一种承重索交叉布置的肋环型交叉索承网壳结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种承重索交叉布置的肋环型交叉索承网壳结构，该结构包括肋环型单层网壳、承重索、撑杆和下部支承；该肋环型交叉索承网壳结构为一中央大开口的圆环状结构；该肋环型交叉索承网壳结构的上部包括肋环型单层网壳、承重索、撑杆；肋环型单层网壳、承重索、撑杆组成的肋环型交叉索承网壳结构的上部置于下部支承；承重索中各条索相互协调、共同工作，当承重索局部发生破断时，可有效阻止连续性倒塌发生，保证了建筑结构的安全性；各条承重索相互交叉，彼此提供面外约束力，可相互维持面外稳定，不需要额外的面外约束构件，从而实现了钢材节省，并且增大了承载力。
【专利说明】—种承重索交叉布置的肋环型交叉索承网壳结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及大跨度索承网壳屋盖结构领域，具体涉及一种承重索交叉布置的肋环型交叉索承网壳结构。
【背景技术】
[0002]随着社会主义现代化建设的不断进步，社会生活有了显著提高，大型的公共活动空间如体育场馆建筑、会展中心建筑、交通站房建筑等的需求与日俱增。北京奥运会、上海世博会、广州亚运会等大型赛事的举办，新建或改扩建了一大批场馆建筑，这进一步带动了大跨度空间结构体系的创新。大跨度空间建筑往往是一个区域的地标性建筑，因此不仅要将安全、经济等作为结构设计的目标，更重要的是把结构的美表现出来，实现力与美的结合。近年来，大跨度索承网壳结构在国内外的体育场馆建设中应用较多，源于索承结构刚柔相济的特点。结构的下部采用了高强度拉索，保证结构刚度的同时降低了用钢量；上部采用了网壳结构，造型美观、经济合理。
[0003]索承网壳结构是一种刚柔相济的组合结构，因其跨越空间能力强、用钢量低、可靠性好等因素，在体育场馆等公共建筑中应用广泛。原有的索承网壳结构的不足之处主要在于结构的抗倒塌能力较弱。原有的索承网壳结构的下层部分依靠环索将斜索和撑杆联系在一起，并通过张拉环索使结构获得足够的刚度和承载力。相关研究表明环索是明显的敏感构件，当环索发生局部破断时，会导致连接于环索的所有斜索和撑杆发生预应力松弛，支承索系无法为结构提供足够的承载力，结构刚度下降明显，甚至导致结构整体垮塌。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于完善以上不足，提出一种适用于中间开敞周边布置罩棚的体育场等建筑的肋环型索承网壳结构；该结构最主要的特征在于下层承重索相互交叉，协同工作，提高了结构的整体性；每条承重索的两端直接支承于肋环型网壳的最外圈节点，荷载传递简洁、直接，下部支撑索系不再依赖环索，没有明显的敏感构件；每根撑杆的下节点处均有两条承重索通过，这时结构具备了更多的荷载传递路径，即使某一根索因故退出工作，余下索可以继续发挥承载能力，结构不容易发生整体垮塌。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种承重索交叉布置的肋环型交叉索承网壳结构，该结构包括肋环型单层网壳、承重索、撑杆和下部支承。
[0006]该肋环型交叉索承网壳结构为一中央大开口的圆环状结构；该肋环型交叉索承网壳结构的上部包括肋环型单层网壳、承重索、撑杆；承重索中每条索的两端连接在肋环型单层网壳的不同的最外环接点，各条承重索以圆环的圆心为中心，对称分布并依次相互交叉；在承重索的每个交叉位置均设有撑杆，撑杆上端连接环型单层网壳，撑杆下端连接承重索的交叉节点；肋环型单层网壳、承重索、撑杆组成的肋环型交叉索承网壳结构的上部置于下部支承。
[0007]所述肋环型单层网壳由径向和环向两种杆件组合而成，杆件可采用圆钢管、方钢管，肋环型单层网壳中所有杆件节点均为刚性连接。
[0008]所述下部支承可以为支撑柱、墙体；下部支承与肋环型单层网壳、承重索、撑杆组成的肋环型交叉索承网壳结构的上部可以为铰接或刚接；肋环型单层网壳的作用是为上部铺设屋面板提供支撑；下部支承的作用是承受肋环型单层网壳、承重索、撑杆组成的肋环型交叉索承网壳结构的上部传递的重力方向载荷；撑杆的作用是将肋环型单层网壳的部分载荷传递给承重索；承重索的作用施加预应力将撑杆的载荷传递至承重索与肋环型单层网壳的连接节点处；肋环型单层网壳对下部支承有沿圆环直径向外的水平推力作用，承重索对承重索与肋环型单层网壳的连接节点有沿圆环直径向内的水平拉力作用；以此，实现向外的水平推力与向内的水平拉力相互抵消，从而减轻下部支承的负担。
