专利名称：劲性支撑穹顶结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型穹顶结构，特别是一种建筑领域应用的劲性支撑穹顶结构。
背景技术：
经济的迅速发展使得人们对于大空间的需求也日益增长，这无疑推动着空间结构 的发展，同时也对空间结构提出更高的要求跨度更大、空间更通透、外形更多样、施工更方 便快捷、并且更加安全经济。在这种需求的推动下产生了一大批预应力大跨空间结构预应 力网壳结构、张弦结构、弦支穹顶、索穹顶等等。这些结构形式都有各自的优缺点，下面简单 列出这几种结构各自的主要不足点(1)预应力网壳结构在支座处会产生较大的水平推力，需要有一个强大的支撑结 构才能保证安全，这样会使支座很笨重，且浪费材料。(2)张弦结构虽然是一个自平衡体系，支座处没有很大的水平推力，但是上弦的钢 梁或钢桁架受压弯作用，没有充分发挥材料强度，且节点较多通透性差。(3)弦支穹顶结构上层只局限于单层网壳，它对荷载的非对称布置很敏感，容易发 生失稳。(4)索穹顶结构虽然可以弥补上述几种不足，但是它的定位施工过程较为复杂，在 张拉索时，索撑节点存在摩擦力，使撑杆偏离平衡位置，侧向不稳定。
发明内容
本发明目的在于克服了现有结构的上述缺陷，提出了一种劲性支撑穹顶结构，这 种结构承载能力强、稳定性高、跨度大、张拉过程简单快捷，大大降低施工难度，杆件规格统 一、节点简洁，适用范围广。为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案一种劲性支撑穹顶结构，其特征在于所述穹顶结构为上柔下刚索穹顶，包括上、 下两部分，上层为空间索网结构，包括径向拉索和斜向拉索，下层是环向拉杆、竖向撑杆和 斜拉杆组成的支撑结构体系，这两部分在周边与最外环受压刚性环梁连接形成应力回路； 上层结构各个杆件为柔性的拉索，而下层支承结构体系所有杆件为刚性拉杆；其中，径向拉 索之间或径向拉索和斜向拉索构成上层索网结构的节点连接，竖向撑杆为刚性构件承担压 力，竖向撑杆上端与上层索网结构的节点连接，下端与下层支撑结构体系环向拉杆以及下 层斜拉杆的节点连接。所述的劲性支撑穹顶结构，上层径向拉索6与竖向撑杆2的交角为锐角。所述的劲性支撑穹顶结构，上层空间索网结构为肋环形网格或利维型网格或凯威 特型网格。所述的劲性支撑穹顶结构，上层空间索网结构的平面形状为圆形或椭圆形或多边 形。所述的劲性支撑穹顶结构，穹顶的上层有六道径向拉索，将穹顶等分为六部分。
所述的劲性支撑穹顶结构，其特征在于竖向撑杆的上端与上层索网节点连接，上 层径向索穿过该节点与竖向撑杆形成滑动连接。竖向撑杆的长度是影响下层斜拉杆中竖向和水平方向分力大小的主要构件，如果 其他条件一样，撑杆越长则竖向分力越大，反之则水平分力越大，所以在实际应用当中，应 根据边界条件的要求和结构实际所受的竖向荷载来计算确定撑杆的长度，并保证撑杆2与 上层径向拉索6夹角为锐角，这样受力比较合理。由于下层支承结构全部由刚性拉杆组成，在组装时便于定位所有的节点，并且增 大了结构的刚度。下层的斜向拉杆和上层的斜向拉索使整个结构空间受力，从而提高了体 系的整体稳定性。本发明的劲性支撑穹顶结构，可以通过张拉上层径向索来施加预应力。上层为形 状多样的索网，屋面可以铺设膜等柔性材料或者轻质的刚性板材，整个结构网格较少，通透 性好，可以满足建筑师对造型及通透性的要求。本发明的劲性支撑穹顶结构具有构造简单，传力明确合理，材料新颖，规格统一， 各向稳定性高，施工过程方便快捷等特点，能够充分发挥材料的强度，缩短工期。
