專利名稱：一種葵花型索穹頂結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑領(lǐng)域，尤其涉及一種葵花型索穹頂結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景索穹頂結(jié)構(gòu)是一種新型的空間結(jié)構(gòu)形式，它體現(xiàn)了 Fuller關(guān)于"壓力的孤島 存在于拉力的海洋中"的思想，是一種結(jié)構(gòu)效率極高的全張力體系?？ㄐ退?穹頂自重輕、穩(wěn)定性高，但當(dāng)荷載增大到一定程度時，中心部分脊索容易退出 工作，使結(jié)構(gòu)位移的增大速率明顯加快，若要使中心部分的脊索不退出工作， 必須極大地提高環(huán)索的預(yù)應(yīng)力，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的其他部分構(gòu)件內(nèi)力明顯增加， 而且當(dāng)外環(huán)索預(yù)應(yīng)力增加到一定值時，其效果逐漸減弱。因此，如何使葵花型 索穹頂能承受更大的荷載并保證變形隨荷載平穩(wěn)的增大是急需解決的關(guān)鍵問 題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種脊索改為局部勁性桿件，中心上部為內(nèi)環(huán)梁的葵 花型索穹頂結(jié)構(gòu)。它具有中心內(nèi)環(huán)梁、勁性桿件、環(huán)索、脊索、豎直撐桿、斜索以及邊環(huán)梁， 中心內(nèi)環(huán)梁、勁性桿件、脊索和邊環(huán)梁組成葵花形網(wǎng)格，勁性桿件的一端與中 心內(nèi)環(huán)梁鉸接，勁性桿件的另一端與最內(nèi)圈脊索的一端鉸接，最外圈脊索的一 端與邊環(huán)梁錨接，豎直撐桿上端與脊索鉸接，豎直撐桿下端與斜索的一端和環(huán) 索鉸接，斜索的另一端與和脊索鉸接，最外圈斜索與邊環(huán)梁錨接，環(huán)索沿環(huán)向 閉合布置。所述的勁性桿件為承受拉壓力的勁性桿件。中心上部內(nèi)環(huán)梁為承受彎矩、 剪力和軸力的剛性環(huán)梁。中心內(nèi)環(huán)梁標(biāo)高最高，豎直撐桿頂部標(biāo)高環(huán)向相同， 徑向由內(nèi)向外遞減。環(huán)索、脊索，斜索為預(yù)應(yīng)力拉索。本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有的有益效果是1) 結(jié)構(gòu)形式美觀，呈葵花狀；2) 自重輕，結(jié)構(gòu)構(gòu)件較少；3) 充分發(fā)揮高強(qiáng)度材料的性能，本結(jié)構(gòu)可采用受拉性能優(yōu)越的高強(qiáng)度拉索和 受壓性能優(yōu)越的混凝土環(huán)梁，充分發(fā)揮這兩種材料各自的特性；4) 將由于無法承受壓力而容易退出工作的中心部分的脊索換成勁性桿件，并將中心內(nèi)環(huán)索換成剛性環(huán)梁，使結(jié)構(gòu)的承載能力有較大的提高；5)避免了位移變化突然增大的現(xiàn)象，使結(jié)構(gòu)的位移隨荷載的增大平緩變化， 并使結(jié)構(gòu)的位移有所減小。


圖1為葵花型索穹頂結(jié)構(gòu)三維軸測圖； 圖2為葵花型索穹頂結(jié)構(gòu)剖面示意圖； 圖3為葵花型索穹頂結(jié)構(gòu)平面示意圖；圖4為葵花型索穹頂結(jié)構(gòu)上層葵花形脊索、勁性桿件及內(nèi)環(huán)梁示意圖； 圖5為葵花型索穹頂結(jié)構(gòu)斜索、豎直撐桿、環(huán)索示意圖； 圖6為本發(fā)明的算例示意圖； 圖7為本發(fā)明的荷載-位移圖。
具體實施方式
一種葵花型索穹頂結(jié)構(gòu)具有中心內(nèi)環(huán)梁1、勁性桿件2、環(huán)索3、脊索4、 豎直撐桿5、斜索6以及邊環(huán)梁7，中心內(nèi)環(huán)梁l、勁性桿件2、脊索4和邊環(huán) 梁7組成葵花形網(wǎng)格，勁性桿件2的一端與中心內(nèi)環(huán)梁1鉸接，勁性桿件2的 另一端與最內(nèi)圈脊索4的一端鉸接，最外圈脊索4的一端與邊環(huán)梁7錨接，豎 直撐桿5上端與脊索4鉸接，豎直撐桿5下端與斜索6的一端和環(huán)索3鉸接， 斜索6的另一端與和脊索4鉸接，最外圈斜索6與邊環(huán)梁7錨接，環(huán)索3沿環(huán) 向閉合布置。所述的勁性桿件2為承受拉壓力的勁性桿件。中心上部內(nèi)環(huán)梁1為承受彎 矩、剪力和軸力的剛性環(huán)梁。中心內(nèi)環(huán)梁1標(biāo)高最高，豎直撐桿5頂部標(biāo)高環(huán) 向相同，徑向由內(nèi)向外遞減。環(huán)索3、脊索4，斜索6為預(yù)應(yīng)力拉索。一種葵花型索穹頂結(jié)構(gòu)是脊索為局部勁性桿件，中心上部為內(nèi)環(huán)梁的葵花 型索穹頂體系，它由不同強(qiáng)度的材料組合而成。邊環(huán)梁為受壓邊環(huán)梁，可利用 下部結(jié)構(gòu)柱頂圈梁， 一般為鋼筋混凝土梁，剛度大，受壓性能好，施工也方便， 斜索和脊索的錨固用的鋼板可預(yù)埋在該梁上，張拉操作空間寬敞，操作方便。 脊索、斜索、環(huán)索可采用高強(qiáng)鋼絲，鋼絞線，鋼絲繩等，內(nèi)環(huán)梁、勁性桿件、 豎直撐桿可采用型鋼。