專利名稱：折板式索片結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑結(jié)構(gòu)，它是由上部圈梁，內(nèi)環(huán)梁，底部圈梁，脊索，谷索，環(huán)索組成的一種折板式索片結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
大跨度建筑結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于體育場(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓、會(huì)展大廳及大跨度工業(yè)廠房等重要公共建筑中。目前常用的結(jié)構(gòu)形式有(1)采用網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，一般有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、管桁架結(jié)構(gòu)；該類結(jié)構(gòu)在技術(shù)上較成熟，但桿件繁多，用鋼量大，建筑效果較差；(2)薄殼結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)一般為鋼筋砼結(jié)構(gòu)；現(xiàn)場(chǎng)支模澆搗，需要消耗大量模板，施工速度慢；(3)組合結(jié)構(gòu)，組合結(jié)構(gòu)形式眾多；常有桿、梁、索、膜和板等幾種類型的元素組合而成，如有索、桿、膜組成的索穹頂結(jié)構(gòu)，由索、桿、梁(桁架)組成的張弦梁結(jié)構(gòu)，桿、梁和板組成的組合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。上述這些結(jié)構(gòu)均為近期研究、開發(fā)和應(yīng)用的大跨度建筑結(jié)構(gòu)，適用于不同的建筑形式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種折板式索片結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)由受拉索、受壓圈梁組成，結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)潔，傳力明確，可充分發(fā)揮各種材料自身的特性。
它具有上部圈梁，內(nèi)環(huán)梁，底部圈梁，脊索一端與上部圈梁錨接，另一端與內(nèi)環(huán)梁連接，谷索一端與下部圈梁錨接，另一端與內(nèi)環(huán)梁連接，脊索和谷索之間由多道環(huán)索相連。結(jié)構(gòu)的上部圈梁標(biāo)高最高，內(nèi)環(huán)梁次之，底部圈梁最低；脊索，谷索，環(huán)索均為預(yù)應(yīng)力拉索；上部圈梁，底部圈梁，為可承受壓力的圈梁，內(nèi)環(huán)梁為可承受拉力的圈梁。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有的有益效果是1)自重輕。本結(jié)構(gòu)形式采用一種折板式索片結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要是高強(qiáng)度拉索，結(jié)構(gòu)自重輕。
2)充分發(fā)揮高強(qiáng)度材料的性能。本結(jié)構(gòu)可采用高強(qiáng)度拉索，承壓性能優(yōu)越的砼圈梁或鋼箱梁，可充分發(fā)揮這兩種材料各自的特性。
3)受力性能優(yōu)越。由于上部圈梁與下部圈梁之間存在高差，因此結(jié)構(gòu)無論承受向下荷載作用還是向上荷載作用，拉索始終處于受拉狀態(tài)。
4)排水方便。本結(jié)構(gòu)由于上部圈梁與下部圈梁之間有一高差，自然形成了有組織排水，使結(jié)構(gòu)與建筑構(gòu)造成為有機(jī)的統(tǒng)一。
5)形式豐富，適用性廣。本折板式索片結(jié)構(gòu)的形式可為圓形平面，也可為矩形平面或其它多邊形平面，因此可適用于各種平面的結(jié)構(gòu)屋蓋。
6)建筑效果好。由于本結(jié)構(gòu)構(gòu)成的構(gòu)件數(shù)遠(yuǎn)少于一般的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，因此給人們一種簡(jiǎn)潔明快的效果，克服了網(wǎng)格結(jié)構(gòu)感觀上桿件繁多零亂的弊端。
7)施工簡(jiǎn)單方便。由于結(jié)構(gòu)自重輕，腳手架量少；同時(shí)，該種結(jié)構(gòu)當(dāng)確定拉索原始長度(無應(yīng)力狀態(tài)的長度)后，將絕大部份拉索安裝到給定位置上，只需張拉其余小部份拉索即可形成結(jié)構(gòu)。


圖1是圓形平面折板式索片結(jié)構(gòu)平面示意圖；圖2是圓形平面折板式索片結(jié)構(gòu)立體示意圖；圖3是矩形平面折板式索片結(jié)構(gòu)平面示意圖；圖4矩形平面折板式索片結(jié)構(gòu)立體示意圖；圖5本發(fā)明在向上荷載作用下，結(jié)構(gòu)位移圖；圖6本發(fā)明在向上荷載作用下，各構(gòu)桿的應(yīng)力圖；圖7本發(fā)明在向下荷載作用下，結(jié)構(gòu)位移圖；圖8本發(fā)明在向下荷載作用下，各構(gòu)桿的應(yīng)力圖。
具體實(shí)施例方式
折板式索片結(jié)構(gòu)具有上部圈梁1，內(nèi)環(huán)梁2，底部圈梁3，脊索4一端與上部圈梁1錨接，另一端與內(nèi)環(huán)梁2連接，谷索5一端與下部圈梁3錨接，另一端與內(nèi)環(huán)梁2連接，脊索4和谷索5之間由多道環(huán)索6相連；上部圈梁1標(biāo)高最高，內(nèi)環(huán)梁2次之，底部圈梁3最低；上部圈梁1設(shè)置在底部圈梁3的外側(cè)；脊索4，谷索5，環(huán)索6均為預(yù)應(yīng)力拉索；上部圈梁1，底部圈梁3，為可受承壓力的圈梁；內(nèi)環(huán)梁2為可承受拉力的圈梁。
