專利名稱：矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和矩形平面弦支穹頂?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大跨度建筑的屋頂蓋結(jié)構(gòu)，特別是一種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和在網(wǎng)殼 結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上引入拉索和撐桿兩種構(gòu)件并按照特定方式組合而成的雜交空間結(jié) 構(gòu)——弦支穹頂。
技術(shù)背景隨著大跨度建筑的逐漸增多和其跨度及規(guī)模的逐漸增大，大跨度建筑的屋 蓋也涌現(xiàn)出了許多種新的空間結(jié)構(gòu)形式，其中，單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)美觀、 施工簡(jiǎn)單和受力合理等優(yōu)點(diǎn)而得以推廣。目前已經(jīng)提出的單層網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)形式 有單層球面網(wǎng)殼、單層柱面網(wǎng)殼、單層橢球面網(wǎng)殼、單層旋轉(zhuǎn)拋物面網(wǎng)殼、單 層旋轉(zhuǎn)雙曲面網(wǎng)殼、單層圓錐面網(wǎng)殼、單層橢圓拋物面網(wǎng)殼、單層雙曲拋物面 網(wǎng)殼、單層扭曲面網(wǎng)殼、單層四角錐網(wǎng)殼等十種，在具體應(yīng)用時(shí)，可以根據(jù)建筑功能的布置選用適宜的空間結(jié)構(gòu)形式；盡管如此，在設(shè)計(jì)大跨度建筑時(shí)，設(shè) 計(jì)者仍然感覺(jué)到現(xiàn)有的屋蓋結(jié)構(gòu)形式的選擇余地有限，無(wú)法滿足日益發(fā)展的對(duì) 建筑功能和建筑造型新穎、多樣化的需求。另外，上述單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)也有它的不足之處，如存在對(duì)初始幾何缺陷敏感、 整體剛度差等缺點(diǎn)，因此這種空間結(jié)構(gòu)僅適宜在中小跨度的建筑中應(yīng)用。為了 提高單層網(wǎng)殼跨越大跨度的能力，使其在大跨度建筑中能得到應(yīng)用，對(duì)其進(jìn)行 了改進(jìn)，即用張拉整體的概念來(lái)加強(qiáng)單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，從而形成了一種新的空間 結(jié)構(gòu)形式——弦支穹頂，這是近年來(lái)被提出并得到應(yīng)用的一種優(yōu)秀的空間結(jié)構(gòu)。然而，截至目前，所提出的弦支穹頂都是以單層球面網(wǎng)殼為基礎(chǔ)，即在網(wǎng) 殼的下面增設(shè)撐桿和拉索，然后對(duì)拉索施加預(yù)應(yīng)力，使單層球面網(wǎng)殼、撐桿和 拉索合而為一，形成一個(gè)整體受力結(jié)構(gòu)，從而提高單層球面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性和結(jié) 構(gòu)剛度，增大單層球面網(wǎng)殼的建造跨度，這與張弦梁的工作原理相似，可以看 作是由張弦梁結(jié)構(gòu)發(fā)展而來(lái)的，是張弦梁結(jié)構(gòu)在三維空間內(nèi)的拓展。張弦梁結(jié) 構(gòu)的工作原理是將簡(jiǎn)支梁的彎矩轉(zhuǎn)化為拉索和撐桿的軸向力，從而改善結(jié)構(gòu)的 受力性能，提高結(jié)構(gòu)的剛度和跨度，當(dāng)把拉索和撐桿布置在簡(jiǎn)支梁的彎矩圖內(nèi)， 即張弦梁的下弦索與簡(jiǎn)支梁彎矩圖相似時(shí)，把彎矩轉(zhuǎn)化為拉索和撐桿的軸向力， 梁的彎矩變小，結(jié)構(gòu)以承受軸向力為主，圖5所示為簡(jiǎn)支梁在均布荷載下的彎 矩圖，圖6所示為張弦梁結(jié)構(gòu)中索的布置圖示意圖。在實(shí)踐中，單層球面網(wǎng)殼弦支穹頂被廣泛地應(yīng)用于圓形或橢圓形平面的建 筑中，對(duì)于矩形平面的大跨度建筑卻不適用，因此，目前僅有的球面網(wǎng)殼形式的弦支穹頂結(jié)構(gòu)同樣無(wú)法滿足日益發(fā)展的對(duì)建筑功能和建筑造型新穎、多樣化的需求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明的另一 目的是提供一種矩形平面弦支穹頂結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)上述第一個(gè)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，包 括一組中心在一條垂線上的、并且依次高低錯(cuò)落布設(shè)的、且其對(duì)角線依次增大的 相似矩形環(huán)梁，每一矩形環(huán)梁由環(huán)向桿依次首尾連接而成，相鄰兩個(gè)矩形環(huán)梁的 同相位的頂點(diǎn)之間連接有頂點(diǎn)連桿，相鄰矩形環(huán)梁的梁邊之間設(shè)有邊間連桿，邊 間連桿的兩端分別剛結(jié)連接于該相鄰梁邊中環(huán)向桿的節(jié)點(diǎn)上；位于網(wǎng)殼中心的矩形環(huán)梁對(duì)角跨設(shè)有兩根中心連桿，兩根中心連桿在交匯處形成中心節(jié)點(diǎn)。