大开口葵花型索承网格结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种大开口葵花型索承网格结构，包括上弦刚性网格体系以及下弦张拉索杆体系，所述上弦刚性网格体系为中部有大开口结构，所述下弦张拉索杆体系包括环索以及沿环索径向布置的若干径向拉索，相邻两个径向拉索的端部分别与环索铰接，其另一端部与外圈环梁的铰接点重合在一处，所述下弦张拉索杆体系整体呈葵花型，在所述径向拉索与上弦刚性网格体系之间、沿径向拉索的布置方向设置有撑杆，在所述环索与上弦刚性网格体系之间、沿环索的环向设置有斜腹杆。本发明充分利用了拉索的高强度材料特性，将上弦刚性网格体系的悬挑受力状态变成了弹性支撑连续梁的受力状态，保证了整体结构的刚度，同时还节省了建筑材料，获得了美观的建筑效果。
【专利说明】大开口葵花型索承网格结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑工程【技术领域】，特别涉及一种适用于体育场的大开口葵花型索承网格结构。
【背景技术】
[0002]张弦结构在欧洲、日本很早就有应用，由于最初上弦采用钢梁，英文称之为BeamString Structure。1986年日本大学Masao Saitoh教授将这种结构定义为“将弦进行张拉，与梁组合”，称之为张弦梁，较早建成的张弦结构如日本某幼儿园健身房，采用了平行布置的张弦梁，平面尺寸为26mX36m，Masao Saitoh教授设计的日本大学体育馆也采用了平行布置的张弦梁，平面尺寸58mX85m。
[0003]近年来，张弦梁的应用日益广泛，上弦形式也从梁发展到拱、平面桁架、立体桁架、网壳，下弦形式也从索单向布置发展为双向布置、空间布置等，跨度也从几十米发展到120多米。随着我国经济实力的上升，目前全球大规模的张弦结构主要集中在我国，其中代表性的工程如上海浦东国际机场一期航站楼(张弦梁，最大跨度82.6m)、广州国际会展中心(张弦立体桁架，跨度126.6m)、国家体育馆(双向张弦桁架，114mX 114m)、南沙体育馆(空间张弦结构、直径98m)。
[0004]目前已建成张弦结构的上弦均为连续曲面的刚性体系，如梁、桁架、网壳等，故张弦结构多运用于场馆、站台等建筑。由于体育场中间常为露天的场地，故屋面为大开洞的曲面，若将张弦结构刚性上弦中部设置为大开口结构，会造成其上弦无法形成完整的壳体，要获得满足要求的刚度和承载力有很大的设计难度，因此，目前在全球还尚未见有张弦网格体系应用于露天场地体育场的相关报道。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于:针对上述存在的问题，提供一种运用于体育场的大开口葵花型索承网格结构。
[0006]本发明技术的技术方案是这样实现的:大开口葵花型索承网格结构，包括上弦刚性网格体系以及下弦张拉索杆体系，其特征在于:所述上弦刚性网格体系为中部有大开口结构，所述下弦张拉索杆体系包括设置在上弦刚性网格体系的开口处对应下方的环索以及沿环索径向布置的若干径向拉索，相邻两个径向拉索的端部分别与环索铰接，其另一端部与外圈环梁的铰接点重合在一处，所述下弦张拉索杆体系整体呈葵花型，在所述径向拉索与上弦刚性网格体系之间、沿径向拉索的布置方向设置有撑杆，所述撑杆两端分别与径向拉索和上弦刚性网格体系铰接，在所述环索与上弦刚性网格体系之间、沿环索的环向设置有斜腹杆，所述斜腹杆两端分别与环索和上弦刚性网格体系铰接。
[0007]本发明所述的大开口葵花型索承网格结构，其所述斜腹杆沿环索的环向、在环索与上弦刚性网格体系之间形成连续的V形，形成环向桁架结构。
[0008]本发明所述的大开口葵花型索承网格结构，其所述上弦刚性网格体系为由上弦环向主杆和上弦径向主杆组成的环形网格结构，相邻两个上弦径向主杆的端部与外圈环梁的铰接点重合在一处，呈葵花型布置，所述径向拉索与对应的上弦径向主杆在同一竖直平面上。
[0009]本发明所述的大开口葵花型索承网格结构，其所述外圈环梁与支撑体系固定连接，所述撑杆设置在径向拉索与对应的上弦径向主杆之间，所述撑杆竖直布置，所述斜腹杆设置在环索与对应的靠近开口处的上弦环向主杆之间。
[0010]本发明所述的大开口葵花型索承网格结构，其所述撑杆的上端部与上弦刚性网格体系的铰接点均位于上弦刚性网格体系中上弦环向主杆与上弦径向主杆的结合处。
[0011]本发明充分利用了拉索的高强度材料特性，将上弦刚性网格体系的悬挑受力状态变成了弹性支撑连续梁的受力状态，利用上弦刚性网格体系大开口下方设置的环索以及斜腹杆的配合形成环向桁架，有效解决了因上弦刚性网格大开口后刚性结构的刚度和承载力下降的问题，保证了整体结构的刚度，同时还节省了建筑材料，获得了美观的建筑效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明结构示意图。
[0013]图2是本发明中外圈环梁与支撑体系的结构示意图。
