[實用新型]裝配式整體拱殼屋蓋與搖擺柱組合協(xié)同抵抗外力的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821685104.0
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN209353554U
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董衛(wèi)國;溫四清;范浩;王新;葉煒;程凱
• 申請（專利權(quán)）人: 中信建筑設(shè)計研究總院有限公司
• 主分類號: E04B7/08
• 分類號: E04B7/08;E04B1/342
• 代理公司: 武漢天力專利事務(wù)所 42208
• 代理人: 程祥

本實用新型涉及一種裝配式整體拱殼屋蓋與搖擺柱組合協(xié)同抵抗外力的裝置，包括筒形殼體柱、拱殼屋蓋和搖擺柱；筒形殼體柱與拱殼屋蓋之間通過曲面自然過渡均勻變化形成連續(xù)曲面網(wǎng)殼整體結(jié)構(gòu)，并圍合形成建筑使用空間。筒形殼體柱可設(shè)一個或多個，布置于建筑內(nèi)部各處，其底部支座設(shè)置支承環(huán)梁，殼體柱腳彈性固定支承環(huán)梁上；搖擺柱布置于建筑使用空間周邊并與拱殼屋蓋連接保持穩(wěn)定。本實用新型拱殼的曲面形式通過最小應(yīng)變能確定，結(jié)構(gòu)受力合理，外形輕巧美觀。采用裝配式施工尤其施工快捷。本實用新型結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單，受力高效合理，造型美觀，施工安裝快捷。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種裝配式整體拱殼屋蓋與搖擺柱組合協(xié)同抵抗外力的裝置，適用于采用自由曲面網(wǎng)殼頂蓋的大跨度空間結(jié)構(gòu)體系。

背景技術(shù)

殼體結(jié)構(gòu)是一種薄壁空間曲面結(jié)構(gòu)，通過形態(tài)分析確定的曲面形式，以薄膜應(yīng)力為主，因而受力性能好，剛度大，重量輕，節(jié)省材料。殼體結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理、形式多樣、空間多變、外形美觀，因此殼體結(jié)構(gòu)在大跨度空間結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛。

隨著建筑理念和建筑造型的不斷創(chuàng)新，新的結(jié)構(gòu)型式不斷涌現(xiàn)。在造型上出現(xiàn)了從單一曲面到多種曲面的組合，在結(jié)構(gòu)體系上出現(xiàn)了殼體與其他結(jié)構(gòu)的組合。目前在建筑造型設(shè)計中，新的形式還在不斷發(fā)展，其中殼體采用與有機(jī)生物關(guān)聯(lián)的那些自由形式，能使建筑藝術(shù)更加豐富多彩，是建筑師樂于采用的一種結(jié)構(gòu)形態(tài)。

針對新出現(xiàn)的殼體結(jié)構(gòu)形式，如何實現(xiàn)曲面多樣性和受力合理性的有機(jī)結(jié)合，解決自由曲面形狀的定制和計算問題，創(chuàng)建出滿意的結(jié)構(gòu)形態(tài)及結(jié)構(gòu)體系，是殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計中的首要問題。

實用新型內(nèi)容

作為解決上述技術(shù)難題的一種方法，本實用新型提供一種裝配式整體拱殼屋蓋與搖擺柱組合協(xié)同抵抗外力的裝置，適用于采用自由曲面網(wǎng)殼頂蓋的大跨度空間結(jié)構(gòu)體系。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：一種裝配式整體拱殼屋蓋與搖擺柱組合協(xié)同抵抗外力的裝置，包括筒形殼體柱、拱殼屋蓋和搖擺柱；筒形殼體柱與拱殼屋蓋之間通過曲面自然過渡均勻變化形成連續(xù)曲面網(wǎng)殼整體結(jié)構(gòu)，并圍合形成建筑使用空間。筒形殼體柱可設(shè)一個或多個，布置于建筑內(nèi)部各處，其底部支座設(shè)置支承環(huán)梁，殼體柱腳彈性固定支承環(huán)梁上；搖擺柱布置于建筑使用空間周邊并與拱殼屋蓋連接保持穩(wěn)定。

本實用新型所述筒形殼體柱是指任意一條曲線繞豎直軸線旋轉(zhuǎn)而成的封閉或開口殼體，能承擔(dān)豎向軸力及水平剪力。

搖擺柱頂端通過銷軸與拱殼屋蓋鉸接。搖擺柱下方設(shè)有底座，搖擺柱底端通過銷軸與底座鉸接。筒形殼體柱和拱形屋蓋均為鋼網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。

本實用新型筒形殼體柱作為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承受水平力，拱殼屋蓋承受及傳遞頂蓋外力。鋼管搖擺柱與整體拱殼結(jié)構(gòu)形成組合結(jié)構(gòu)，協(xié)同工作，既承受頂蓋壓力，又能適當(dāng)變形釋放溫度應(yīng)力，消除溫度應(yīng)力對結(jié)構(gòu)不利影響。筒形殼體柱與拱殼屋蓋組成的整體結(jié)構(gòu)的曲面形式，是通過迭代分析使得結(jié)構(gòu)應(yīng)變能最小、受力性能最合理而得到，結(jié)構(gòu)輕巧美觀。殼體結(jié)構(gòu)主要承受整體薄膜內(nèi)力（雙向軸力和順剪力）。結(jié)構(gòu)外形的設(shè)計既是為了控制應(yīng)力，也是為建筑提供優(yōu)美造型，做到力學(xué)與形式的契合。

組合結(jié)構(gòu)中殼體桿件連接為剛性連接，筒形殼體柱通過殼體柱支座彈性固定在建筑結(jié)構(gòu)的支承環(huán)梁上，搖擺柱采用鉸接。筒形殼體柱與拱殼屋蓋采用鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，與鋼管搖擺柱均采用工廠制作，現(xiàn)場裝配式安裝，結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)高效，施工快捷可靠。

所述的結(jié)構(gòu)及連接構(gòu)造適用于采用自由曲面網(wǎng)殼頂蓋的大跨度空間結(jié)構(gòu)體系。

所述的結(jié)構(gòu)及連接構(gòu)造是筒形殼體柱作為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承受水平力，拱殼屋蓋承受及傳遞頂蓋外力。鋼管搖擺柱與整體拱殼結(jié)構(gòu)形成組合結(jié)構(gòu)，協(xié)同工作，既承受頂蓋壓力，又能適當(dāng)變形釋放溫度應(yīng)力，消除溫度應(yīng)力對結(jié)構(gòu)不利影響。