上述矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中，由中心連桿和中央矩形環(huán)梁的環(huán)向桿、由頂點(diǎn) 連桿、邊間連桿和其他矩形環(huán)梁的環(huán)向桿共同組合構(gòu)成三角形網(wǎng)格，該網(wǎng)格的 外表面由頂點(diǎn)連桿和中心連桿劃分成的四個(gè)區(qū)域均為弧面。為實(shí)現(xiàn)第二個(gè)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案矩形平面弦支穹頂，包括矩 形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和張拉支撐結(jié)構(gòu)，矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)包括一組中心在一條垂線上 的、并且依次高低錯(cuò)落布設(shè)的、且其對(duì)角線依次增大的相似矩形環(huán)梁，每一矩形 環(huán)梁由環(huán)向桿依次首尾連接而成，相鄰兩個(gè)矩形環(huán)梁的同相位的頂點(diǎn)之間連接有 頂點(diǎn)連桿，相鄰矩形環(huán)梁的梁邊之間設(shè)有邊間連桿，邊間連桿的兩端分別連接于 該相鄰梁邊中環(huán)向桿的節(jié)點(diǎn)上；位于網(wǎng)殼中心的矩形環(huán)梁對(duì)角跨設(shè)有兩根中心連 桿，兩根中心連桿在交匯處形成中心節(jié)點(diǎn)；張拉支撐結(jié)構(gòu)包括一組張拉后中心在 一條垂線上的、且其對(duì)角線依次增大的矩形環(huán)拉索和兩根對(duì)角拉索，矩形環(huán)拉索 與所述矩形環(huán)梁相應(yīng)，對(duì)角拉索位于矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)相應(yīng)對(duì)角線所在的垂面內(nèi)； 對(duì)角拉索的兩端與位于邊緣的矩形環(huán)梁的頂點(diǎn)相接，在兩根對(duì)角拉索的交接點(diǎn)與 矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的中心節(jié)點(diǎn)之間設(shè)有中心撐桿，在矩形環(huán)拉索與對(duì)角拉索相交 處的節(jié)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的矩形環(huán)梁的頂點(diǎn)之間設(shè)有節(jié)點(diǎn)撐桿；在對(duì)角拉索和矩形環(huán)拉索 內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力后，矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和張拉支撐結(jié)構(gòu)形成整體受力結(jié)構(gòu)。上述矩形平面弦支穹頂中，由中心連桿和中央矩形環(huán)梁的環(huán)向桿、由頂點(diǎn) 連桿、邊間連桿和其他矩形環(huán)梁的環(huán)向桿共同組合構(gòu)成三角形網(wǎng)格，該網(wǎng)格的 外表面由頂點(diǎn)連桿和中心連桿劃分成的四個(gè)區(qū)域均為弧面。所述張拉支撐結(jié)構(gòu)在矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的下方與網(wǎng)殼相連接。所述張拉支撐結(jié)構(gòu)的對(duì)角拉索呈兩端和中心底的波浪形，對(duì)角拉索的中心低 凹部分位于矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的下方，對(duì)角拉索的其余部分位于矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的上方。矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是一種全新的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式，由于其平面為矩形，所以非 常適用于矩形平面結(jié)構(gòu)的建筑，從而使屋蓋和屋體產(chǎn)生協(xié)調(diào)統(tǒng)一的美感。該結(jié)構(gòu) 中，所有的環(huán)向桿總共只有兩種幾何長(zhǎng)度尺寸(當(dāng)結(jié)構(gòu)為正方形時(shí)，所有的環(huán)向 桿都等長(zhǎng))，而處于同一層內(nèi)的邊間連桿的長(zhǎng)度也相等，由此該結(jié)構(gòu)的桿件規(guī)格 較少，有利于加工制作和網(wǎng)殼的組裝；另外，由于該結(jié)構(gòu)中央只有兩根中心連桿交接，且邊緣矩形環(huán)梁的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上是四根桿件相連，其余每個(gè)節(jié)點(diǎn)上是六根桿 件相連，可見(jiàn)該結(jié)構(gòu)中與每個(gè)節(jié)點(diǎn)相連的桿件數(shù)量少，連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工容易。 