一種弦支穹頂?shù)闹谱鞣椒?br>【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大跨度空間鋼結構屋蓋的索桿體系，更具體地說，是一種適用于類橢圓或橢圓的弦支穹頂。
【背景技術】
[0002]弦支穹頂結構是在建筑領域廣泛應用的一種屋蓋形式。發(fā)展之初，工程應用多以圓形為主，呈軸心對稱布置，通過張拉下部索桿體系能夠保證上部單層網(wǎng)殼荷載作用下不發(fā)生變形。但是，隨著建筑的發(fā)展，工程應用出現(xiàn)較多的大跨度類橢圓弦支穹頂結構，甚至長短軸半徑比較大的類橢圓形。因下部環(huán)向索沿類橢圓周長各處的曲率不同，所以環(huán)向索的預應力在類橢圓各個方向上的拉力也不同，導致預應力張拉后會產(chǎn)生長軸方向內(nèi)凹、短軸方向外凸的缺點，制約了類橢圓弦支穹頂在工程中的應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:為了克服傳統(tǒng)索桿體系在類橢圓弦支穹頂應用中的缺點，本發(fā)明提供了一種適用于類橢圓或橢圓的弦支穹頂，造型優(yōu)美、結構簡單、傳力明確。
[0004]技術方案:為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
一種弦支穹頂，包括上部網(wǎng)殼和下部張拉索桿體系;所述上部網(wǎng)殼為類橢圓或橢圓結構，在所述上部網(wǎng)殼上設置有若干環(huán)節(jié)點;所述下部張拉索桿體系包括環(huán)向索、徑向索以及豎向撐桿;所述豎向撐桿的上端與所述上部網(wǎng)殼對應的各環(huán)節(jié)點連接，所述豎向撐桿的下端與所述上部網(wǎng)殼的下一環(huán)節(jié)點通過所述徑向索連接，所述上部網(wǎng)殼同一環(huán)節(jié)點連接的所述豎向撐桿的下端由所述環(huán)向索連接在一起;所述上部網(wǎng)殼同一環(huán)節(jié)點連接的所述豎向撐桿的下端平面展開近似正弦曲線。
[0005]所述豎向撐桿的長度確定如下:分析所述弦支穹頂?shù)膯螌泳W(wǎng)殼各個節(jié)點的受力，并據(jù)此得出所述索桿體系各個節(jié)點需要提供的預應力，根據(jù)所述索桿體系各個節(jié)點需要提供的預應力確定所述徑向索與所述豎向撐桿的夾角確定所述豎向撐桿的長度。
[0006]有益效果:
(I)根據(jù)上部網(wǎng)殼環(huán)向桿各圈節(jié)點的徑向位移調(diào)整對應位置的豎向撐桿高度，從而改變徑向索與豎向撐桿的夾角，使得預應力在各個方向上產(chǎn)生的向心力與上部徑向桿壓力的水平分量基本抵消，達到最外環(huán)各支座處的徑向位移近似為零的有益效果?；鞠悪E圓形弦支穹頂預應力張拉時長軸方向內(nèi)凹、短軸方向外凸的缺點，使類橢圓弦支穹頂?shù)墓ぷ餍阅芘c圓形弦支穹頂相近，明顯改善結構受力性能。
[0007](2)索桿體系布置簡單，傳力直接，便于索力分析和張拉施工。
[0008](3)馬鞍形索桿體系造型優(yōu)美，增加建筑美觀。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的弦支穹頂示意圖。
[0010]圖2為本發(fā)明索桿體系的短軸視圖。
[0011]圖3為本發(fā)明索桿體系的長軸視圖。
[0012]圖4為本發(fā)明索桿體系的某一環(huán)豎向撐桿平面展開圖。
[0013]圖5為本發(fā)明索桿體系的軸測圖。
[0014]其中，I為環(huán)向索，2為徑向索，3為豎向撐桿，4為環(huán)向桿，5為徑向桿。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明:
如圖1所示，本發(fā)明的弦支穹頂包括上部網(wǎng)殼結構和下部張拉索桿體系。其中，上部網(wǎng)殼結構包括若干環(huán)向桿4和若干徑向桿5;若干環(huán)向桿4形狀為橢圓形狀或者類橢圓形狀且相互平行，并且越靠近內(nèi)側的環(huán)向桿的高度越高;若干環(huán)向桿4共同形成一倒置的橢圓形碗狀上部網(wǎng)殼結構。在各圈環(huán)向桿4上等距設置有節(jié)點。下部張拉索桿體系為馬鞍形索桿體系，包括環(huán)向索1、徑向索2以及豎向撐桿3;下部張拉索桿體系在拉索內(nèi)施加預應力后，與上部網(wǎng)殼結構共同形成受力結構。環(huán)向索I與的形狀與環(huán)向桿4相對應，豎向撐桿3上端與環(huán)向桿4和徑向桿5的相交的節(jié)點連接，下端連接對應的環(huán)向索I，與同一環(huán)向桿4上的節(jié)點連接的若干豎向撐桿3為同圈豎向撐桿3。豎向撐桿3的下端與上部網(wǎng)殼的下一環(huán)節(jié)點通過徑向索2連接，上部網(wǎng)殼同一環(huán)節(jié)點連接的豎向撐桿3的下端由環(huán)向索I連接在一起;所以環(huán)向索I的空間位置由對應連接的豎向撐桿決定，徑向索2位于環(huán)向索I圓心和豎向撐桿3上下節(jié)點確定的垂直平面內(nèi)，且徑向索2垂直于環(huán)向索I所在圓弧。
