[發明專利]一種大跨上層聯方形內環馬鞍形雙層索桿張拉結構

有效

• 申請號: 201810980913.2
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109113181B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 陳務軍;周錦瑜;胡建輝;趙兵
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: E04B1/342
• 分類號: E04B1/342;E04B7/14;E04B1/58
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明公開了一種大跨上層聯方形內環馬鞍形雙層索桿張拉結構，涉及新型輕質大跨建筑結構領域，包括上層聯方形索網、內環馬鞍形索桁、下弦徑向索和外受壓環；所述上層聯方形索網連接所述內環馬鞍形索桁和所述外受壓環；所述上層聯方形索網包括順時針拉索、逆時針拉索和索夾節點；所述順時針拉索均位于所述逆時針拉索的上方或下方，并通過所述索夾節點與所述逆時針拉索連接；所述下弦徑向索中的徑向拉索呈徑向布置；所述徑向拉索通過下弦徑向索內環節點與所述內環馬鞍形索桁連接，通過下弦徑向索外環節點與所述外受壓環連接。本發明整體剛度大，能更好地抵抗風荷載；特別地，抗扭剛度大，能明顯地改善傳統結構抗扭不足的缺陷。

技術領域

本發明涉及新型輕質大跨建筑結構領域，尤其涉及一種大跨上層聯方形內環馬鞍形雙層索桿張拉結構。

背景技術

隨著國家經濟實力的不斷增強，人民對體育事業的熱情也明顯提高，對大型體育場館的需求變得越來越大。目前，傳統體育場的屋蓋結構形式主要有鋼網架、鋼桁架、斜拉網殼、拱支網殼等。張拉結構作為一種新型結構形式，與傳統體育場屋蓋結構形式相比，有如下具體優勢：設計新穎、結構獨特，充分利用了索的抗拉、壓桿抗壓、環梁受壓承載能力，建筑效果更加輕盈、流暢、動感，自重輕、便于運輸、工業制造和裝配，耗材少、可持續性發展等等。由于其自身優勢，在近些年的體育建筑作品中頻繁得到應用，如2012年倫敦奧運會主體育場，更是以其輕盈的“倫敦碗”形象震撼世人。

目前，張拉結構體系的體育場建筑多采用車輻式單/雙層索系結構作骨架，高強膜材作屋面，索桿系多為徑向布置。這種類型的張拉結構雖然具有自重輕、造型簡潔等優點，但相應地也具有如下缺點：整體剛度小，尤其是抗扭剛度極小，無法抵抗外部荷載所引起的扭轉效應，易側向傾覆繼而發生大規模破壞，具有較大的潛在危險；車輻式單/雙層索系結構的內環近似為平面，建筑效果單一，不能充分地滿足建筑外觀多樣性的需求。

專利申請號為CN201710378618.5、名稱為“一種輪輻式張拉體系的結構確定方法”的中國專利申請，提出了一種輪輻式張拉結構體系的確定方法及步驟。

專利申請號為CN201710367312.X、名稱為“一種輪輻式張拉結構拓展體系庫構建方法”的中國專利申請，提出了一種基于建筑形態和結構受力性能對輪輻式張拉結構進行拓展，改變構件布置形式，構建輪輻式張拉結構拓展體系庫的方法。

專利申請號為CN201710378231.X、名稱為“一種閉合輪輻式張拉結構”的中國專利申請，提出了一種包括外部維護骨架、輪輻式張拉主體和中央屋蓋的閉合輪輻式張拉結構。

張崢、張月強、丁潔民著的“輪輻式張拉結構幾何形態及其受力分析”(建筑結構學報,2016,37(6):28-35)，對輪輻式張拉結構幾何形態進行了系統分析和研究，以達到結構型式與建筑形態的融合。

張月強、張崢、丁潔民著的“內凹形輪輻式張拉結構基本體系找形與關鍵參數分析”(建筑結構學報,2016,37(6):36-45)，針對內凹形輪輻式張拉結構，對結構的關鍵參數進行參數分析。

上述文獻對輪輻式結構的形態、衍變形式及受力進行分析研究，包括基本的內凹型、外凸型，基本基于徑向索桁架體系進行演化。

鄧華、姜群峰著的“環形張力索桁罩棚結構施工過程的形態分析”(土木工程學報,2005,38(6):1-7)，針對一種新型索桿張力結構——環形張力索桁罩棚結構的施工成型，提出了一種松弛索桿體系幾何非穩定平衡形態的通用找形方法。

趙俊釗、陳務軍、潘欽等著的“梁柱結構協同作用的車輻式索桿體系成形分析”(華南理工大學學報,2011,39(12):152-158)，針對車輻式張力索桿體系的張拉成形過程，建立考慮支撐結構的協同施工模擬方法。

上述文獻對典型的輪輻式外凸和內凹型體育場的施工過程及模擬方法進行了研究，均為典型的徑向索桁體系。