矩形平面弦支穹頂是在矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上引入張拉支撐結(jié)構(gòu)而形 成的一種新的弦支穹頂，其中高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力拉索的引入使矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的鋼材強(qiáng)度的利用更加充分；通過(guò)對(duì)拉索施加預(yù)應(yīng)力，撐桿對(duì)網(wǎng)殼產(chǎn)生反變形以 形成彈性支撐，從而使整個(gè)弦支穹頂?shù)臈U件內(nèi)力和變形減小，起到了調(diào)整體系 內(nèi)力分布、降低內(nèi)力幅值的作用，使結(jié)構(gòu)整體的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性有了顯著 的改善，使增大網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的建造跨度成為可能。矩形平面弦支穹頂在力學(xué)上最明顯的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，結(jié)構(gòu)對(duì)邊界約束要求降 低。在結(jié)構(gòu)受外來(lái)荷載作用時(shí)，內(nèi)力通過(guò)網(wǎng)殼、撐桿傳給對(duì)角拉索，由對(duì)角拉 索承擔(dān)外荷載對(duì)網(wǎng)殼產(chǎn)生的外推力，從而不會(huì)對(duì)邊緣構(gòu)件產(chǎn)生水平推力，整體 結(jié)構(gòu)形成自平衡體系。另外，由于本發(fā)明弦支穹頂中的一部分拉索和撐桿布置在網(wǎng)殼的外部，這 種布置方式是與拱形梁在均布荷載下的彎矩圖相應(yīng)。拱形梁在均布荷載下的變 形曲線圖和彎矩圖如圖7、圖8所示，圖7中虛線所示為變形曲線，拱結(jié)構(gòu)引 入拉索和撐桿的合理布置圖如圖9所示，從圖9中可看出，其拉索、撐桿的布 置與彎矩圖相似，張緊拉索后，預(yù)應(yīng)力通過(guò)撐桿使拱產(chǎn)生與使用荷載作用相反 的位移，對(duì)拱形成支撐，從而部分抵消了外荷載的作用，減小拱變形，提高拱 剛度。因此，本發(fā)明中將部分拉索和撐桿布置在網(wǎng)殼的外部更加科學(xué)合理，這 種布置方式與目前單純上下層結(jié)構(gòu)的球面弦支穹頂相比，在同樣跨度、同樣用 鋼量的前提下，本發(fā)明可使結(jié)構(gòu)的整體剛度得到有效地提高，通過(guò)對(duì)相同尺寸 相同荷載條件下的矩形平面網(wǎng)殼設(shè)計(jì)方案、本發(fā)明弦支穹頂技術(shù)方案和目前所 提出的弦支穹頂方案的比較，對(duì)這三種方案進(jìn)行穩(wěn)定性分析，得到各結(jié)構(gòu)的穩(wěn) 定承載能力曲線圖，根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，本發(fā)明所提出的弦支穹頂結(jié)構(gòu)的極限 承載力為68.8 kN/ m2，比目前所提出的弦支穹頂?shù)某休d能力提高約10.3%，具 體見(jiàn)圖16所示，圖中，曲線A是本發(fā)明矩形平面弦支穹頂?shù)某休d能力曲線，曲 線B是單層球面網(wǎng)殼弦支穹頂?shù)某休d能力曲線，曲線C是本發(fā)明單層矩形平網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的承載能力曲線。另外，將一部分拉索和撐桿布置在網(wǎng)殼的外部，還 使得網(wǎng)殼的內(nèi)部變得簡(jiǎn)潔清晰，建筑效果更加美觀。矩形平面弦支穹頂結(jié)構(gòu)中，由于矩形平面網(wǎng)殼本身具有一定的剛度，在施 工時(shí)可以作為支架使用，同時(shí)，拉索可以簡(jiǎn)單地通過(guò)調(diào)節(jié)撐桿長(zhǎng)度或?qū)抢?長(zhǎng)度而獲得張拉，這些因素都使得施工簡(jiǎn)單易行、方便操作，并且大大降低了 施工成本。