预应力索拉悬挑网格结构的制作方法

1.本实用新型属于建筑结构工程技术领域，特别涉及一种预应力索拉悬挑网格结构。


背景技术：

2.1863年，德国工程师施威德勒设计出了第一个网壳结构。随后在20世纪，网壳结构在发达国家迅速发展。新奥尔良超级穹顶体育馆是美国在网壳穹顶领域最具代表性的杰作，也是全球最大的穹顶建筑之一。建于1997年的名古屋体育馆是截止目前最大的单层球面网壳结构。坐落于加拿大多伦多的地标建筑
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天空穹顶体育馆，其屋顶随天气的变化可自由移动，此设计为世界首例。进入21 世纪，网壳结构在我国的发展突飞猛进，2000年建成的上海国际会议中心是典型的肋环形球面网壳，2007年建成的国家大剧院是北京的地标性建筑，成为当时国内外最大的穹顶结构之一，2019年建成的上海拉斐尔云廊是一道亮丽的风景线，为全长800米的自由曲面单层网壳结构，为当今世界上最长的网壳结构。
3.网壳结构的主要特点为受力合理、可跨越较大跨度、具有优美的建筑造型及结构形态，使得其在结构领域有非常广阔的发展空间。但网壳结构也存在其不足，网壳结构的杆件主要承受轴向的拉力及压力，抗弯性能较差，无法用于较大的悬挑结构，不利于实现当今时代多样化的建筑形体要求。