[0016]如圖2至圖5所示，本發(fā)明的索桿體系呈馬鞍形，具體設計過程如下:在初始狀態(tài)時同圈豎向撐桿3的初始高度取相同值，經(jīng)受力分析得到各圈節(jié)點的徑向位移，根據(jù)該徑向位移(如圖1)按比例調(diào)整豎向撐桿3高度，經(jīng)多輪調(diào)整后會得到在空間中呈馬鞍形的環(huán)向索I，本發(fā)明類橢圓的索桿體系長軸處為馬鞍形高點、短軸處為馬鞍形低點，每圈環(huán)向索I的豎向撐桿3平面展開下端近似正弦曲線變化，如圖4所示。經(jīng)過以上調(diào)整，從而改變徑向索與豎向撐桿的夾角，使得預應力在各個方向上產(chǎn)生的向心力與上部徑向桿壓力的水平分量基本抵消，達到最外環(huán)各支座處的徑向位移近似為零的有益效果，基本消除類橢圓形弦支穹頂預應力張拉時長軸方向內(nèi)凹、短軸方向外凸的缺點，使類橢圓弦支穹頂?shù)墓ぷ餍阅芘c圓形弦支穹頂相近，明顯改善結構受力性能。所述空間馬鞍形環(huán)向索連接豎向撐桿下端點，位于位于上部網(wǎng)殼環(huán)向桿和豎向撐桿確定的平面內(nèi)；所述徑向索連接豎向撐桿下端點和上部網(wǎng)殼環(huán)向桿與徑向桿交點，位于豎向撐桿和徑向桿確定的平面內(nèi)。
[0017]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種弦支穹頂，包括上部網(wǎng)殼和下部張拉索桿體系；所述上部網(wǎng)殼為類橢圓或橢圓結構，在所述上部網(wǎng)殼上設置有若干環(huán)節(jié)點；所述下部張拉索桿體系包括環(huán)向索(I)、徑向索(2)以及豎向撐桿(3);所述豎向撐桿(3)的上端與所述上部網(wǎng)殼對應的各環(huán)節(jié)點連接，所述豎向撐桿(3)的下端與所述上部網(wǎng)殼的下一環(huán)節(jié)點通過所述徑向索(2)連接，所述上部網(wǎng)殼同一環(huán)節(jié)點連接的所述豎向撐桿(3 )的下端由所述環(huán)向索(I)連接在一起;其特征在于:所述上部網(wǎng)殼同一環(huán)節(jié)點連接的所述豎向撐桿(3)的下端平面展開近似正弦曲線。2.根據(jù)權利要求1所述的弦支穹頂，其特征在于:所述豎向撐桿(3)的長度確定如下:分析所述弦支穹頂?shù)膯螌泳W(wǎng)殼各個節(jié)點的受力，并據(jù)此得出所述索桿體系各個節(jié)點需要提供的預應力，根據(jù)所述索桿體系各個節(jié)點需要提供的預應力確定所述徑向索(2)與所述豎向撐桿(3)的夾角確定所述豎向撐桿(3)的長度。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種弦支穹頂，包括上部網(wǎng)殼和下部張拉索桿體系；下部張拉索桿體系包括環(huán)向索（1）、徑向索（2）以及豎向撐桿（3）；豎向撐桿（3）的上端與上部網(wǎng)殼對應的各環(huán)節(jié)點連接，豎向撐桿（3）的下端與上部網(wǎng)殼的下一環(huán)節(jié)點通過徑向索（2）連接，上部網(wǎng)殼同一環(huán)節(jié)點連接的豎向撐桿（3）的下端由環(huán)向索（1）連接在一起；上部網(wǎng)殼同一環(huán)節(jié)點連接的豎向撐桿（3）的下端平面展開近似正弦曲線。本發(fā)明的弦支穹頂使得預應力在各個方向上產(chǎn)生的向心力與上部徑向桿壓力的水平分量基本抵消，消除類橢圓形弦支穹頂預應力張拉時長軸方向內(nèi)凹、短軸方向外凸的缺點，使類橢圓弦支穹頂?shù)墓ぷ餍阅芘c圓形弦支穹頂相近，明顯改善結構受力性能。
【IPC分類】E04B7/14, E04B7/10
【公開號】CN105544833
【申請?zhí)枴緾N201610075406
【發(fā)明人】韓重慶, 付帥鋒
【申請人】東南大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年2月3日