矩形平面弦支穹頂?shù)奈菝娌牧细菀着c剛性材料相匹配，因此其屋 面覆蓋材料可以采用剛性材料，與膜材料等柔性屋面材料相比，剛性屋面材料 具有建筑造價(jià)低、施工連接工藝成熟和保溫遮陽(yáng)性能相對(duì)較好等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)平面圖；圖2為矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)正立面圖；圖3為矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)側(cè)立面圖；圖4為矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖；圖5為簡(jiǎn)支梁在均布荷載下的彎矩圖；圖6為張弦梁的拉索和撐桿布置圖；圖7為拱在均布荷載下的變形曲線圖；圖8為拱在均布荷載下的彎矩圖；圖9為拱結(jié)構(gòu)引入拉索和撐桿的合理布置圖；圖IO為矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中引入的張拉支撐結(jié)構(gòu)的示意圖；圖11為矩形平面弦支穹頂平面圖；圖12為矩形平面弦支穹頂正立面圖；圖13為矩形平面弦支穹頂側(cè)立面圖；圖14為矩形平面弦支穹頂剖面圖；圖15為矩形平面弦支穹頂軸測(cè)圖；圖16為三種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定極限承載力的比較圖。
具體實(shí)施方式
圖1-圖4所示的矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，包括一組中心在一條垂線上的、并 且依次高低錯(cuò)落布設(shè)的、且其對(duì)角線依次增大的相似矩形環(huán)梁l，每一矩形環(huán) 梁均由環(huán)向桿2依次首尾連接而成，相鄰兩個(gè)矩形環(huán)梁的同相位的頂點(diǎn)之間連 接有頂點(diǎn)連桿4，相鄰矩形環(huán)梁的梁邊之間設(shè)有邊間連桿3，邊間連桿3的兩 端分別剛性連接于該相鄰梁邊中環(huán)向桿2的節(jié)點(diǎn)上；位于網(wǎng)殼中心的矩形環(huán)梁 5對(duì)角跨設(shè)有兩根中心連桿6，兩根中心連桿6在交匯處形成中心節(jié)點(diǎn)；由中 心連桿6和中央矩形環(huán)梁的環(huán)向桿、由頂點(diǎn)連桿4、邊間連桿3和其他矩形環(huán)梁的環(huán)向桿共同組合構(gòu)成三角形網(wǎng)格，該網(wǎng)格的外表面由頂點(diǎn)連桿4和中心連 桿6劃分成的四個(gè)區(qū)域均為弧面。圖1中的圓點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)，圖中僅示意出了一個(gè) 區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，其他區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)省略。圖10-圖15所示的矩形平面弦支穹頂，是在上述矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的基 礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，包括上述的矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和張拉支撐結(jié)構(gòu)， 見(jiàn)圖10，張拉支撐結(jié)構(gòu)包括一組張拉后中心在一條垂線上的、且其對(duì)角線依 次增大的矩形環(huán)拉索7和交接點(diǎn)位于該垂線上的兩根相交的對(duì)角拉索8，矩形 環(huán)拉索7的形狀和大小與網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的矩形環(huán)梁1相匹配，對(duì)角拉索8位于矩形 平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)相應(yīng)對(duì)角線所在的垂面內(nèi)，與矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的對(duì)角線對(duì)應(yīng)， 矩形環(huán)拉索7與對(duì)角拉索8相交處形成節(jié)點(diǎn)。對(duì)角拉索8呈兩端和中心底的波 浪形，對(duì)角拉索的中心低凹部分位于矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的下方，對(duì)角拉索的其余 部分位于矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的上方；對(duì)角拉索8的兩端與位于邊緣的矩形環(huán)梁 的頂點(diǎn)相接，在兩根對(duì)角拉索8的交接點(diǎn)與矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的中心節(jié)點(diǎn)之間 設(shè)有中心撐桿9，在矩形環(huán)拉索7與對(duì)角拉索8的節(jié)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的矩形環(huán)梁的頂 點(diǎn)之間設(shè)有節(jié)點(diǎn)撐桿10，具體見(jiàn)圖10、圖14和圖15。