技术实现要素：

4.本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种在保持高受力效率的同时，可以克服网壳结构抗弯性能不足的预应力索拉悬挑网格结构。
5.本实用新型技术的技术方案是这样实现的：预应力索拉悬挑网格结构，其特征在于：包括刚性网壳、布置在刚性网壳上方的拉索组件，所述刚性网壳为上凸曲面网格结构，所述拉索组件紧贴于刚性网壳，所述拉索组件由若干上层拉索组成且每个上层拉索沿刚性网壳悬挑方向的杆件布置，所述拉索组件的上层拉索通过拉索节点与刚性网壳连接。
6.本实用新型所述的预应力索拉悬挑网格结构，其所述刚性网壳的网格形式为双向正交布置或三向布置且其中一个方向与悬挑方向相同。
7.本实用新型所述的预应力索拉悬挑网格结构，其所述拉索组件中的上层拉索沿刚性网壳悬挑方向的杆件平行布置，所述上层拉索的两端分别铰接锚固于相应刚性悬挑杆件的两端。
8.本实用新型所述的预应力索拉悬挑网格结构，其所述拉索节点采用低摩阻拉索节点，其包括第一滑轮以及耳板，所述第一滑轮通过第一销轴可转动地连接在设置于其两侧的耳板上，所述耳板固定连接在刚性网壳的上方，位于刚性网壳上方的上层拉索紧贴在对应的第一滑轮上方。
9.本实用新型所述的预应力索拉悬挑网格结构，其所述上层拉索给悬挑端点向上的力，所述悬挑端点为悬挑的最远端，所述上层拉索对应的中间节点仅受第一滑轮的摩擦力
以及第一滑轮对上层拉索向上的支承力。
10.本实用新型所述的预应力索拉悬挑网格结构，其在对应耳板的边缘处固定连接有盖板，所述第一滑轮置于对应耳板与盖板形成的腔体内，在所述盖板两侧设置有通孔，所述盖板两侧通孔形成的贯穿通路位于第一滑轮上方，所述位于刚性网壳上方的上层拉索分别穿过对应的通孔。
11.本实用新型所述的预应力索拉悬挑网格结构，其所述拉索节点采用高度可调拉索节点，其包括第二滑轮、内筒以及外筒，在所述内筒上设置有用于容纳第二滑轮的通槽，所述第二滑轮通过第二销轴可转动地连接在内筒内，所述内筒与外筒螺纹连接，所述外筒固定连接在刚性网壳的上方，位于刚性网壳上方的上层拉索紧贴在对应的第二滑轮上方。
12.本实用新型所述的预应力索拉悬挑网格结构，其所述内筒通过多组螺纹与外筒连接，并且通过改变内筒拧入外筒的圈数自由调节连接长度。
13.本实用新型将上凸型的单层网壳结构与预应力索组合在一起构成索拉索拉悬挑网格结构，通过对拉索组件施加预应力，沿索方向的预应力转化为沿网壳曲面径向向内的力，使悬挑结构产生向上的预拱及初始弯矩，在承受荷载时，拉索与网壳结构协同作用，大幅增加了此种悬挑结构的抗弯承载力，减小悬挑结构的挠度。
附图说明
14.图1是本实用新型中刚性网壳结构示意图。
15.图2是本实用新型中拉索组件结构示意图。
16.图3是本实用新型中拉索组件与刚性网壳连接的结构示意图。
17.图4是本实用新型中低摩阻拉索节点示意图。
18.图5是图4的主视图。
19.图6是图4的侧视图。
20.图7是本实用新型中低摩阻拉索节点的分解示意图。
21.图8是本实用新型中高度可调拉索节点的分解示意图。
22.图中标记：1为刚性网壳，2为上层拉索，3为低摩阻拉索节点，3a为第一滑轮，3b为耳板，3c为第一销轴，3d为盖板，3e为通孔，4a为第二滑轮，4b 为内筒，4c为外筒，4d为第二销轴，4e为通槽，4f为螺纹。
具体实施方式
23.下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
24.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定实用新型。
25.实施例1：
26.如图1至7所示，一种预应力索拉悬挑网格结构，包括刚性网壳1、布置在刚性网壳1上方的拉索组件，所述刚性网壳1为上凸曲面网格结构，所述刚性网壳1的网格形式为双向正交布置或三向布置且其中一个方向与悬挑方向相同，所述拉索组件紧贴于刚性网壳1，所述拉索组件由若干上层拉索2组成且每个上层拉索2沿刚性网壳1悬挑方向的杆件布置，所
述拉索组件的上层拉索2分别通过低摩阻拉索节点3与刚性网壳1连接。
27.如图3所示，所述拉索组件中的上层拉索2沿刚性网壳1的悬挑方向的杆件平行布置，所述上层拉索2的两端分别铰接锚固于相应刚性悬挑杆件的两端。通过对拉索组件施加预应力，沿索方向的预应力转化为沿网壳曲面径向向外的力，使悬挑结构产生向上的预拱及初始弯矩，在承受荷载时，拉索与网壳结构协同作用，大幅增加了此种悬挑结构的抗弯承载力,减小此种悬挑结构的挠度。
28.如图7所示，所述低摩阻拉索节点3包括第一滑轮3a以及耳板3b，所述第一滑轮3a通过第一销轴3c可转动的连接在设置于两侧的耳板3b上，所述耳板 3b固定连接在刚性网壳1上方，基于刚性网壳的上凸式结构设计，所述位于刚性网壳1上方的上层拉索2紧贴在对应的第一滑轮3a上方，上层拉索给悬挑端点向上的力，所述悬挑端点为悬挑的最远端，上层拉索对应的中间节点基本不受力，主要是滑轮的摩擦力以及滑轮对上层拉索向上的支承力。
29.其中，在对应耳板3b的边缘处固定连接有盖板3d，所述第一滑轮3a置于对应耳板3b与盖板3d形成的腔体内，在所述盖板3d两侧设置有通孔3e，所述位于刚性网壳1上方的上层拉索分别穿过对应的通孔3e，所述盖板3d可起到防止拉索滑动出耳板的作用，通过位于刚性网壳1上方的拉索2对刚性网壳1起到向上提拉的作用，而且在张拉过程中，由于滑轮可自由滑动，使节点的摩擦力很小，能够有效降低拉索预应力的损失。
30.实施例2：
31.实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：所述拉索组件的上层拉索 2分别通过高度可调拉索节点与刚性网壳1连接，所述高度可调拉索节点包括第二滑轮4a、内筒4b以及外筒4c，在所述内筒4b上设置有用于容纳第二滑轮4a 的通槽4e，所述第二滑轮4a通过第二销轴4d可转动地连接在内筒4b内，所述内筒4b通过多组螺纹4f与外筒4c连接，并且通过改变内筒4b拧入外筒4c的圈数自由调节连接长度，所述外筒4c固定连接在刚性网壳1的上方，位于刚性网壳1上方的上层拉索2紧贴在对应的第二滑轮4a上方。通过调节内筒与外筒的连接长度，从而对上层拉索的整体曲线形状进行调整，使得拉索在较优的结构受力形态下进行工作，在张拉过程中，由于第二滑轮可自由滑动，使节点的摩擦力很小，能够有效降低拉索预应力的损失，因此既保证了拉索与桁架的可靠连接，又可以实现拉索与桁架之间距离的自由调节。
32.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。