图1本发明的立体轴侧图；图2本发明的结构立面图；图3本发明的结构平面图；图4本发明的下层支承体系轴侧图；图5本发明的结构剖面图；图中1_刚性环梁；2-竖向撑杆；3-斜拉杆；4-环向拉杆；5-斜向拉索；6_径向拉索。
具体实施例方式下面结合附图1-5具体说明本发明劲性支撑穹顶结构。实施例1 如图1-5所示，本发明包括刚性环梁1、竖向撑杆2、下层斜拉杆3、下层环向拉杆 4、上层斜拉索5、上层径向拉索6。结构网格划分形式为凯威特型，其平面形状为圆形或多 边形。竖向撑杆2为刚性受压构件，竖向撑杆2上端与上层索网结构节点连接，下端与环向 拉杆4以及下层斜拉杆3的节点连接。在所有的竖向撑杆当中，与上层六道径向索相连的 竖向撑杆2的上端与上层索网节点连接，上层径向索6穿过该节点形成滑动连接，这样在施 工张拉径向索施加预应力时，索力能够有效地传递到张拉的远端。竖向撑杆2的长度应保 证径向拉索6与竖向撑杆2的交角为锐角(最好在60°左右)。实施例2 本实施例与实施例1基本相同，只是结构的网格划分形式为利维型，其平面形状 为椭圆形。实施例3 本实施例与实施例1基本相同，只是结构的网格划分形式为肋环型，其平面形状为圆形。
权利要求
一种劲性支撑穹顶结构，其特征在于所述穹顶结构为上柔下刚索穹顶，包括上、下两部分，上层为空间索网结构，包括径向拉索(6)和斜向拉索(5)，下层是环向拉杆(4)、竖向撑杆(2)和斜拉杆(3)组成的支撑结构体系，这两部分在周边与最外环受压刚性环梁(1)连接形成应力回路；上层结构各个杆件为柔性的拉索，而下层支承结构体系所有杆件为刚性拉杆；其中，径向拉索(6)之间或径向拉索(6)和斜向拉索(5)构成上层索网结构的节点连接，竖向撑杆(2)为刚性构件承担压力，竖向撑杆(2)上端与上层索网结构的节点连接，下端与下层支撑结构体系环向拉杆(4)以及下层斜拉杆(3)的节点连接。
2.根据权利要求1所述的劲性支撑穹顶结构，其特征在于上层径向拉索(6)与竖向 撑杆(2)的交角为锐角。
3.根据权利要求1所述的劲性支撑穹顶结构，其特征在于上层空间索网结构为肋环 形网格或利维型网格或凯威特型网格。
4.根据权利要求3所述的劲性支撑穹顶结构，其特征在于上层空间索网结构的平面 形状为圆形或椭圆形或多边形。
5.根据权利要求1所述的劲性支撑穹顶结构，其特征在于穹顶的上层有六道径向拉 索(6)，将穹顶等分为六部分。
6.根据权利要求1所述的劲性支撑穹顶结构，其特征在于竖向撑杆(2)的上端与上 层索网节点连接，上层径向索(6)穿过该节点与竖向撑杆(2)形成滑动连接。
全文摘要
本发明涉及一种劲性支撑穹顶结构，为上柔下刚索穹顶，包括上、下两部分，上层为空间索网结构，包括径向拉索(6)和斜向拉索(5)，下层是环向拉杆(4)、竖向撑杆(2)和斜拉杆(3)组成的支撑结构体系，这两部分在周边与最外环受压刚性环梁(1)连接形成应力回路；上层结构各个杆件为柔性的拉索，而下层支承结构体系所有杆件为刚性拉杆；竖向撑杆(2)上端与上层索网结构的节点连接，下端与下层支撑结构体系环向拉杆(4)以及下层斜拉杆(3)的节点连接。本发明的劲性支撑穹顶结构承载能力强、稳定性高、跨度大、张拉过程简单快捷，大大降低施工难度，杆件规格统一、节点简洁，适用范围广。
文档编号E04B7/14GK101864806SQ20101019915
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者刘伟, 薛素铎 申请人:北京工业大学