拉索施工時，首先要確定其零應(yīng)力狀態(tài)下的長度，加工 索頭、錨具，在實際施工中，拉索的初始預(yù)應(yīng)力值與設(shè)計值仍有可能出現(xiàn)較大 的差距，所以豎直撐桿可以設(shè)計為長度可調(diào)節(jié)的構(gòu)件，環(huán)索與脊索之間的連接 可采用可調(diào)節(jié)索，連接和調(diào)整方便。索與索連接，索與梁連接的節(jié)點已有許多 形式可選擇。結(jié)構(gòu)的構(gòu)件裝配完畢后，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，結(jié)構(gòu)成形并具有剛度，可承受外部荷載作用。 下面給出一具體算例。一個葵花型索穹頂結(jié)構(gòu)，跨度為50m，承受軸對稱荷載，如圖6所示，豎 向豎直撐桿高度為Hi二1.3m， H2=2.4m， H3=3.6m， Rr5m，截面積均為13.80cm2。 節(jié)點豎向荷載為P產(chǎn)1/23P， P2=4/23P， P3=7/23P， P4-11/23P,其中P為荷載參數(shù)。 索截面積及初始預(yù)應(yīng)力分布見表1。勁性桿件截面面積4.43cm2 ，梁截面積100 cm2,貫性矩Ix-Iy-833cm4，拉索的彈性模量為1.8X10"MPa，勁性桿件和梁的 彈性模量為2.06X 10"MPa表1:拉索JS1JS2JS3JS4XS1XS2XS3XS4HS1HS2HS3HS4HS5A/cm24.434.434.434.434.912.462.464.438.852.54.918.8511.8F/kN85.662.6113.6217.428.534.663125219372.1157.7254.5438.權(quán)利要求
1.一種葵花型索穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于它具有中心內(nèi)環(huán)梁(1)、勁性桿件(2)、環(huán)索(3)、脊索(4)、豎直撐桿(5)、斜索(6)以及邊環(huán)梁(7)，中心內(nèi)環(huán)梁(1)、勁性桿件(2)、脊索(4)和邊環(huán)梁(7)組成葵花形網(wǎng)格，勁性桿件(2)的一端與中心內(nèi)環(huán)梁(1)鉸接，勁性桿件(2)的另一端與最內(nèi)圈脊索(4)的一端鉸接，最外圈脊索(4)的一端與邊環(huán)梁(7)錨接，豎直撐桿(5)上端與脊索(4)鉸接，豎直撐桿(5)下端與斜索(6)的一端和環(huán)索(3)鉸接，斜索(6)的另一端與和脊索(4)鉸接，最外圈斜索(6)與邊環(huán)梁(7)錨接，環(huán)索(3)沿環(huán)向閉合布置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種葵花型索穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的勁性 桿件(2)為承受拉壓力的勁性桿件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種葵花型索穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于中心上部內(nèi) 環(huán)梁(1)為承受彎矩、剪力和軸力的剛性環(huán)梁。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種葵花型索穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的中 心內(nèi)環(huán)梁(l)標(biāo)高最高，豎直撐桿(5)頂部標(biāo)高環(huán)向相同，徑向由內(nèi)向外遞減。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種葵花型索穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的環(huán)索(3) 、脊索(4)，斜索(6)為預(yù)應(yīng)力拉索。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種葵花型索穹頂結(jié)構(gòu)。它具有中心內(nèi)環(huán)梁、勁性桿件、環(huán)索、脊索、豎直撐桿、斜索以及邊環(huán)梁，中心內(nèi)環(huán)梁、勁性桿件、脊索和邊環(huán)梁組成葵花形網(wǎng)格，勁性桿件的一端與中心內(nèi)環(huán)梁鉸接，勁性桿件的另一端與最內(nèi)圈脊索的一端鉸接，最外圈脊索的一端與邊環(huán)梁錨接，豎直撐桿上端與脊索鉸接，豎直撐桿下端與斜索的一端和環(huán)索鉸接，斜索的另一端與和脊索鉸接，最外圈斜索與邊環(huán)梁錨接，環(huán)索沿環(huán)向閉合布置。本發(fā)明結(jié)構(gòu)形式美觀，受力性能優(yōu)越，將原結(jié)構(gòu)易于退出工作的脊索換成勁性桿件，將上部內(nèi)拉環(huán)換成內(nèi)環(huán)梁，使結(jié)構(gòu)的承載力有較大提高，變形趨于平緩。
文檔編號E04B7/08GK101225686SQ20081005965
公開日2008年7月23日 申請日期2008年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月3日
發(fā)明者劉國光, 呂超力, 馬洪步, 高博青 申請人:浙江大學(xué)