[0014]图3是本发明中上弦刚性网格体系的结构示意图。
[0015]图4是本发明中下弦张拉索杆体系的结构示意图。
[0016]图5是本发明的局部放大图。
[0017]图6是本发明中撑杆与上弦刚性网格体系铰接点的结构示意图。
[0018]图7是本发明中撑杆与径向拉索铰接点的结构示意图。
[0019]图中标记:1为环索，2为径向拉索，3为外圈环梁，4为撑杆，5为斜腹杆，6为上弦环向主杆，7为上弦径向主杆，8为支撑体系。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图，对本发明作详细的说明。
[0021]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
[0022]如图1和2所示，一种大开口葵花型索承网格结构，包括上弦刚性网格体系以及下弦张拉索杆体系，所述上弦刚性网格体系和下弦张拉索杆体系分别与外圈环梁3铰接，所述外圈环梁3与支撑体系8固定连接。
[0023]如图3-7所示，所述上弦刚性网格体系为中部有大开口结构，所述上弦刚性网格体系为由上弦环向主杆6和上弦径向主杆7组成的环形网格结构，相邻两个上弦径向主杆7的端部与外圈环梁3的铰接点重合在一处，呈葵花型布置，所述下弦张拉索杆体系包括设置在上弦刚性网格体系的开口处对应下方的环索I以及沿环索I径向布置的若干径向拉索2，相邻两个径向拉索2的端部分别与环索I铰接，其另一端部与外圈环梁3的铰接点重合在一处，所述下弦张拉索杆体系整体呈葵花型，在所述径向拉索2与上弦刚性网格体系之间、沿径向拉索2的布置方向设置有撑杆4，所述撑杆4两端分别与径向拉索2和上弦刚性网格体系铰接，每根径向拉索上设置三根撑杆，起到对上弦的支撑作用，实现通过拉索支撑刚性上弦的结构体系；由于上弦大开口的结构设计，严重削弱了上弦刚性网格结构的刚度和承载力，因此，在所述环索I与上弦刚性网格体系之间、沿环索I的环向设置有斜腹杆5，所述斜腹杆5两端分别与环索I和上弦刚性网格体系铰接，所述斜腹杆5沿环索I的环向、在环索I与上弦刚性网格体系之间形成连续的V形，形成环向桁架结构，从而进一步加强了上弦刚性网格结构的刚度，有效弥补了上弦刚性网格体系因大开口结构而造成的相应问题。
[0024]其中，所述撑杆4设置在径向拉索2与对应的上弦径向主杆7之间，所述径向拉索2与对应的上弦径向主杆7在同一竖直平面上，所述撑杆4竖直布置，所述斜腹杆5设置在环索I与对应的靠近开口处的上弦环向主杆6之间，所述撑杆4的上端部与上弦刚性网格体系的铰接点均位于上弦刚性网格体系中上弦环向主杆6与上弦径向主杆7的结合处。
[0025]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.大开口葵花型索承网格结构，包括上弦刚性网格体系以及下弦张拉索杆体系，其特征在于:所述上弦刚性网格体系为中部有大开口结构，所述下弦张拉索杆体系包括设置在上弦刚性网格体系的开口处对应下方的环索(I)以及沿环索(I)径向布置的若干径向拉索(2)，相邻两个径向拉索(2)的端部分别与环索(I)铰接，其另一端部与外圈环梁(3)的铰接点重合在一处，所述下弦张拉索杆体系整体呈葵花型，在所述径向拉索(2)与上弦刚性网格体系之间、沿径向拉索(2)的布置方向设置有撑杆(4)，所述撑杆(4)两端分别与径向拉索(2)和上弦刚性网格体系铰接，在所述环索(I)与上弦刚性网格体系之间、沿环索(I)的环向设置有斜腹杆(5)，所述斜腹杆(5)两端分别与环索(I)和上弦刚性网格体系铰接。
2.根据权利要求1所述的大开口葵花型索承网格结构，其特征在于:所述斜腹杆(5)沿环索(I)的环向、在环索(I)与上弦刚性网格体系之间形成连续的V形，形成环向桁架结构。
3.根据权利要求1或2所述的大开口葵花型索承网格结构，其特征在于:所述上弦刚性网格体系为由上弦环向主杆(6)和上弦径向主杆(7)组成的环形网格结构，相邻两个上弦径向主杆(7)的端部与外圈环梁(3)的铰接点重合在一处，呈葵花型布置，所述径向拉索(2)与对应的上弦径向主杆(7)在同一竖直平面上。
4.根据权利要求3所述的大开口葵花型索承网格结构，其特征在于:所述外圈环梁(3)与支撑体系(8 )固定连接，所述撑杆(4 )设置在径向拉索(2 )与对应的上弦径向主杆(7 )之间，所述撑杆(4)竖直布置，所述斜腹杆(5)设置在环索(I)与对应的靠近开口处的上弦环向主杆(6)之间。
5.根据权利要求4所述的大开口葵花型索承网格结构，其特征在于:所述撑杆(4)的上端部与上弦刚性网格体系的铰接点均位于上弦刚性网格体系中上弦环向主杆(6)与上弦径向主杆(7)的结合处。
【文档编号】E04H3/14GK103953115SQ201410216488
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】向新岸, 冯远, 刘宜丰, 陈文明 申请人:中国建筑西南设计研究院有限公司