[發(fā)明專利]一種超靜定環(huán)桁架結(jié)構(gòu)和索穹頂結(jié)構(gòu)形成的組合結(jié)構(gòu)

在審

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• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN107916725A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 季陽;劉丹丹;倪凱華;陳星;郭軒軒;鄭軼
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號: E04B1/32
• 分類號: E04B1/32
• 代理公司: 南京源古知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)32300
• 代理人: 馬曉輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種組合結(jié)構(gòu)，特別涉及一種超靜定環(huán)桁架結(jié)構(gòu)和索穹頂結(jié)構(gòu)形成的組合結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的索穹頂結(jié)構(gòu)存在的問題：①笨重龐大的受壓環(huán)梁；②上層索容易出現(xiàn)松弛而退出工作；③拉索與壓桿以及拉索與環(huán)梁節(jié)點構(gòu)造也較復(fù)雜；④結(jié)構(gòu)與屋面覆蓋層的連接比較復(fù)雜等。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決以上問題，本發(fā)明提供了一種超靜定環(huán)桁架結(jié)構(gòu)和索穹頂結(jié)構(gòu)形成的組合結(jié)構(gòu)，包括外圍超靜定環(huán)桁架結(jié)構(gòu)和索穹頂結(jié)構(gòu)，所述外圍超靜定環(huán)桁架結(jié)構(gòu)包括承重墩1、承重柱2、撐桿3和桁架桿4；所述索穹頂結(jié)構(gòu)包括上弦脊索5、下弦斜索6、外環(huán)梁7、內(nèi)環(huán)梁8和壓桿9，所述索穹頂結(jié)構(gòu)與外圍超靜定環(huán)桁架采用鉸接連接方式，所述外圍超靜定環(huán)桁架由承重柱2支承，承重柱之間設(shè)有撐桿3，所述承重柱2和撐桿3之間的節(jié)點采用剛接的連接方式，所述外圍超靜定環(huán)桁架結(jié)構(gòu)與地面固結(jié)，所述索穹頂結(jié)構(gòu)通過上弦脊索5、下弦斜索6和壓桿9組成自應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)體系，索穹頂結(jié)構(gòu)中外圍的上弦脊索5和下弦斜索6外端固定于外圍超靜定環(huán)桁架結(jié)構(gòu)上形成全張力組合體，所述索穹頂結(jié)構(gòu)中的外環(huán)梁7、內(nèi)環(huán)梁8和壓桿9固定整體結(jié)構(gòu)的形狀。

所述索穹頂結(jié)構(gòu)采用葵花型索穹頂張拉方式，中間采用內(nèi)環(huán)梁8。

所述索穹頂結(jié)構(gòu)上鋪設(shè)一層膜結(jié)構(gòu)。

所述的外圍超靜定環(huán)桁架設(shè)有向外的撐桿3，整體向外部分挑出。

所述索穹頂結(jié)構(gòu)與外圍超靜定環(huán)桁架采用鉸接連接方式為索穹頂外圈上弦脊索5和下弦斜索6的外端通過索連接耳板與所述環(huán)桁架4連接。

所述索穹頂結(jié)構(gòu)采用雙層環(huán)梁，即每層包含外環(huán)梁7和內(nèi)環(huán)梁8，內(nèi)環(huán)梁7和外環(huán)梁8之間均勻布置一定數(shù)量的壓桿9。

所述內(nèi)環(huán)梁7和外環(huán)梁8采用剛性構(gòu)件。

還設(shè)有拉索，所述索穹頂結(jié)構(gòu)中拉索與內(nèi)環(huán)梁7和外環(huán)梁8采用鉸接連接方式，拉索與壓桿9采用鉸接連接方式.。

本發(fā)明提供的靜定環(huán)桁架結(jié)構(gòu)和索穹頂結(jié)構(gòu)形成的組合結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力后，轉(zhuǎn)為全張力狀態(tài)，實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)平衡，最終達到空間大跨、整體輕質(zhì)、減震抗震目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的俯視圖。

