一种带有天窗的索网组合结构的制作方法

本实用新型属于建筑工程领域，尤其涉及大跨度建筑中屋盖与天窗结合的构造。

背景技术：

索网结构是由柔性受拉索及其边缘构件所形成的承重结构，具有大跨度、小自重、省材料、易施工等优点。现有的索网结构仅仅作为建筑的屋盖，达到对下部空间的覆盖作用，既需要必要的额外竖向构件支承，又未能设置天窗完成屋盖的采光、通风和排烟作用，对大跨度建筑的能耗损失影响巨大。同时，现存的索网结构以单独的形式居多，对索网结构之间的组合缺少考虑。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种带有天窗的索网组合结构。其结构特性保障了自身的自支承，不需额外竖向构件的支撑，通过结构单元的灵活组合创造的天窗满足通风、采光的需求。

本实用新型解决问题所采用的基本技术方案为：索网组合结构由二个以上的索网结构单元组合构成；索网结构单元由刚性构件和柔性索网构成；刚性构件作为柔性索网的边界；柔性索网构成双曲率抛物面；相邻索网结构单元的刚性构件之间用多个连接杆间隔连接；连接杆围合形成的区域为天窗；刚性构件的端点为竖向支承点。

上述技术方案中，组合的各索网结构单元高度、平面尺寸相同，也可以有所变化。组合的方式可以是有间隔的，可以是接触的，也可以是交叠的。

上述技术方案中，索网组合结构的天窗位于组合的相邻索网结构单元的刚性构件之间。刚性构件之间的整个区域或局部区域均可设置天窗。天窗可以为固定式或者可开启式。

基于上述技术特征，由柔性索网构成的双曲率抛物面坡向刚性构件的端点，雨水的排水、集水装置设置在端点处。雨水汇集于此，利用导流管件将雨水转输至下部的雨水收集装置或直接排至室外，避免在顶部形成雨水滞留，同时实现雨水的收集和再利用。

基于上述技术特征，柔性索网的网格形状为多边形。索网结构单元的柔性索网分为承重索和稳定索，承重索承担屋面的自重和风压力，稳定索维持承重索的稳定和承担风吸力。索网网格形状为多边形。内部的索网张拉于周边的刚性构件上，其上可安装透光或者不透光的屋面材料，如膜、玻璃、木材、金属板等屋面材料。

基于上述技术特征，刚性构件为弧线形或折线形。索网结构单元的刚性构件是其内部柔性索网的支承体系，承担内部索网的张拉力。索网结构单元的刚性边界可以为三根以上的刚性构件围合而成，刚性构件的形状为折线形或弧线形。刚性构件的形式可以为桁架结构、钢筋混凝土结构、钢结构、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构。

本实用新型的有益效果为：

1.结构稳定性高：刚性构件承担了索网组合结构的内部张拉力，即索网结构单元的荷载通过承重索及稳定索传递至刚性构件，最终到达基础，保证了整个上部结构在多向荷载作用下的稳定性。

2.组合多样性：本实用新型提供了一种索网组合结构设计的新思路，在该原则的指导下可通过尺寸计算和荷载分析，设计出多种符合结构稳定性要求的索网结构单元，再经过变形和组合，呈现出多样化的结构形态。

3.材料适应性强：索网组合结构较轻，稳定性好，可与膜材料、玻璃材料组合形成丰富的屋面结构。

4.抗震性好：刚性构件自成一体，而索网组合结构可以提供一定程度的弹性缓冲，从而保证地震时结构单元具有理想的稳定性，表现出较高的抗震性。

附图说明

图1是索网组合结构的顶视平面节点详图。

图2是索网组合结构的正视立面节点详图。

图3是索网组合结构的三维模拟节点详图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。

如图1至图3所示，索网组合结构由两个以上的索网结构单元组合而成。索网结构单元由刚性构件1和柔性索网3组成。两个以上的索网结构单元通过连接杆2连接组合形成独立的结构单元。两个以上索网结构单元组合形成建筑结构整体。组合之后的结构也可与单个的索网结构单元或者其他形式的结构构件共同组成建筑结构整体。

索网结构单元由刚性构件1和柔性索网3组成。柔性索网3分为承重索和稳定索，承重索承担屋面自重和风压力，稳定索维持承重索稳定和承担风吸力，二者共同形成稳定的承重结构。通过控制承重索和稳定索的长度、预拉力的大小对索网进行找形，可寻找索网受力较为均匀、满足建筑造型和使用需要的索网形态。索网的网格结合建筑需要可设置为各种多边形。每片柔性索网3张拉于刚性构件1上。刚性构件1支承于大地或者其它可以作为上部结构基础的下部结构上。刚性构件1作为柔性索网3的支承边界，承受索网传递的沿索轴向的拉力，一般设计为弧线形压力拱较为经济。也可以结合建筑需要设计为直线、折线或者其它形状。

本实用新型的索网组合结构由两片以上的索网结构单元组合而成。在一个组合结构中，两片相邻索网结构单元的刚性构件1之间通过连接杆2连接，两个相邻的刚性构件1空间位置可为相互分隔、相互交错、接触搭接、上下错值方式，也可将两个相邻的刚性构件1合并成一根。整个组合结构中的刚性构件1通过连接杆2连接形成稳定的承重骨架，承受周边各片柔性索网3中拉索传递的张拉力。在一个组合结构中，连接杆2连接的区域可设置固定的或者可开启的天窗。天窗的区域根据建筑需要设置为连接杆2之间的整个区域或者局部区域，天窗的形式不受限制。

整个索网组合结构可由两个以上的索网结构单元组合形成，也可由索网结构单元与其他类型的结构构件共同组成。根据建筑不同部位造型及功能的需要，柔性索网3上可覆盖玻璃、膜透光的覆面材料，也可覆盖木材、金属板不透光的覆面材料。在这样的带有天窗的索网组合结构中凸出的部分是各个无柱空间，刚性构件的端点4最终成为接地点或支承点。在组合中刚性构件的推力自相平衡。本实用新型技术中的索网结构单元尺寸不限，索网结构单元下部的空间可以为周边开敞的空间，也可以结合围护墙体或者幕墙形成密闭空间，建筑功能不受本实用新型所述的组合限制。根据不同部位建筑功能的要求，本实用新型所述索网组合结构也可与其他类型的结构形式结合，以形成高低起伏、生动灵活的建筑造型。

另外，柔性索网构成双曲率抛物面，双曲率抛物面坡向刚性构件的端点，雨水能自然流向端点4处，雨水的排水、集水装置可设置在端点4处。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。