[發(fā)明專利]CFRP懸?guī)Ы徊嫠髦ЫY(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811547223.4
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109629692A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉越;田學(xué)帥;薛素鐸
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E04B1/342
• 分類號: E04B1/342;E04B7/00;E04B7/14
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

CFRP懸?guī)Ы徊嫠髦ЫY(jié)構(gòu)適用于大跨度空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，包括一個平面圓形外環(huán)，CFRP懸?guī)Р捎貌ㄐ五^錨固于圓形外環(huán)上，CFRP懸?guī)蓛山诲e形成平面索網(wǎng)，索網(wǎng)可根據(jù)需要設(shè)置成葵花型、方格型或不規(guī)則型，其交叉節(jié)點處布置重力剛度塊夾具夾持。本結(jié)構(gòu)不設(shè)置內(nèi)環(huán)，索力在CFRP懸?guī)е蟹植驾^為平均，一根CFRP懸?guī)У臄嗔巡粫鸾Y(jié)構(gòu)整體的倒塌，結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的能力較強，結(jié)構(gòu)的魯棒性較好；本結(jié)構(gòu)采用單層平面索網(wǎng)，利用各節(jié)點處的重力剛度塊抵抗風(fēng)吸力，整體結(jié)構(gòu)輕盈、美觀；用CFRP懸?guī)娲鷤鹘y(tǒng)的剛拉索，可節(jié)約用索量，降低結(jié)構(gòu)總的造價，實現(xiàn)良好的經(jīng)濟性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種CFRP懸?guī)Ы徊嫠髦ЫY(jié)構(gòu)，屬于一種新型的單層索支結(jié)構(gòu)體系，主要適用于大跨度空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，如體育場、體育館、展覽中心等。

背景技術(shù)

索支結(jié)構(gòu)是由柔性受拉索及其邊緣構(gòu)件所形成的承重結(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用于建筑工程中。其索的材料可以采用鋼絲束、鋼絲繩、鋼鉸線、鏈條、圓鋼等材料。為了最大可能地形成室內(nèi)無柱的大空間，以滿足容納比賽場地、大型展示和飛機的需要，像體育場、體育館、展覽館和飛機庫這樣的大跨度建筑也廣泛采用索支結(jié)構(gòu)。

懸?guī)蚴怯扇嵝詰規(guī)еС衅渖系臉蛎姘逅纬傻某兄亟Y(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用于橋梁工程中。懸?guī)У牟牧现饕遣捎娩摬摹?/p>

為了滿足大空間、大跨度等的要求，同時為了使結(jié)構(gòu)變的更加安全和輕盈，本文提出了一種CFRP懸?guī)Ы徊嫠髦ЫY(jié)構(gòu)，是把懸?guī)虻睦砟钣迷诹怂髦ЫY(jié)構(gòu)中，并采用CFRP這種新材料作為懸?guī)娲摬摹?/p>

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是為了解決目前存在的建筑跨度受限制和抗倒塌能力不足的問題，提出了一種CFRP懸?guī)Ы徊嫠髦ЫY(jié)構(gòu)形式。

它包括一個圓型外環(huán)和CFRP懸?guī)蓛山诲e形成的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系。所述CFRP索網(wǎng)可根據(jù)需要設(shè)置成葵花型、方格型或不規(guī)則型，不設(shè)置內(nèi)環(huán)。CFRP懸?guī)у^固于圓外環(huán)上，CFRP懸?guī)еg采用帶重力剛度塊的夾具夾持。CFRP懸?guī)茏陨碇亓椭亓偠葔K重力作用會下?lián)铣蔀閼伊芯€，以此來承受結(jié)構(gòu)向下的荷載，比如自重和雪荷載；向上的風(fēng)吸力由重力剛度塊所產(chǎn)生的重力剛度來抵抗。該CFRP懸?guī)Ы徊嫠髦ЫY(jié)構(gòu)由于采用了CFRP作為懸?guī)В噍^于采用傳統(tǒng)的鋼懸?guī)В梢怨?jié)約材料用量，減輕結(jié)構(gòu)自重，使結(jié)構(gòu)更加輕盈、經(jīng)濟；采用懸?guī)蓛山诲e形成的單層平面索網(wǎng)，在結(jié)構(gòu)美學(xué)上具有創(chuàng)新性；不設(shè)置內(nèi)環(huán)，無關(guān)鍵節(jié)點，結(jié)構(gòu)內(nèi)力在各CFRP懸?guī)Ш凸?jié)點處分布較為平均，結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力強、魯棒性好。

圓外環(huán)曲線公式如下。式中，r是圓的半徑。其實就是xoy平面和圓柱形曲面的交線，xoy平面的原點就是圓外環(huán)曲線的中心點。

x²+y²＝r²

CFRP懸?guī)е行木€的曲線方程，對于規(guī)則型中的葵花型，其實就是懸鏈線旋轉(zhuǎn)曲面與相切于虛擬內(nèi)環(huán)的豎直平面的交線段，且交線段的兩個端點在圓外環(huán)曲線上。其公式如下：

且其端點滿足：

式中，k,r的定義同上述不規(guī)則型的公式，是相切于虛擬內(nèi)環(huán)的豎直平面的公式，r₀是虛擬內(nèi)環(huán)在xoy平面內(nèi)正投影曲線(為一個圓環(huán))的半徑，(x₀,y₀)是該正投影曲線(為一個圓環(huán))上的點。

CFRP懸?guī)е行木€的曲線方程，對于規(guī)則型中的方格型，其實就是懸鏈線旋轉(zhuǎn)曲面與相交于圓柱形曲面的與x軸平行(或重合)的豎直平面或與y軸平行(或重合)的豎直平面的交線段，且交線段的兩個端點在圓外環(huán)曲線上。其公式如下：

且其端點滿足：

或者