在對(duì)角拉索8和矩形 環(huán)拉索7內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力后，通過(guò)撐桿對(duì)矩形平面網(wǎng)殼形成支撐，矩形平面網(wǎng)殼 結(jié)構(gòu)和張拉支撐結(jié)構(gòu)便成為一個(gè)整體受力結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，上述結(jié)構(gòu)中，假如將張 拉支撐結(jié)構(gòu)總體設(shè)置在矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的下方與網(wǎng)殼相連接，也可成為一種 可實(shí)施的技術(shù)方案，但這種布置方式與穹的彎矩不相符，其獲得的剛度不如交 叉布置獲得的剛度大。矩形平面弦支穹頂在施工時(shí)，首先安裝矩形平面網(wǎng)殼，由于網(wǎng)殼本身是幾 何不變體系，具有一定的強(qiáng)度和剛度，可以作為拉索施工時(shí)的支架；拉索施工 時(shí)，首先要確定其零應(yīng)力狀態(tài)下的長(zhǎng)度，加工索頭和錨具(拉索與撐桿連接、 拉索與梁連接的節(jié)點(diǎn)目前有許多種形式可選擇)，其次是掛索，將大部分索與 網(wǎng)殼以及撐桿連接好，并準(zhǔn)確定位，此時(shí)，結(jié)構(gòu)仍處于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)，然后將撐 桿調(diào)整到相應(yīng)的位置，張緊拉索。前述工作完成后，可對(duì)拉索施加預(yù)應(yīng)力，施 加預(yù)應(yīng)力的方法很多，例如調(diào)節(jié)撐桿長(zhǎng)度、拉索長(zhǎng)度或?qū)饔们Ы镯斶M(jìn)行張 拉等。當(dāng)張拉至預(yù)定拉力后，矩形平面網(wǎng)殼、撐桿和拉索合而為一，整體受力， 形成矩形平面弦支穹頂結(jié)構(gòu)。上述各個(gè)構(gòu)件的截面尺寸應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)尺寸及外荷載的大小，具體計(jì)算 確定，下面給出一具體實(shí)施算例。根據(jù)建筑方案設(shè)計(jì)要求，某結(jié)構(gòu)平面尺寸為80mX80m，矢高12m，采用周 邊多點(diǎn)支撐，支撐點(diǎn)可近似為三向鉸支固定約束。作用有均布荷載2kN/ n/及計(jì)算機(jī)自動(dòng)形成的結(jié)構(gòu)自重。采用矩形平面弦支穹頂結(jié)構(gòu)，其中矩形平面網(wǎng)殼以及撐桿采用Q235鋼材， 彈性模量為2.06X10,Pa，抗拉強(qiáng)度215Mpa;拉索采用高強(qiáng)鋼索材料，其彈 性模量1.8X10"MPa，抗拉強(qiáng)度1570MPa。最后設(shè)計(jì)得到的結(jié)構(gòu)方案如下拉 索截面積為0.007258m2，初應(yīng)變0.01;矩形平面網(wǎng)殼桿件為圓鋼管，直徑 219mm，壁厚12mm;撐桿采用圓鋼管，直徑140mm，壁厚4mm。結(jié)構(gòu)的布置方 案參考圖11-圖15，通過(guò)計(jì)算得到結(jié)構(gòu)的整體變形結(jié)果見(jiàn)圖16所示，圖中橫 坐標(biāo)為結(jié)構(gòu)最大位移，橫坐標(biāo)為極限荷載與施加荷載的比值。結(jié)構(gòu)最大豎向撓 度為46ran，拉索中的最大應(yīng)力為792MPa，桿件最大應(yīng)力147 MPa，均能滿足 現(xiàn)行規(guī)程設(shè)計(jì)要求。
權(quán)利要求
1.矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，其特征在于包括一組中心在一條垂線上的、并且依次高低錯(cuò)落布設(shè)的、且其對(duì)角線依次增大的相似矩形環(huán)梁，每一矩形環(huán)梁由環(huán)向桿依次首尾連接而成，相鄰兩個(gè)矩形環(huán)梁的同相位的頂點(diǎn)之間連接有頂點(diǎn)連桿，相鄰矩形環(huán)梁的梁邊之間設(shè)有邊間連桿，邊間連桿的兩端分別連接于該相鄰梁邊中環(huán)向桿的節(jié)點(diǎn)上；位于網(wǎng)殼中心的矩形環(huán)梁對(duì)角跨設(shè)有兩根中心連桿，兩根中心連桿在交匯處形成中心節(jié)點(diǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，其特征在于由中心連 桿和中央矩形環(huán)梁的環(huán)向桿、由頂點(diǎn)連桿、邊間連桿和其他矩形環(huán)梁的環(huán)向桿 共同組合構(gòu)成三角形網(wǎng)格，該網(wǎng)格的外表面由頂點(diǎn)連桿和中心連桿劃分成的四 個(gè)區(qū)域均為弧面。
