[發(fā)明專利]一種輪輻式預(yù)應(yīng)力張弦穹頂結(jié)構(gòu)及其施工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111031827.5
• 申請(qǐng)日: 2021-09-03
• 公開（公告）號(hào): CN113802751B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛家琪;張曼生;王樹;馬伯濤;宋毛毛;羅楚雄;張玲;張奇銘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國航空規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院有限公司
• 主分類號(hào): E04B7/14
• 分類號(hào): E04B7/14
• 代理公司: 北京中建聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11004
• 代理人: 周娓娓;晁璐松

一種輪輻式預(yù)應(yīng)力張弦穹頂結(jié)構(gòu)及其施工方法，包括徑向梁、緯向梁、外圍結(jié)構(gòu)柱和屋面，徑向梁包括中心內(nèi)環(huán)梁，緯向梁包括預(yù)應(yīng)力張弦梁主梁，預(yù)應(yīng)力張弦梁主梁包括上層張弦梁主梁、下弦索和撐桿，撐桿為可調(diào)桿，通過調(diào)整撐桿實(shí)現(xiàn)調(diào)整后的預(yù)應(yīng)力張弦梁主梁在同一荷載作用下各撐桿位置處的彎矩值的比值與在預(yù)應(yīng)力作用下各撐桿位置處的反彎矩值的比值一致。本發(fā)明通過調(diào)整撐桿，使得張弦梁預(yù)應(yīng)力索在外圍撐桿位置轉(zhuǎn)角較大，內(nèi)部幾道撐桿位置處轉(zhuǎn)角逐步減小，根據(jù)預(yù)應(yīng)力張弦梁主梁所承受的荷載大小及撐桿布置間距，改變撐桿位置預(yù)應(yīng)力索的轉(zhuǎn)角大小，以適應(yīng)荷載的變化，并平衡荷載彎矩，達(dá)到最大限度調(diào)整預(yù)應(yīng)力張弦梁主梁。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于輪輻式預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)，特別是一種輪輻式預(yù)應(yīng)力張弦穹頂結(jié)構(gòu)及其施工方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有輪輻式預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)一般在結(jié)構(gòu)中部和外邊緣分別設(shè)置兩圈環(huán)形受力結(jié)構(gòu)。外邊緣設(shè)環(huán)形受力結(jié)構(gòu)為外壓力環(huán)，中部環(huán)形受力結(jié)構(gòu)分上下兩層，上側(cè)為中部壓力環(huán)，下側(cè)為中部拉力環(huán)。在中部壓力環(huán)與外壓力環(huán)之間放射狀均勻布置受壓壓彎的屋面主梁，在屋面主梁的豎平面內(nèi)用拉索連接中部壓力環(huán)與外壓力環(huán)，通過張拉拉索為整體輪輻式結(jié)構(gòu)提供豎向剛度。在屋面荷載及拉索預(yù)應(yīng)力作用下，屋面梁為壓彎構(gòu)件，穩(wěn)定性較差，一般需要很大的截面才能滿足壓彎穩(wěn)定的受力需求。

目前輪輻式預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)存在以下問題：

一、存在輪輻式結(jié)構(gòu)外側(cè)承受荷載面積大，內(nèi)側(cè)承受荷載面積小，造成結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)和外側(cè)所需要的結(jié)構(gòu)剛度完全不同的問題，而且一般輪輻式張弦梁結(jié)構(gòu)由于輪輻式分布的張弦鋼梁沿結(jié)構(gòu)徑向一般具有相同或相近的結(jié)構(gòu)剛度，存在與結(jié)構(gòu)受力需求完全不匹配的問題。

二、存在輪輻式張弦梁主梁內(nèi)側(cè)部分與外側(cè)部分彎矩差異過大問題。彎矩輪輻式張弦結(jié)構(gòu)由于外圍承受荷載面積大，內(nèi)側(cè)承受荷載面積小，而一般輪輻式張弦結(jié)構(gòu)由于下部輪輻式張弦在每個(gè)撐桿位置轉(zhuǎn)角相同，為上部主梁提供的柔性支承剛度相同，造成輪輻式張弦結(jié)構(gòu)外側(cè)部分的主梁在荷載作用下產(chǎn)生的彎矩遠(yuǎn)大于內(nèi)側(cè)部分的主梁在荷載作用下的彎矩。

三、存在輪輻式張弦結(jié)構(gòu)外側(cè)部分在預(yù)應(yīng)力作用下的反彎矩過小的問題。輪輻式張弦結(jié)構(gòu)由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的反彎矩在張弦主梁兩端小中間大，而與輪輻式張弦結(jié)構(gòu)在荷載作用下產(chǎn)生的彎矩為外側(cè)大逐步向輪輻式張弦結(jié)構(gòu)中部減小的特征不一致，造成預(yù)應(yīng)力反彎矩對(duì)荷載彎矩的抵消作用發(fā)揮不充分。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種輪輻式預(yù)應(yīng)力張弦穹頂結(jié)構(gòu)及其施工方法，要解決現(xiàn)有輪輻式預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)在屋面荷載及拉索預(yù)應(yīng)力作用下，存在輪輻式結(jié)構(gòu)外側(cè)承受荷載面積大，內(nèi)側(cè)承受荷載面積小，造成結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)和外側(cè)所需要的結(jié)構(gòu)剛度完全不同的技術(shù)問題，還要解決輪輻式張弦梁主梁內(nèi)側(cè)部分與外側(cè)部分彎矩差異過大的技術(shù)問題，還要解決輪輻式張弦結(jié)構(gòu)外側(cè)部分在預(yù)應(yīng)力作用下的反彎矩過小的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種輪輻式預(yù)應(yīng)力張弦穹頂結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)框架和屋面，所述屋面鋪設(shè)在結(jié)構(gòu)框架上側(cè)，所述結(jié)構(gòu)框架包括徑向梁、緯向梁和外圍結(jié)構(gòu)柱，

所述徑向梁包括中心內(nèi)環(huán)梁，

所述外圍結(jié)構(gòu)柱圍繞中心內(nèi)環(huán)梁的外側(cè)等距離均勻布置有一周，所有外圍結(jié)構(gòu)柱的連線為圓，該圓與中心內(nèi)環(huán)梁為同心圓，所述中心內(nèi)環(huán)梁與各個(gè)外圍結(jié)構(gòu)柱的連線呈放射狀，

所述緯向梁包括預(yù)應(yīng)力張弦梁主梁，預(yù)應(yīng)力張弦梁主梁布置在該放射線上為一榀，預(yù)應(yīng)力張弦梁主梁對(duì)應(yīng)各個(gè)放射線上設(shè)置，所述預(yù)應(yīng)力張弦梁主梁的內(nèi)端與中心內(nèi)環(huán)梁固定連接，預(yù)應(yīng)力張弦梁主梁的外端與外圍結(jié)構(gòu)柱的頂部固定連接，所述外圍結(jié)構(gòu)柱的底部固定在地面上，

所述中心內(nèi)環(huán)梁為雙層環(huán)向桁架梁，包括上層壓力環(huán)、下層拉力環(huán)和壓力環(huán)之間的聯(lián)系桿，每榀預(yù)應(yīng)力張弦梁主梁均為桁架梁，包括上層張弦梁主梁、下弦索和支撐并固定連接在兩者之間的撐桿，