 鞠曉臣 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)