[發明專利]一種環形交叉索系支撐穹頂結構

有效

• 申請號: 201610032696.5
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105507477B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 孫國軍;王成林;薛素鐸;鄭向紅;李雄彥;劉人杰
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04B7/14
• 分類號: E04B7/14
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明專利涉及大跨度穹頂結構領域，具體涉及一種環形交叉布置索系支撐穹頂結構。

背景技術

隨著社會的不斷發展，人們對公共活動空間如大型的展覽館、體育場館等的需求與日俱增。這一現象也促使了大跨度空間結構形式的不斷創新。不僅是在安全、經濟方面的創新，更重要的是在造型方面的創新，滿足人們不斷更新的審美需求。近年來，大跨度弦支穹頂結構、索穹頂結構和索桁架結構在國內外的體育場館建設中應用較多。

弦支穹頂結構受力合理，結構效能較高，傳力路徑清晰，充分利用了高強度拉索的受力性能，保證結構剛度的同時降低了用鋼量，使結構變得輕盈、富于表現力。索穹頂和索桁架結構都是典型的索結構，因跨越空間能力強、用鋼量低等因素，也在體育場館等公共建筑中應用廣泛。

然而，無論對于弦支穹頂結構，還是索穹頂或者索桁架結構，都存在明顯的不足之處：

1、弦支穹頂結構存在明顯的關鍵構件，即環向索，一旦環向索失效，將引起斜向拉索和豎向撐桿的失效，甚至直接引起結構的連續性倒塌。

2、索桁架結構由于結構自身無法保證平面外穩定，需要沿環向設置穩定索保證各榀索桁架的平面外穩定。結構的抗倒塌能力較弱，輪輻式索桁架結構依靠中央環索將各榀索桁架聯系在一起，并通過張拉中央環索使結構獲得足夠的剛度和承載力。一旦中央環索斷裂，結構剛度下降明顯，甚至導致結構整體垮塌；同時，上下層桿件都為柔性拉索，空間節點坐標定位復雜，施工難度較大。

3、索穹頂結構也存在明顯的關鍵構件，即環向索，一旦環向索失效，將引起斜向拉索和豎向撐桿的失效，甚至直接引起結構的連續性倒塌；同時，上下層桿件都為柔性拉索，空間節點坐標定位復雜，施工難度較大。

發明內容

本發明專利的目的在于完善以上不足，提供一種適用于體育場等建筑的新型大跨度環形交叉索系支撐穹頂結構。這種新型環形交叉索系支撐穹頂結構由上部網殼、下部環形交叉索系以及豎向撐桿組成。環形交叉索系中每一根拉索保持相對獨立，可單獨承受荷載，即使因為意外情況使某一根拉索失效，結構會立即進行內力重分布，可由余下完好的索系提供承載力，與上部網殼共同受力，使得結構不會因此而發生整體倒塌，提高了結構的冗余度。

該發明的目的是通過以下技術方案實現的：

環形交叉索系支撐穹頂結構，其特征在于，主要由上部網殼(1)、下部環形交叉索系(2)以及多個豎向撐桿(3)組成；下部環形交叉索系(2)為多個拉索交叉分散點圍成的環形結構；豎向撐桿(3)豎直上端連接上部網殼(1)，下端連接下部環形交叉索系(2)，每個豎向撐桿(3)上端與上部網殼(1)中的網格交叉點連接，下端與下部環形交叉索系(2)的拉索交叉部位連接。

所述的上部網殼，根據網格劃分形式的不同，可以是斯維德勒型、聯方網格型、三向網格型、凱威特型、肋環型、短程線型或者其他形式的網格；根據網殼形狀的不同，可以是球面網殼或圓柱面網殼等；根據網殼層數的不同，可以是單層網殼、雙層網殼；

所述的下部環形交叉索系(2)由多根相對獨立的拉鎖相互交叉所得的拉索交叉部位構成。

所述的下部環形交叉索系可以是一層、兩層或者多層環形結構；兩層或者多層環形結構位于可以上下不同高度，為同軸的兩層或者多層環形結構；拉索交叉部位采用雙層壓板式夾具節點，雙層壓板式夾具節點與豎向撐桿的連接采用銷式連接。各根拉索相互獨立，可單獨承受荷載，即使一根因意外失效，可立即進行內力重分布，提高了結構的冗余度。

所述拉索由索體和錨具組成，索體采用Galfan鍍層拉索或者不銹鋼拉索，索體兩端設有錨具，采用叉耳套筒調節式錨具。

本發明中涉及的環形交叉索系支撐穹頂結構中環形交叉索系與豎向撐桿具有良好的空間受力性能，對上部網殼起支撐作用，改變網殼結構受力機理，減小網殼結構產生的水平推力。環形交叉索系支撐穹頂結構具有結構形式新穎、結構受力合理、抗連續倒塌能力強、建筑造型美觀等優點，而且便于制作和安裝，具有較強的實際意義。

附圖說明

圖1環形交叉索系支撐穹頂結構軸測圖；

圖2環形交叉索系支撐穹頂結構正視圖；

圖3環形交叉索系支撐穹頂結構俯視圖；

圖4上部網殼圖；

圖5下部交叉索系與豎向撐桿圖；

圖中：1-上部網殼；2-下層環形交叉索系；3-豎向撐桿；

具體實施方法

下面結合實施例對本發明做進一步說明，但本發明并不限于以下實施例。

實施例1