专利名称：一种正方形平面凯威特型索穹顶结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及建筑领域，尤其涉及一种正方形平面凯威特型索穹顶结构。
背景技术：
索穹顶(Cable Dome)结构是美国工程师Gdger发展和推广Fuller张拉整 体思想后实现的一种新型预张力大跨结构，它体现了 Fuller关于"压力的孤岛存 在于拉力的海洋中"的思想，是一种结构效率极高的全张力体系。其中以俄罗斯 圣彼得堡的太阳海岸穹顶(直径210m)，韩国汉城的奥运会体育馆(直径为 119.8m)和美国亚特兰大奥运会主馆——乔治亚穹顶(椭圆面积-240.79mx 193.02m)最为瞩目。现有的索穹顶结构平面形状为圆形或椭圆形，限 制了这一效率极高的结构广泛应用。本实用新型提出了一种可应用于正方形平 面的索穹顶，其上弦索的布置采用了单层凯威特(Kdwitt) 8型网壳斜向杆件的 形式，使索穹顶的上弦节点的侧向稳定性更好，为索穹顶结构的推广应用提供 了新的途径。 发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种正方形平面凯威特型 索穹顶结构。
一种正方形平面凯威特型索穹顶结构的上弦索1平面布置为单层凯威特8 型网壳的斜向杆件形式，其周边一圈的上弦环向杆由正方形平面刚性边梁2替 代，由上弦索1汇交的上弦节点3在竖直向下处对应有下弦节点4，上弦节点3 与下弦节点4之间连有竖压杆5，环向通过下弦节点4布有环向索6，正方形的 四个角与最外圈上弦节点3之间的上弦索1上设有四个上弦独立节点7，四个上 弦独立节点7竖直向下处设有四个下弦独立节点8，上弦独立节点7与下弦独立 节点8之间连有竖压杆5，刚性边梁2的四个角点与下弦独立节点8、下弦节点 4分别连有径向索10，相邻内圈的下弦节点4与外圈上弦节点3连有与上弦索1 在同一平面内的斜向索9，上弦索l、斜向索9周边均锚固在边梁2上。
所述的上弦索、环向索、斜向索或径向索为预应力拉索。边梁或竖压杆为 刚性构件。索穹顶结构的上弦索、竖压杆、环向索、径向索相互之间的连接均 采用铰接。
本实用新型具有下列优点(l)可适用于正方形平面；(2)继承了索穹顶的长处。
图1正方形平面Keiwitt型索穹顶结构立体示意图2正方形平面Keiwitt型索穹顶结构上弦索、刚性边梁平面布置示意图3正方形平面Keiwitt型索穹顶结构上弦索、刚性边梁立体示意图4正方形平面Keiwitt型索穹顶结构环索、径向索平面布置示意图5正方形平面Keiwitt型索穹顶结构环索、径向索立体示意图6正方形平面Keiwitt型索穹顶结构斜索、竖压杆、径向索平面布置示意
图7正方形平面Keiwitt型索穹顶结构斜索、竖压杆、径向索立体示意图； 图中上弦索l、刚性边梁2、上弦节点3、下弦节点4、竖压杆5、环向索
6、上弦独立节点7、下弦独立节点8、斜向索9、径向索IO。
具体实施方式
正方形平面凯威特(Keiwitt)型索穹顶结构是上弦索1平面布置为单层 凯威特8型网壳的斜向杆件形式，其周边一圈的上弦环向杆由正方形平面刚性 边梁2替代，由上弦索1汇交的上弦节点3在竖直向下处对应有下弦节点4，上 弦节点3与下弦节点4之间连有竖压杆5，环向通过下弦节点4布有环向索6， 正方形的四个角与最外圈上弦节点3之间的上弦索1上设有四个上弦独立节点 7，四个上弦独立节点7竖直向下处设有四个下弦独立节点8，上弦独立节点7 与下弦独立节点8之间连有竖压杆5，刚性边梁2的四个角点与下弦独立节点8、 下弦节点4分别连有径向索10，相邻内圈的下弦节点4与外圈上弦节点3连有 与上弦索1在同一平面内的斜向索9，上弦索l、斜向索9周边均锚固在边梁2 上。上弦索、环向索、斜向索或径向索为预应力拉索。边梁或竖压杆为刚性构 件。索穹顶结构的上弦索、竖压杆、环向索、径向索相互之间的连接均采用铰接。
