一种超静定环桁架结构和索穹顶结构形成的组合结构的制作方法

本发明涉及一种组合结构，特别涉及一种超静定环桁架结构和索穹顶结构形成的组合结构。

背景技术：

现有的索穹顶结构存在的问题：①笨重庞大的受压环梁；②上层索容易出现松弛而退出工作；③拉索与压杆以及拉索与环梁节点构造也较复杂；④结构与屋面覆盖层的连接比较复杂等。

技术实现要素：

为了解决以上问题，本发明提供了一种超静定环桁架结构和索穹顶结构形成的组合结构，包括外围超静定环桁架结构和索穹顶结构，所述外围超静定环桁架结构包括承重墩1、承重柱2、撑杆3和桁架杆4；所述索穹顶结构包括上弦脊索5、下弦斜索6、外环梁7、内环梁8和压杆9，所述索穹顶结构与外围超静定环桁架采用铰接连接方式，所述外围超静定环桁架由承重柱2支承，承重柱之间设有撑杆3，所述承重柱2和撑杆3之间的节点采用刚接的连接方式，所述外围超静定环桁架结构与地面固结，所述索穹顶结构通过上弦脊索5、下弦斜索6和压杆9组成自应力空间结构体系，索穹顶结构中外围的上弦脊索5和下弦斜索6外端固定于外围超静定环桁架结构上形成全张力组合体，所述索穹顶结构中的外环梁7、内环梁8和压杆9固定整体结构的形状。

所述索穹顶结构采用葵花型索穹顶张拉方式，中间采用内环梁8。

所述索穹顶结构上铺设一层膜结构。

所述的外围超静定环桁架设有向外的撑杆3，整体向外部分挑出。

所述索穹顶结构与外围超静定环桁架采用铰接连接方式为索穹顶外圈上弦脊索5和下弦斜索6的外端通过索连接耳板与所述环桁架4连接。

所述索穹顶结构采用双层环梁，即每层包含外环梁7和内环梁8，内环梁7和外环梁8之间均匀布置一定数量的压杆9。

所述内环梁7和外环梁8采用刚性构件。

还设有拉索，所述索穹顶结构中拉索与内环梁7和外环梁8采用铰接连接方式，拉索与压杆9采用铰接连接方式.。

本发明提供的静定环桁架结构和索穹顶结构形成的组合结构施加预应力后，转为全张力状态，实现整体结构平衡，最终达到空间大跨、整体轻质、减震抗震目的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明的正视图。

图4为本发明的索穹顶立面图。

图5为本发明的环桁架立面图。

具体实施方式

下面通过附图来对本发明进行详细说明。

如图1、2、3所示，一种超静定环桁架结构和索穹顶结构形成的组合结构，包括外围超静定环桁架结构和索穹顶结构，所述索穹顶结构与外围超静定环桁架采用铰接连接方式。

所述一种超静定环桁架结构和索穹顶结构形成的组合结构，能够有效解决普通大跨建筑需多根内部承重柱的问题，达到释放空间的效果。

所述外围超静定环桁架结构包括承重墩1、承重柱2、撑杆3和桁架杆4；所述索穹顶结构包括上弦脊索5、下弦斜索6、外环梁7、内环梁8和压杆9。

所述外围超静定环桁架结构与地面固结，提供必要的约束力来平衡索穹顶结构屋盖产生的巨大拉力。

所述的外围超静定环桁架由承重柱2支承，承重柱2间设有撑杆，节点采用刚接的连接方式，同承重墩1、桁架杆4构成外围超静定体系，在承担索穹顶部分拉力的同时，有效降低外荷载作用效应。

所述索穹顶结构采用葵花型索穹顶张拉方式，中间采用应力内环梁。葵花型索穹顶张拉方式能有效限制水平向位移，抵抗风荷载效果显著，同时，上下两层拉索能确保索体承受屋面荷载，限制屋盖沉降；中间应力环将集中承受索体拉力，达到索穹顶结构整体受力内平衡。

所述索穹顶结构外环梁7、内环梁8采用刚性构件。刚性环梁能够有效抵抗索穹顶结构中拉索张拉环梁产生的变形，同时，刚性环梁在施工时也易于确定索穹顶结构中压杆9位置，从而降低施工难度。

超静定环桁架结构和索穹顶结构形成的组合结构，能够大幅度减轻上部结构自重，两相作用下，能够有效减缓地震、风载等外力荷载对结构影响，达到抗震目的；其形态结构类似于荷花，同时，拉索直接又是稳定的三角形，兼具力学与美学原理

索穹顶结构中外围的上弦脊索5、下弦斜索6外端固定于外围环桁架，索体施加预应力后，环桁架内部产生约束拉索的拉力，实现整体结构平衡。而外围超静定环桁架与地面固结，提供必要的约束力来平衡索穹顶屋盖产生的巨大拉力。两者的结合，保证了建筑内部空间的需求和结构受力的合理性，从而实现建筑屋盖自重减轻，建筑内部无柱，空间大跨度。

施工时外环梁7、内环梁8和压杆9可先加工成一个组装完毕的部分，再使用拉索将其张拉，依层叠加，此方案将大大减少索穹顶结构的施工难度和周期。

所述述索穹顶装配式施工流程：同一层内外环梁通过均匀布置的压杆9相连，提前组装；索穹顶施工采用逐层张拉，通过上弦脊索5和下弦斜索6将组装好的环梁-压杆9整体张拉，有效加快施工速度。

原文以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。本发明未涉及的技术均可通过现有的技术加以实现。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种超静定环桁架结构和索穹顶结构形成的组合结构，包括外围超静定环桁架结构和索穹顶结构，所述索穹顶外圈上弦脊索和下弦斜索的外端通过索连接耳板与所述环桁架连接，所述外围超静定环桁架结构与地面固结，所述索穹顶结构通过上弦脊索、下弦斜索和压杆组成自应力空间结构体系，索穹顶结构中外围的上弦脊索和下弦斜索外端固定于外围超静定环桁架结构上形成全张力组合体，所述索穹顶结构中的外环梁、内环梁和压杆固定整体结构的形状。本发明提供的静定环桁架结构和索穹顶结构形成的组合结构施加预应力后，转为全张力状态，实现整体结构平衡，最终达到空间大跨、整体轻质、减震抗震目的。

技术研发人员：季阳;刘丹丹;倪凯华;陈星;郭轩轩;郑轶
受保护的技术使用者：南京工程学院
技术研发日：2017.12.27
技术公布日：2018.04.17