[發明專利]一種索穹頂及其安裝方法

有效

• 申請號: 201310609840.3
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103615064A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 孫鋒;洪國松;項杰;陳水祥;陳紅梅;董蘇洲;丁巍;邵澤明
• 申請（專利權）人: 浙江精工鋼結構集團有限公司
• 主分類號: E04B7/14
• 分類號: E04B7/14;E04G21/14
• 代理公司: 紹興市越興專利事務所 33220
• 代理人: 蔣衛東

技術領域

本發明涉及建筑鋼結構技術領域，特別與一種索穹頂及其安裝方法有關。

背景技術

索穹頂技術是近現代世界空間結構技術的最高成就，基于美國著名建筑師富勒先生的張拉整體（TENSEGRITY）概念。這種結構的剛度由受拉和受壓單元之間的平衡預張力提供，在施加預張力之前，體系幾乎沒有剛度，并且初始預張力的大小對體系的外形和結構的剛度起著決定性作用。由于張拉整體結構體系固有的符合大自然規律的特點，并最大限度地利用了材料和截面的特性，因此可以利用少量的材料建造超大跨度建筑。目前國外發達地區已成功地運用于大型高難度空間結構工程項目，如美國喬治亞穹頂、美國太陽海岸穹頂等，創造了索穹頂的輝煌時代。

在國內索穹頂結構的施工領域中，尚無如此大直徑結構的施工先例。國內外施工經驗以及國內張弦穹頂結構安裝主要方式是中央豎立塔架，先安裝內拉環，再連接索系。這樣的安裝方法，高空操作的勞動強度大，整體結構受力的平衡度差，因此本申請人針對國內大型索穹頂安裝技術中的空白，全新設計開發出一種索穹頂及其安裝方法，本案由此產生。

發明內容

本發明所提供的索穹頂結構以及安裝方法，采用地面整體組裝，整體同步提升不需借助吊車、塔架等輔助設備，減少施工成本和工期。最主要的是沒有高空作業，保證了工人在施工中的安全。沒有了大量的高空作業，工人在施工過程中處于安全位置，同時張拉作業量減小了2/3，降低了施工的成本。索穹頂結構分批分級張拉技術的應用更是改變了結構的成型狀態，使得結構在張拉過程中受力的平衡、對稱，保證了整個結構的成型圓度，通過合理的張拉順序控制使結構達到設計給定的位形。

為了達到上述效果，本發明通過以下技術方案來實現：

一種索穹頂，包括中央壓力環、外環桁架、沿中央壓力環等角度圓周分布的若干徑向脊索、與脊索連接的斜索和撐桿、與撐桿和斜索連接的環索；中央壓力環包括上環和下環，之間通過鋼材支撐固定；脊索的一端連接中央壓力環的上環，另一端連接在外環桁架上，每條脊索的由多條獨立的脊索單元連接而成，每個連接的節點下方連接獨立的斜索和撐桿；最內側的斜索與中央壓力環的下環連接固定，相鄰兩個脊索單元連接節點的斜索和撐桿連接，所有斜索和撐桿的連接節點處通過環索連接。

所述的脊索由內而外分成內脊索、中脊索、外脊索三道。

所述的內脊索、中脊索的連接節點處同時連接內斜索和內撐桿，中脊索、外脊索的連接節點處同時連接中斜索和外撐桿；內斜索的另一端與中央壓力環的下環連接，內撐桿與中斜索連接，外撐桿和外斜索連接，外斜索的另一端與外環桁架連接。

所述的脊索一共有20條。

一種索穹頂的安裝方法，包括以下步驟：

一、搭設中央壓力環拼裝胎架，并設置兩道內外兩道放索平臺，進行內外環索的放索；內脊索、中脊索、外脊索連接完成，進行脊索、斜索的鋪設；?

二、將中央壓力環上環與內脊索連接，內脊索、中脊索的連接節點上連接內撐桿和內斜索，同時中央壓力環下環與內斜索連接，內撐桿與中斜索連接，在內撐桿和中斜索的連接節點上通過內環索連接；

三、每個脊索通過施加牽引力使結構上升，上升至一定高度后，安裝外撐桿，同時外撐桿的與外斜索連接；所有外撐桿和外斜索的連接點上通過外環索連接；

四、繼續上升，直至索穹頂牽引張拉完成。

其中在所述索穹頂結構的各個組件完成前，所有的工裝均為牽引工裝，牽引工裝為每一脊索一個，張拉工裝為每一脊索兩個，當完成索穹頂的組裝后，外脊索上的牽引工裝轉變成張拉工裝，同時外斜索仍然為牽引工裝，外脊索張拉至中心鋼壓力環距離樓面約完成脊索體系的張拉，并固定脊索。

上述的脊索固定后，外斜索的牽引工裝轉換成張拉工裝，張拉外斜索直至索穹頂形成結構體系，此狀態下外斜索、外脊索與環桁架耳板之間連接。

采用上述方案后，本發明具有諸多積極效果，實現了索穹頂中央壓力環的地面的拼裝，免去了原有高空原位安裝需要搭設支撐架或者滿堂腳手架的施工成本，減少高空作業量，安裝精度控制方便。

整個索穹頂結構共有132道鋼索組成，最終從一個柔性的結構轉變成一個剛性的結構，本發明精確控制張拉方式以及張拉操作，符合提升過程中的應力，確保順利安裝。

附圖說明

圖1是本發明較佳實施例的整體示意圖；

圖2是本發明較佳實施例的立體狀態示意圖；

圖3是本發明較佳實施例中安裝過程狀態圖一；

圖4是本發明較佳實施例中安裝過程狀態圖二；

圖5是本發明較佳實施例中安裝過程狀態圖三；