[0009]与现有技术相比，本发明具有如下有益特征。
[0010]1、承重索中各条索相互协调、共同工作，当承重索局部发生破断时，其余完好的承重索会充当备用载荷传递路径，从而有效地阻止连续性倒塌发生，保证了建筑结构的安全性。
[0011]2、各条承重索相互交叉，彼此提供面外约束力，可相互维持面外稳定，不需要额外的面外约束构件，从而实现了钢材节省。
[0012]3、通过对各条承重索施加预应力，通过撑杆为肋环型单层网壳提供支持力，增大了承载力。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1肋环型交叉索承网壳结构轴测图
[0014]图2肋环型交叉索承网壳的上部正视图
[0015]图3上部肋环型网壳俯视图
[0016]图4承重索和撑杆布置图
[0017]图中:1、肋环型单层网壳，2、撑杆，3、承重索，4、下部支承。
【具体实施方式】
[0018]如图1、图2、图3、图4所示，一种承重索交叉布置的肋环型交叉索承网壳结构，该结构包括肋环型单层网壳1、承重索3、撑杆2和下部支承4。
[0019]该肋环型交叉索承网壳结构为一中央大开口的圆环状结构；该肋环型交叉索承网壳结构的上部包括肋环型单层网壳1、承重索3、撑杆2 ;承重索3中每条索的两端连接在肋环型单层网壳I的不同的最外环接点，各条承重索3以圆环的圆心为中心，对称分布并依次相互交叉；在承重索3的每个交叉位置均设有撑杆2，撑杆2上端连接环型单层网壳1，撑杆2下端连接承重索3的交叉节点；肋环型单层网壳1、承重索3、撑杆2组成的肋环型交叉索承网壳结构的上部置于下部支承4。
[0020]所述肋环型单层网壳I由径向和环向两种杆件组合而成，杆件可采用圆钢管、方钢管，肋环型单层网壳I中所有杆件节点均为刚性连接。
[0021]所述下部支承4可以为支撑柱、墙体；下部支承4与肋环型单层网壳1、承重索3、撑杆2组成的肋环型交叉索承网壳结构的上部可以为铰接或刚接。
[0022]肋环型单层网壳I的作用是为上部铺设屋面板提供支撑。[0023]下部支承4的作用是承受肋环型单层网壳1、承重索3、撑杆2组成的肋环型交叉索承网壳结构的上部传递的重力方向载荷。
[0024]撑杆2的作用是将肋环型单层网壳I的部分载荷传递给承重索3。
[0025]承重索3的作用施加预应力将撑杆2的载荷传递至承重索3与肋环型单层网壳I的连接节点处；
[0026]肋环型单层网壳I对下部支承4有沿圆环直径向外的水平推力作用，承重索3对承重索3与肋环型单层网壳I的连接节点有沿圆环直径向内的水平拉力作用；以此，实现向外的水平推力与向内的水平拉力相互抵消，从而减轻下部支承4的负担。
【权利要求】
1.一种承重索交叉布置的肋环型交叉索承网壳结构，其特征在于:该结构包括肋环型单层网壳(I)、承重索(3)、撑杆(2)和下部支承(4)； 该肋环型交叉索承网壳结构为一中央大开口的圆环状结构；该肋环型交叉索承网壳结构的上部包括肋环型单层网壳(I)、承重索(3)、撑杆(2);承重索(3)中每条索的两端连接在肋环型单层网壳(I)的不同的最外环接点，各条承重索(3)以圆环的圆心为中心，对称分布并依次相互交叉；在承重索(3)的每个交叉位置均设有撑杆(2)，撑杆(2)上端连接环型单层网壳(1)，撑杆(2)下端连接承重索(3)的交叉节点；肋环型单层网壳(I)、承重索(3)、撑杆(2)组成的肋环型交叉索承网壳结构的上部置于下部支承(4)。
2.根据权利要求1所述的一种承重索交叉布置的肋环型交叉索承网壳结构，其特征在于:所述肋环型单层网壳(I)由径向和环向两种杆件组合而成，杆件可采用圆钢管、方钢管，肋环型单层网壳(I)中所有杆件节点均为刚性连接； 所述下部支承(4)可以为支撑柱、墙体；下部支承(4)与肋环型单层网壳(I)、承重索(3)、撑杆(2)组成的肋环型交叉索承网壳结构的上部可以为铰接或刚接； 肋环型单层网壳(I)的作用是为上部铺设屋面板提供支撑； 撑杆(2)的作用是将肋环型单层网壳(I)的部分载荷传递给承重索(3)； 承重索(3)的作用施加预应力将撑杆(2)的载荷传递至承重索(3)与肋环型单层网壳(O的连接节点处。
【文档编号】E04B1/342GK103758209SQ201410012822
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】刘人杰, 薛素铎, 李雄彦, 巩同川 申请人:北京工业大学