[發明專利]一種肋環型剛性索穹頂結構

無效

• 申請號: 201010140020.0
• 申請日: 2010-04-02
• 公開（公告）號: CN101812886A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 高博青;岑迪欽;周瑜;蔣賢陸
• 申請（專利權）人: 浙江東宸建設控股集團有限公司;浙江大學
• 主分類號: E04B7/08
• 分類號: E04B7/08;E04B1/32;E04B1/342
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及建筑領域，尤其涉及一種肋環型剛性索穹頂結構。

背景技術

索穹頂(Cable?Dome)結構是美國工程師Geiger發展和推廣Fuller張拉整體思想后實現的一種新型預張力大跨結構，它體現了Fuller關于“壓力的孤島存在于拉力的海洋中”的思想，是一種結構效率極高的全張力體系。肋環型索穹頂結構形式簡潔美觀、自重輕，但穩定性相對較差，容易在平面外出現失穩，且當荷載增大到一定程度時，中心部分脊索容易退出工作，使結構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，必須極大地提高環索的預應力，從而導致結構的其他部分構件內力明顯增加，而且當外環索預應力增加到一定值時，其效果逐漸減弱。因此，如何使肋環型索穹頂結構能承受更大的荷載并提高其穩定性是急需解決的關鍵問題。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種肋環型剛性索穹頂結構。

肋環型剛性索穹頂結構包括中心豎壓桿、剛性桿件、環索、豎直撐桿、斜索以及邊環梁；剛性桿件為向下弧形幅射狀，中心豎壓桿上端與多條剛性桿件一端相連，剛性桿件由多根構件剛接相連，多條剛性桿件另一端與邊環梁錨接，豎直撐桿的上端與剛性桿件的兩構件剛接點鉸接，豎直撐桿的下端與斜索的一端和環索鉸接，斜索的另一端與剛性桿件的兩構件剛接點鉸接，端部斜索與邊環梁錨接，環索沿環向閉合布置。

所述的剛性桿件為施加預應力的剛性桿件。所述的中心豎壓桿標高最高，豎直撐桿頂部標高環向相同，徑向由內向外遞減。所述的環索、斜索為預應力拉索。

本發明與背景技術相比具有的有益效果是：

1)結構形式簡潔，呈肋環狀；

2)自重輕，結構構件少；

3)充分發揮高強度材料的性能，本結構可采用受拉性能優越的高強度拉索和受壓性能優越的混凝土環梁，充分發揮這兩種材料各自的特性；

4)將脊索換成剛性桿件，使結構的承載能力和穩定性都有了較大提高；

5)避免了位移變化突然增大的現象，是結構的位移隨荷載的增大平緩變化，并使結構的位移有所減小。

6)與普通索穹頂結構相比，由于上弦節點位置固定，使結構安裝極為方便。

附圖說明

圖1為肋環型剛性索穹頂結構的三維軸測圖；

圖2為肋環型剛性索穹頂結構的剖面示意圖；

圖3為肋環型剛性索穹頂結構的平面示意圖；

圖4為肋環型剛性索穹頂結構剛性桿件及環梁的示意圖；

圖5為肋環型剛性索穹頂結構的中心豎壓桿、斜索、豎直撐桿、環索示意圖；

圖6(a)為本發明的算例平面示意圖；

圖6(b)為本發明的算例剖面示意圖；

圖7為本發明在豎直向下荷載作用下的荷載-位移圖；

圖8為本發明在豎直向上荷載作用下的荷載-位移圖。

具體實施方式

如圖1～5所示，肋環型剛性索穹頂結構包括中心豎壓桿1、剛性桿件2、環索3、豎直撐桿4、斜索5以及邊環梁6；剛性桿件2為向下弧形幅射狀，中心豎壓桿1上端與多條剛性桿件2一端相連，剛性桿件2由多根構件剛接相連，多條剛性桿件2另一端與邊環梁6錨接，豎直撐桿4的上端與剛性桿件2的兩構件剛接點鉸接，豎直撐桿4的下端與斜索5的一端和環索3鉸接，斜索5的另一端與剛性桿件2的兩構件剛接點鉸接，端部斜索5與邊環梁6錨接，環索3沿環向閉合布置。

所述的剛性桿件2為施加預應力的剛性桿件。所述的中心豎壓桿1標高最高，豎直撐桿4頂部標高環向相同，徑向由內向外遞減。所述的環索3、斜索5為預應力拉索。

肋環型剛性索穹頂結構是脊索改為剛性桿件的肋環型索穹頂體系，它由不同強度的材料組合而成。其中，邊環梁為受壓邊環梁，可利用先不結構柱頂圈梁，一般為鋼筋混凝土梁，剛度大，受壓性能好，施工也方便，斜索和剛性桿件的錨固用的鋼板可預埋在該梁上，張拉操作空間寬敞，操作方便。斜索和環索可采用高強鋼絲、鋼絞線或鋼絲繩等，中心豎壓桿、剛性桿件和豎直撐桿可采用型鋼。拉索施工時，首先要確定其零應力狀態下的長度，加工索頭、錨具。索與索連接、索與梁連接的節點已有許多形式可選擇。

本結構的安裝過程如下：首先安裝邊環梁6，接著安裝剛性桿件2，施加一定的設計預應力值，安裝剛性桿件2時，在中心點應搭設胎架，以放置剛性桿件2、中心豎壓桿，然后由中心至邊環梁逐圈安裝豎直撐桿4、環索3、張拉斜索5至斜索預應力設計值。由斜索5的張拉需要，其下部一般搭置操作平臺。至此，本結構安裝完畢。

下面給出一具體算例。