[實用新型]一種適用于大跨度小矢跨比馬鞍面的弦支單層網殼結構

有效

• 申請號: 202021194227.1
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN213204469U
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 閆翔宇;楊艷;陳志華;丁永君;于敬海;賈莉;王彬;王丹妮
• 申請（專利權）人: 天津大學建筑設計規劃研究總院有限公司
• 主分類號: E04B1/342
• 分類號: E04B1/342;E04B1/34
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張金亭

本實用新型公開了一種適用于大跨度小矢跨比馬鞍面的弦支單層網殼結構，包括上層單層鋼網殼、撐桿、下層雙向拉索以及邊界環梁，所述邊界環梁支承于下部主體結構，所述上層單層鋼網殼采用馬鞍面結構，所述下層雙向拉索沿所述馬鞍面結構的凹面和凸面雙向布置，上層馬鞍形單層鋼網殼和所述下層雙向拉索通過錨固節點與所述邊界環梁連接，所述錨固節點與所述邊界環梁固接，所述上層馬鞍形單層鋼網殼和所述下層雙向拉索通過所述撐桿連接。本實用新型通過施加預應力，可為整個結構提供反向的內力和變形，有利于提高結構的整體受力性能，使結構在較大跨度和較小矢跨比下依然具有較強的穩定性，可以適用于大跨度小矢跨比的結構。

技術領域

本實用新型屬于建筑工程技術領域，涉及一種大跨度場館建筑屋蓋結構，更具體地說涉及一種適用于大跨度小矢跨比馬鞍面的弦支單層網殼結構。

背景技術

網殼結構是目前大跨度空間結構中應用最廣泛的結構形式之一，是一種將桿件按照某個特有曲面按照一定的規律布置而成的空間結構體系，兼具薄殼結構和桿系結構的特點。網殼結構具有自重較輕、剛度大、可跨越較大跨度、節省鋼材等優點，因此常常被用于體育場館、機場、高鐵站房等重要的大型公用建筑結構中。

網殼結構形式多樣，按照其外形可以劃分為球面網殼、柱面網殼、橢圓拋物面網殼、雙曲拋物面網殼等，其中雙曲拋物面網殼是近年來備受關注的結構形式之一。雙曲拋物面，俗稱馬鞍面，是以一種由直線運動所產生的曲面。馬鞍面有兩族直母線，曲面上任意兩條異族的直母線相交。馬鞍面受外力作用時，任意一條直母線會被另一族直母線分攤受力，這種相互作用使得結構更加穩定，采用雙曲拋物面作為結構屋蓋具有良好的受力性能。

在國內，目前馬鞍面網殼結構已經被廣泛應用于實際工程中。如1994年建成的德陽體育館，是我國第一個馬鞍形雙層鋼網殼結構，水平投影為菱形，采用直線邊梁，跨度達105m，穩定方向矢跨比為1/7.28，承重方向垂跨比為1/6；2009年建成的中國石油大學體育館，馬鞍形雙層鋼網殼屋蓋，水平投影為橢圓形，長軸跨度達142m，穩定方向矢跨比為1/6.8，承重方向垂跨比為1/13。另外，也有部分工程的屋蓋采用多個馬鞍面組合的形式，如北京石景山體育館，其水平投影為邊長99.7m的正三角形，采用了3片四邊形的雙曲拋物面雙層鋼網殼；哈爾濱工業大學體育館是由多片單雙層馬鞍形網殼組合而成的屋蓋。

由上述馬鞍形網殼結構可以看出，目前已建成的大跨度馬鞍形網殼多采用雙層鋼網殼，這是由于單層雙曲拋物面網殼結構跨度較大時，在外荷載作用下容易發生整體失穩，因此《空間網格技術規程》(JGJ7-2010)也提出建議“單層雙曲拋物面網殼的跨度不宜大于60m”。采用雙層網殼可以增強結構剛度，一定程度上解決了較大跨度的馬鞍形網殼結構穩定性不足的問題，但是雙層網殼用于馬鞍面屋蓋時，馬鞍面形狀的不規則可能導致網格劃分不均勻、桿件種類較多等問題。同時，有研究發現，矢跨比的大小對馬鞍形網殼的剛度也具有較大的影響，矢跨比的增大可以提高網殼結構的極限承載力，與之相對的，矢跨比的減小會使網殼結構的穩定性下降，為保證單層網殼結構的安全性，《空間網格技術規程》(JGJ7-2010)建議“單塊雙曲拋物面殼體的矢跨比取跨度的1/2～1/4”。由此可知，單層的雙曲拋物面網殼不適用于大跨度小矢跨比的結構。

索網結構是大跨度馬鞍形屋蓋中常用的結構形式，但是索網結構也存在明顯的不足：索網結構是柔性結構，其剛度絕大部分來自合理的拉索預應力，對施工精度要求高，且施加預應力之后需要剛度較大的邊界環梁抵抗拉索的拉力。

實用新型內容

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種適用于大跨度小矢跨比馬鞍面的弦支單層網殼結構，解決了馬鞍形單層網殼在較大跨度、較小矢跨比時穩定性較弱的問題，解決了馬鞍形雙層網殼桿件種類多、構件制作加工困難的弊端，避免了索網結構完全依賴預應力提供剛度、對邊界要求高的缺點。