專(zhuān)利名稱(chēng)：一種環(huán)形剛性索穹頂結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及建筑領(lǐng)域，尤其涉及一種環(huán)型剛性索穹頂結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
1986年，美國(guó)工程師Geiger發(fā)展和推廣Fuller張拉整體思想，實(shí)現(xiàn)了一種新型預(yù) 張力大跨結(jié)構(gòu)，即索穹頂(Cable Dome)結(jié)構(gòu)，它體現(xiàn)了 Fuller關(guān)于“壓力的孤島存在于拉 力的海洋中”的思想，是一種結(jié)構(gòu)效率極高的全張力體系?，F(xiàn)有的索穹頂結(jié)構(gòu)，形式大多為 圓形或橢圓，使用范圍受到限制，同時(shí)，穩(wěn)定性相對(duì)較差，容易在平面外出現(xiàn)失穩(wěn)，且當(dāng)荷載 增大到一定程度時(shí)，中心部分脊索容易退出工作，使結(jié)構(gòu)位移的增大速率明顯加快，若要使 中心部分的脊索不退出工作，必須極大地提高環(huán)索的預(yù)應(yīng)力，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的其他部分構(gòu) 件內(nèi)力明顯增加，而且當(dāng)外環(huán)索預(yù)應(yīng)力增加到一定值時(shí)，其效果逐漸減弱。因此，如何擴(kuò)大 索穹頂結(jié)構(gòu)的使用范圍，同時(shí)使其更加優(yōu)越的受力性能，是需要解決的問(wèn)題。本實(shí)用新型專(zhuān) 利環(huán)型剛性索穹頂結(jié)構(gòu)，使索穹頂結(jié)構(gòu)的應(yīng)用推廣到環(huán)型結(jié)構(gòu)，同時(shí)又有較好的受力性能。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種環(huán)形剛性索穹頂結(jié)構(gòu)。環(huán)形剛性索穹頂結(jié)構(gòu)包括剛性環(huán)、剛性桿件、環(huán)索、豎直撐桿、斜索以及邊環(huán)梁；剛 性桿件為向下弧形幅射狀，多條剛性桿件一端與剛性環(huán)等分剛接，剛性桿件由多根構(gòu)件剛 接相連，多條剛性桿件另一端與邊環(huán)梁錨接，豎直撐桿的上端分別與中心拉環(huán)等分剛接點(diǎn) 鉸接和剛性桿件的兩構(gòu)件剛接點(diǎn)鉸接，豎直撐桿的下端與斜索的一端和環(huán)索鉸接，斜索的 另一端與剛性桿件的兩構(gòu)件剛接點(diǎn)鉸接，其中一斜索的另一端與邊環(huán)梁錨接，環(huán)索沿環(huán)向 閉合布置。所述的剛性桿件、剛性環(huán)為施加預(yù)應(yīng)力的剛性構(gòu)件。所述的剛性環(huán)標(biāo)高最高，豎直 撐桿頂部標(biāo)高環(huán)向相同，徑向由內(nèi)向外遞減。所述的環(huán)索、斜索為預(yù)應(yīng)力拉索。本實(shí)用新型與背景技術(shù)相比具有的有益效果是1)結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)潔，呈肋環(huán)狀；2)自重輕，結(jié)構(gòu)構(gòu)件少；3)充分發(fā)揮高強(qiáng)度材料的性能，本結(jié)構(gòu)可采用受拉性能優(yōu)越的高強(qiáng)度拉索和受壓 性能優(yōu)越的混凝土環(huán)梁，充分發(fā)揮這兩種材料各自的特性；4)將脊索換成剛性桿件，使結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性都有了提高；5)安裝比現(xiàn)有索穹頂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

圖1為環(huán)型剛性索穹頂結(jié)構(gòu)的三維軸測(cè)圖；圖2為環(huán)型剛性索穹頂結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖3為環(huán)型剛性索穹頂結(jié)構(gòu)的平面示意3[0015]圖4為環(huán)型剛性索穹頂結(jié)構(gòu)剛性桿件、剛性環(huán)及環(huán)梁示意圖；圖5為環(huán)型剛性索穹頂結(jié)構(gòu)斜索、豎直撐桿及環(huán)索示意圖；圖6a為本實(shí)用算例平面示意圖；圖6b為本實(shí)用算例剖面示意圖；圖7為本實(shí)用專(zhuān)利結(jié)構(gòu)在豎直向下荷載作用下的荷載-位移圖。圖8為本實(shí)用專(zhuān)利結(jié)構(gòu)在豎直向上荷載作用下的荷載-位移圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，環(huán)形剛性索穹頂結(jié)構(gòu)包括剛性環(huán)1、剛性桿件2、環(huán)索3、豎直撐桿4、 斜索5以及邊環(huán)梁6 ；剛性桿件2為向下弧形幅射狀，多條剛性桿件2 —端與剛性環(huán)1等分 剛接，剛性桿件2由多根構(gòu)件剛接相連，多條剛性桿件2另一端與邊環(huán)梁6錨接，豎直撐桿 4的上端分別與中心拉環(huán)1等分剛接點(diǎn)鉸接和剛性桿件2的兩構(gòu)件剛接點(diǎn)鉸接，豎直撐桿4 的下端與斜索5的一端和環(huán)索3鉸接，斜索5的另一端與剛性桿件2的兩構(gòu)件剛接點(diǎn)鉸接，