圖3為本發(fā)明的正視圖。

圖4為本發(fā)明的索穹頂立面圖。

圖5為本發(fā)明的環(huán)桁架立面圖。

具體實施方式

下面通過附圖來對本發(fā)明進行詳細說明。

如圖1、2、3所示，一種超靜定環(huán)桁架結(jié)構(gòu)和索穹頂結(jié)構(gòu)形成的組合結(jié)構(gòu)，包括外圍超靜定環(huán)桁架結(jié)構(gòu)和索穹頂結(jié)構(gòu)，所述索穹頂結(jié)構(gòu)與外圍超靜定環(huán)桁架采用鉸接連接方式。

所述一種超靜定環(huán)桁架結(jié)構(gòu)和索穹頂結(jié)構(gòu)形成的組合結(jié)構(gòu)，能夠有效解決普通大跨建筑需多根內(nèi)部承重柱的問題，達到釋放空間的效果。

所述外圍超靜定環(huán)桁架結(jié)構(gòu)包括承重墩1、承重柱2、撐桿3和桁架桿4；所述索穹頂結(jié)構(gòu)包括上弦脊索5、下弦斜索6、外環(huán)梁7、內(nèi)環(huán)梁8和壓桿9。

所述外圍超靜定環(huán)桁架結(jié)構(gòu)與地面固結(jié)，提供必要的約束力來平衡索穹頂結(jié)構(gòu)屋蓋產(chǎn)生的巨大拉力。

所述的外圍超靜定環(huán)桁架由承重柱2支承，承重柱2間設(shè)有撐桿，節(jié)點采用剛接的連接方式，同承重墩1、桁架桿4構(gòu)成外圍超靜定體系，在承擔索穹頂部分拉力的同時，有效降低外荷載作用效應(yīng)。

所述索穹頂結(jié)構(gòu)采用葵花型索穹頂張拉方式，中間采用應(yīng)力內(nèi)環(huán)梁。葵花型索穹頂張拉方式能有效限制水平向位移，抵抗風荷載效果顯著，同時，上下兩層拉索能確保索體承受屋面荷載，限制屋蓋沉降；中間應(yīng)力環(huán)將集中承受索體拉力，達到索穹頂結(jié)構(gòu)整體受力內(nèi)平衡。

所述索穹頂結(jié)構(gòu)外環(huán)梁7、內(nèi)環(huán)梁8采用剛性構(gòu)件。剛性環(huán)梁能夠有效抵抗索穹頂結(jié)構(gòu)中拉索張拉環(huán)梁產(chǎn)生的變形，同時，剛性環(huán)梁在施工時也易于確定索穹頂結(jié)構(gòu)中壓桿9位置，從而降低施工難度。

超靜定環(huán)桁架結(jié)構(gòu)和索穹頂結(jié)構(gòu)形成的組合結(jié)構(gòu)，能夠大幅度減輕上部結(jié)構(gòu)自重，兩相作用下，能夠有效減緩地震、風載等外力荷載對結(jié)構(gòu)影響，達到抗震目的；其形態(tài)結(jié)構(gòu)類似于荷花，同時，拉索直接又是穩(wěn)定的三角形，兼具力學(xué)與美學(xué)原理

索穹頂結(jié)構(gòu)中外圍的上弦脊索5、下弦斜索6外端固定于外圍環(huán)桁架，索體施加預(yù)應(yīng)力后，環(huán)桁架內(nèi)部產(chǎn)生約束拉索的拉力，實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)平衡。而外圍超靜定環(huán)桁架與地面固結(jié)，提供必要的約束力來平衡索穹頂屋蓋產(chǎn)生的巨大拉力。兩者的結(jié)合，保證了建筑內(nèi)部空間的需求和結(jié)構(gòu)受力的合理性，從而實現(xiàn)建筑屋蓋自重減輕，建筑內(nèi)部無柱，空間大跨度。