3. 矩形平面弦支穹頂，其特征在于包括矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和張拉支撐 結(jié)構(gòu)，矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)包括一組中心在一條垂線上的、并且依次高低錯(cuò)落布 設(shè)的、且其對(duì)角線依次增大的相似矩形環(huán)梁，每一矩形環(huán)梁由環(huán)向桿依次首尾 連接而成，相鄰兩個(gè)矩形環(huán)梁的同相位的頂點(diǎn)之間連接有頂點(diǎn)連桿，相鄰矩形 環(huán)梁的梁邊之間設(shè)有邊間連桿，邊間連桿的兩端分別連接于該相鄰梁邊中環(huán)向 桿的節(jié)點(diǎn)上；位于網(wǎng)殼中心的矩形環(huán)梁對(duì)角跨設(shè)有兩根中心連桿，兩根中心連 桿在交匯處形成中心節(jié)點(diǎn)；張拉支撐結(jié)構(gòu)包括一組張拉后中心在一條垂線上的、 且其對(duì)角線依次增大的矩形環(huán)拉索和兩根對(duì)角拉索，矩形環(huán)拉索與所述矩形環(huán) 梁相應(yīng)，對(duì)角拉索位于矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)相應(yīng)對(duì)角線所在的垂面內(nèi)；對(duì)角拉索 的兩端與位于邊緣的矩形環(huán)梁的頂點(diǎn)相接，在兩根對(duì)角拉索的交接點(diǎn)與矩形平 面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的中心節(jié)點(diǎn)之間設(shè)有中心撐桿，在矩形環(huán)拉索與對(duì)角拉索相交處的 節(jié)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的矩形環(huán)梁的頂點(diǎn)之間設(shè)有節(jié)點(diǎn)撐桿；在對(duì)角拉索和矩形環(huán)拉索內(nèi) 施加預(yù)應(yīng)力后，矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和張拉支撐結(jié)構(gòu)形成整體受力結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的矩形平面弦支穹頂，其特征在于由中心連 桿和中央矩形環(huán)梁的環(huán)向桿、由頂點(diǎn)連桿、邊間連桿和其他矩形環(huán)梁的環(huán)向桿 共同組合構(gòu)成三角形網(wǎng)格，該網(wǎng)格的外表面由頂點(diǎn)連桿和中心連桿劃分成的四 個(gè)區(qū)域均為弧面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的矩形平面弦支穹頂，其特征在于所述張拉支撐結(jié)構(gòu)在矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的下方與網(wǎng)殼相連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的矩形平面弦支穹頂，其特征在于所述張拉支撐結(jié)構(gòu)的對(duì)角拉索呈兩端和中心底的波浪形，對(duì)角拉索的中心低凹部分位于 矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的下方，對(duì)角拉索的其余部分位于矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的上方。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種矩形平面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，包括一組中心在一條垂線上、并且依次高低錯(cuò)落、其對(duì)角線漸大的相似矩形環(huán)梁，每一矩形環(huán)梁由環(huán)向桿依次首尾連接而成，相鄰矩形環(huán)梁頂點(diǎn)之間有頂點(diǎn)連桿，梁邊之間有邊間連桿，邊間連桿的兩端分別與該相鄰梁邊環(huán)向桿的節(jié)點(diǎn)連接；位于中心的矩形環(huán)梁對(duì)角跨設(shè)有兩根中心連桿，中心連桿在交匯處形成中心節(jié)點(diǎn)；矩形平面弦支穹頂是在上述網(wǎng)殼的基礎(chǔ)上增設(shè)張拉支撐結(jié)構(gòu)，其矩形環(huán)拉索與矩形環(huán)梁相應(yīng)，對(duì)角拉索位于網(wǎng)殼相應(yīng)對(duì)角線所在的垂面內(nèi)，對(duì)角拉索的兩端與位于邊緣的矩形環(huán)梁的頂點(diǎn)相接，對(duì)角拉索的交接點(diǎn)和兩種拉索的交接處與網(wǎng)殼對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)之間均設(shè)有撐桿，在拉索內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力后，網(wǎng)殼和張拉支撐結(jié)構(gòu)形成整體受力結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)E04B7/14GK101255749SQ20081004939
公開(kāi)日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2008年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日
發(fā)明者劉國(guó)光, 杜文風(fēng), 博 范 申請(qǐng)人:河南大學(xué)