[發明專利]不對稱大跨度車輻式索承空間結構

有效

• 申請號: 202010562048.7
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN112746675B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 李治;涂建
• 申請（專利權）人: 中信建筑設計研究總院有限公司
• 主分類號: E04B1/342
• 分類號: E04B1/342;E04B7/14
• 代理公司: 武漢天力專利事務所 42208
• 代理人: 程祥

本發明涉及一種不對稱大跨度車輻式索承空間結構，包括不對稱車輻式徑向弧形上弦桿、不對稱車輻式下弦徑向索、環桁架和外環梁；所述環桁架包括環桁架下弦環索、內環梁和環桁架豎腹桿，所述環桁架豎腹桿兩端分別與環桁架下弦環索和內環梁鉸接連接，相鄰環桁架豎腹桿之間設有斜腹桿；所述外環梁環繞環桁架，不對稱車輻式徑向弧形上弦桿一端連接內環梁，另一端連接外環梁；不對稱車輻式下弦徑向索的最低點連接于環桁架下弦環索，最高點連接于外環梁。本發明利用上弦弧形桿弧線設計使上弦受彎構件變為軸力構件，既簡化了不對稱結構的復雜性，又使受力更合理，明顯降低用鋼量。達到了建筑美觀、結構簡潔、受力合理、節約材料的目的。

技術領域

本發明涉及大跨度空間屋蓋結構領域，具體涉及一種不對稱大跨度車輻式索承空間結構。

背景技術

弦支結構、車輻式索承結構具有用鋼量少、造型輕盈美觀、便于工業化制造裝配、綠色低碳、可持續發展等優點。傳統車輻式索承網格結構為雙軸對稱形式，但在實際工程中，由于建筑造型、功能使用等要求，屋蓋可能為不對稱結構，由于結構不對稱，就給車輻式索承網格結構帶來了以下問題需要解決：1）如何使結構形式為不對稱時，而結構受力相對合理；2）如何在索承部分不對稱時充分發揮環桁架下弦環索力學上的空間作用；3）外環梁在某些工況下可能存在受壓現象，結構設計如何考慮其不利影響，等等。因此，這類不對稱屋蓋結構采用車輻式索承網格結構時存在很大的設計難度，這樣就需要提出一種新型的不對稱大跨度車輻式索承空間結構來解決上述問題。

目前各類弦支結構、車輻式索承網格結構廣泛應用于大、中型體育場館、展覽建筑等大跨度屋蓋建筑中。由于上述各類結構上弦桿件一般為受彎構件，跨度較大時需設置撐桿使上弦鋼桿件截面合理，如專利申請號201410216557.9 公開的一種大開口車輻式索承網格結構，包括上弦剛性網格體系以及下弦張拉索桿體系，所述上弦剛性網格體系為中部有大開口結構，所述下弦張拉索桿體系包括設置在上弦剛性網格體系的開口處對應下方的環索以及沿環索徑向呈車輻式布置的若干徑向拉索，所述徑向拉索端部與環索鉸接，在所述徑向拉索與上弦剛性網格體系之間、沿徑向拉索的布置方向設置有撐桿，所述撐桿兩端分別與徑向拉索和上弦剛性網格體系鉸接，在所述環索與上弦剛性網格體系之間、沿環索的環向設置有斜腹桿，所述斜腹桿兩端分別與環索和上弦剛性網格體系鉸接。該專利申請雖然通過徑向拉索的高強度材料特性，將上弦剛性網格體系的懸挑受力狀態變成了彈性支撐連續梁的受力狀態，解決了開口后整體結構的剛度問題，但其存在的不足是上弦剛性網格體系，需設置撐桿才能將懸挑受力狀態變成彈性支撐連續梁的受力狀態，但同時也帶來了問題，因為理論上只有上弦網格體系產生變形才能使撐桿、下弦徑向索發揮作用，這與其上弦剛性網格體系設計以及其下弦徑向索直線設計存在一定的矛盾。當結構不對稱時，撐桿受力也將不對稱，將導致徑向拉索索力分布的確定變得復雜困難，環索的空間作用難以得到充分發揮。

發明內容

本發明的目的是提供一種不對稱大跨度車輻式索承空間結構，解決由于建筑造型、功能使用要求需要結構為不對稱時，也能采用自重輕、造型輕盈美觀、綠色低碳的車輻式索承空間結構。

為實現上述目的，本發明提供了一種不對稱大跨度車輻式索承空間結構，包括不對稱車輻式徑向弧形上弦桿、不對稱車輻式下弦徑向索、環桁架和外環梁。所述環桁架包括環桁架下弦環索、內環梁和設于環桁架下弦環索和內環梁之間的多根不同長度的環桁架豎腹桿，所述環桁架豎腹桿兩端分別與環桁架下弦環索和內環梁鉸接連接，相鄰環桁架豎腹桿之間設有斜腹桿，斜腹桿的一端連接其中一環桁架豎腹桿的底端，斜腹桿的另一端連接其中另一環桁架豎腹桿的頂端；所述外環梁環繞環桁架，不對稱車輻式徑向弧形上弦桿一端連接內環梁并支撐于該處的環桁架豎腹桿，不對稱車輻式徑向弧形上弦桿另一端連接外環梁；不對稱車輻式下弦徑向索位于對稱車輻式徑向弧形上弦桿下方，同時不對稱車輻式下弦徑向索的最低點連接于環桁架下弦環索并位于環桁架豎腹桿與環桁架下弦環索的連接處，不對稱車輻式下弦徑向索的最高點連接于外環梁并位于不對稱車輻式徑向弧形上弦桿與外環梁的連接處。