折板式索片結(jié)構(gòu)由不同強(qiáng)度的材料組合而成。上部圈梁，底部圈梁為受壓圈梁，可利用下部結(jié)構(gòu)柱頂圈梁，一般為鋼筋砼梁，剛度大，受壓性能好，施工也方便，脊索和谷索的錨板可固定在該梁上，張拉操作空間寬敞，操作方便。內(nèi)環(huán)梁為一受拉圈梁，可用鋼環(huán)梁，也可采用高強(qiáng)度拉索，則更輕巧。脊索兩端分別與上部圈梁和內(nèi)環(huán)梁連接，谷索的兩端分別與下部圈梁和內(nèi)環(huán)梁連接，脊索和谷索之間用多道環(huán)索拉接。拉索施工時(shí)，首先要確定其零應(yīng)力狀態(tài)下的長度，加工索頭和錨具(索與索連接，索與梁連接的節(jié)點(diǎn)已有許多形式可選擇)，其次是掛索，將大部分索與圈梁連接好，并準(zhǔn)確定位，此時(shí)，結(jié)構(gòu)仍處于無應(yīng)力狀態(tài)，當(dāng)余下的小部分索張拉到位時(shí)，結(jié)構(gòu)成形并具有剛度，可承受外部荷載作用，環(huán)索與脊索和谷索之間的連接可采用可調(diào)節(jié)索，連接和調(diào)整方便。
結(jié)構(gòu)尺寸的選擇。上部圈梁與底部圈梁之間的高差可取結(jié)構(gòu)短向跨度的1/12～1/18，相鄰脊索與谷索的水平間距取短向跨度1/15左右為宜。圈梁和拉索的截面尺寸應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸及外荷載的大小，具體計(jì)算確定。下面給出一具體算例。
例某結(jié)構(gòu)為一圓形平屋蓋，現(xiàn)采用上部圈梁直徑為20m，內(nèi)環(huán)梁直徑4m，底部圈梁直徑18m的折板式索片結(jié)構(gòu)。內(nèi)環(huán)梁與上部和底部圈的高差分別為0.5m，1.0m。脊索、谷索、環(huán)索截面積均為0.007258m2，內(nèi)環(huán)梁截面積為0.058064m2，彈性模量1.8×1011MPa，抗拉強(qiáng)度1570MPa。脊索初應(yīng)變0.001，谷索初應(yīng)變0.01，上部及底部均為鋼筋砼圈梁，截面尺寸250mm×400mm。作用有均布荷載0.5kN/m2及計(jì)算機(jī)自動(dòng)形成的結(jié)構(gòu)自重。計(jì)算結(jié)果見附圖。圖中可見，結(jié)構(gòu)最大豎向撓度為46mm，拉索中的最大應(yīng)力為792MPa，均能滿足現(xiàn)行規(guī)程要求。
從上可見，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式是成立的，傳力路徑明確，該結(jié)構(gòu)是切實(shí)可行的。
權(quán)利要求
1.一種折板式索片結(jié)構(gòu)其特征在于，它具有上部圈梁(1)，內(nèi)環(huán)梁(2)，底部圈梁(3)，脊索(4)一端與上部圈梁(1)錨接，另一端與內(nèi)環(huán)梁(2)連接，谷索(5)一端與下部圈梁(3)錨接，另一端與內(nèi)環(huán)梁(2)連接，脊索(4)和谷索(5)之間由多道環(huán)索(6)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種折板式索片結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的上部圈梁(1)標(biāo)高最高，內(nèi)環(huán)梁(2)次之，底部圈梁(3)最低。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種折板式索片結(jié)構(gòu)，其特征在于，上部圈梁(1)設(shè)置在底部圈梁(3)的外側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種折板式索片結(jié)構(gòu)，其特征在于，脊索(4)，谷索(5)，環(huán)索(6)均為預(yù)應(yīng)力拉索。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種折板式索片結(jié)構(gòu)，其特征在于，上部圈梁(1)，底部圈梁(3)，為可受承壓力的圈梁，內(nèi)環(huán)梁(2)為可承受拉力的圈梁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種折板式索片結(jié)構(gòu)，其特征在于，相鄰脊索與谷索之間形成片狀折面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種折板式索片結(jié)構(gòu)。它具有上部圈梁，內(nèi)環(huán)梁，底部圈梁，以及脊索、谷索和環(huán)索組成。脊索一端與上部圈梁錨接，另一端與內(nèi)環(huán)梁連接；谷索一端與下部圈梁錨接，另一端與內(nèi)環(huán)梁連接；脊索和谷索之間由多道環(huán)索相連，上部圈梁標(biāo)高最高，內(nèi)環(huán)梁次之，底部圈梁最低。脊索，谷索，環(huán)索均為預(yù)應(yīng)力拉索；上部圈梁，底部圈梁，為可受承壓力的圈梁；內(nèi)環(huán)梁為可承受拉力的圈梁。相鄰脊索與谷索之間形成片狀折面。本折板式索片結(jié)構(gòu)受力性能優(yōu)越，可充分發(fā)揮各種材料的強(qiáng)度，同時(shí)形式豐富，結(jié)構(gòu)構(gòu)件少，使建筑具有簡(jiǎn)潔明快的效果，其有組織的自然排水功能，使結(jié)構(gòu)與建筑構(gòu)造成為有機(jī)的統(tǒng)一。
文檔編號(hào)E04B7/14GK1861948SQ200610049208
公開日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2006年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月23日
發(fā)明者高博青, 劉福祺 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)