一斜索5的另一端與邊環(huán)梁6錨接，中心拉環(huán)1、環(huán)索3沿環(huán)向閉合布置。所述的剛性桿件2、剛性環(huán)1為施加預(yù)應(yīng)力的剛性構(gòu)件。所述的剛性環(huán)1標(biāo)高最 高，豎直撐桿4頂部標(biāo)高環(huán)向相同，徑向由內(nèi)向外遞減。所述的環(huán)索3、斜索5為預(yù)應(yīng)力拉索。肋環(huán)型剛性索穹頂結(jié)構(gòu)是脊索和中心拉環(huán)改為剛性構(gòu)件的肋環(huán)型索穹頂體系，它 由不同強(qiáng)度的材料組合而成。其中，邊環(huán)梁為受壓邊環(huán)梁，可利用結(jié)構(gòu)柱頂圈梁，一般為鋼 筋混凝土梁，剛度大，受壓性能好，施工也方便，斜索和剛性桿件的錨固用的鋼板可預(yù)埋在 該梁上，張拉操作空間寬敞，操作方便。斜索和環(huán)索可采用高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線或鋼絲繩等，中 心剛性拉環(huán)、剛性桿件和豎直撐桿可采用型鋼。索與索連接、索與梁連接的節(jié)點(diǎn)已有許多形 式可選擇。由于上弦節(jié)點(diǎn)位置確定，本結(jié)構(gòu)可先裝上所有構(gòu)件，接著張拉斜索，使其達(dá)到設(shè) 計(jì)值即安裝完畢。本結(jié)構(gòu)安裝極為簡(jiǎn)單方便。下面給出一具體算例。一個(gè)肋環(huán)型剛性索穹頂結(jié)構(gòu)，跨度為60m，承受軸對(duì)稱(chēng)荷載，如圖6所示，豎直撐 桿高度為=H1 = 6.77m，H2 = 11m，截面積均為138.0cm2。節(jié)點(diǎn)豎向荷載為=P1 = 1/11P， P2 = 3/11P，其中P為荷載參數(shù)。剛性桿件截面面積及初始預(yù)應(yīng)力分布見(jiàn)表1。梁截面積 為100cm2，慣性矩為833cm4，拉索的彈性模量為1. 85 X IO11Pa,剛性桿件和梁的彈性模量為 2. 06 X IO11Pa0表1 剛性桿件JSlJS2HSl[0028]A/cm244. 344. 344. 3[0029]F/kN708. 81564. 4878.
權(quán)利要求1.一種環(huán)形剛性索穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于包括剛性環(huán)(1)、剛性桿件O)、環(huán)索(3)、豎 直撐桿、斜索(5)以及邊環(huán)梁(6)；剛性桿件(2)為向下弧形幅射狀，多條剛性桿件(2) 一端與剛性環(huán)(1)等分剛接，剛性桿件O)由多根構(gòu)件剛接相連，多條剛性桿件(2)另一端 與邊環(huán)梁(6)錨接，豎直撐桿⑷的上端分別與中心拉環(huán)⑴等分剛接點(diǎn)鉸接和剛性桿件 ⑵的兩構(gòu)件剛接點(diǎn)鉸接，豎直撐桿⑷的下端與斜索(5)的一端和環(huán)索(3)鉸接，斜索(5) 的另一端與剛性桿件O)的兩構(gòu)件剛接點(diǎn)鉸接，其中一斜索(5)的另一端與邊環(huán)梁(6)錨 接，環(huán)索C3)沿環(huán)向閉合布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)形剛性索穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的剛性桿件 O)、剛性環(huán)(1)為施加預(yù)應(yīng)力的剛性構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)形剛性索穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的剛性環(huán)(1) 標(biāo)高最高，豎直撐桿(4)頂部標(biāo)高環(huán)向相同，徑向由內(nèi)向外遞減。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)形剛性索穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的環(huán)索(3)、斜 索(5)為預(yù)應(yīng)力拉索。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種環(huán)形剛性索穹頂結(jié)構(gòu)，它包括剛性環(huán)、剛性桿件、環(huán)索、豎直撐桿、斜索以及邊環(huán)梁；剛性桿件為向下弧形幅射狀，多條剛性桿件一端與剛性環(huán)等分剛接，剛性桿件由多根構(gòu)件剛接相連，多條剛性桿件另一端與邊環(huán)梁錨接，豎直撐桿的上端分別與中心拉環(huán)等分剛接點(diǎn)鉸接和剛性桿件的兩構(gòu)件剛接點(diǎn)鉸接，豎直撐桿的下端與斜索的一端和環(huán)索鉸接，斜索的另一端與剛性桿件的兩構(gòu)件剛接點(diǎn)鉸接，其中一斜索的另一端與邊環(huán)梁錨接，環(huán)索沿環(huán)向閉合布置。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)潔，受力性能優(yōu)越，擴(kuò)大了索穹頂結(jié)構(gòu)使用范圍，同時(shí)受力性能優(yōu)，施工安裝方便。
文檔編號(hào)E04B1/32GK201901944SQ20102015750
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者唐培堯, 岑迪欽, 陳建波, 高博青 申請(qǐng)人:浙江東宸建設(shè)控股集團(tuán)有限公司, 浙江大學(xué)