本实用新型通过算例给出正方形平面凯威特(Keiwitt)型索穹顶结构基本 力学特性。设有一平面为20mx20m正方形平面凯威特(Keiwitt)型索穹顶结构， 矢高4.81m，构件布置如图1。索材均采用直径为36mm的钢丝绳，弹性模量 1.8xl05MPa，竖压杆为114x4的圆钢管，弹性模量为2.1xl05MPa。设定上弦中 心两圈索、上弦周边一圈索、斜索中心一圈及四角部八根斜索的初始应变为 0.0011558，第二圈斜索的初始应变为0.0023116，上弦中心第三圈索、靠中心一 圈环索的初始应变为0.0014448，靠中心第三圈斜索的初始应变为0.002022，径 向索的初始应变为0.0093909，与刚性边梁相连的斜索初始应变为0.0095354，第二圈环索的初始应变为0.012136。经ANASYS软件进行分析得知，结构在0.5 kN/n^向上荷载作用下，结构的最大竖向位移12.9mm，索的最大拉力212.5 kN。 结构在0.5 kN/n^向下荷载作用下，结构的最大竖向位移21.9mm，索的最大拉 力219.5kN。均能满足有关要求，表明此结构是成立的。
权利要求1、一种正方形平面凯威特型索穹顶结构，其特征在于索穹顶的上弦索(1)平面布置为单层凯威特8型网壳的斜向杆件形式，其周边一圈的上弦环向杆由正方形平面刚性边梁(2)替代，由上弦索(1)汇交的上弦节点(3)在竖直向下处对应有下弦节点(4)，上弦节点(3)与下弦节点(4)之间连有竖压杆(5)，环向通过下弦节点(4)布有环向索(6)，正方形的四个角与最外圈上弦节点(3)之间的上弦索(1)上设有四个上弦独立节点(7)，四个上弦独立节点(7)竖直向下处设有四个下弦独立节点(8)，上弦独立节点(7)与下弦独立节点(8)之间连有竖压杆(5)，刚性边梁(2)的四个角点与下弦独立节点(8)、下弦节点(4)分别连有径向索(10)，相邻内圈的下弦节点(4)与外圈上弦节点(3)连有与上弦索(1)在同一平面内的斜向索(9)，上弦索(1)、斜向索(9)周边均锚固在边梁(2)上。
2、 根据权利要求1所述的一种正方形平面凯威特型索穹顶结构，其特征在 于所述的上弦索(1)、环向索(6)、斜向索(9)或径向索(10)为预应力拉 索。
3、 根据权利要求l所述的一种正方形平面凯威特型索穹顶结构，其特征在 于所述的边梁(2)或竖压杆(5)为刚性构件。
4、 根据权利要求1所述的一种正方形平面凯威特型索穹顶结构，其特征在 于所述索穹顶结构的上弦索(1)、竖压杆(5)、环向索(6)、径向索(10) 相互之间的连接均采用铰接。
专利摘要本实用新型公开了一种正方形平面凯威特型索穹顶结构，其上弦索的布置为单层凯威特型网壳的斜向杆件形式，周边一圈环向杆由正方形平面刚性边梁替代，由上弦索汇交成的上弦节点在其竖直向下处设有下弦节点，上弦节点与下弦节点之间设竖压杆，下弦节点之间布有环向索，正方形的四个角与最外圈上弦节点之间的上弦索上设有四个上弦独立节点，四个上弦独立节点竖直向下处设有四个下弦独立节点，并连有竖压杆，刚性边梁的四个角点与下弦独立节点、下弦节点之间布径向索，相邻内圈的下弦节点与外圈上弦节点布有与上弦索在同一平面内的斜向索，周边索均锚固于边梁，拉索均施加预应力，边梁或竖压杆为刚性构件。本实用新型结构可将索穹顶结构用于正方形平面。
文档编号E04B7/14GK201326234SQ20082016944
公开日2009年10月14日 申请日期2008年12月11日 优先权日2008年12月11日
发明者慧 吴, 瑞 张, 汪毅俊, 王昌洪, 高博青 申请人:晟元集团有限公司;浙江大学