一种弦支穹顶的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种弦支穹顶，包括上部网壳和下部张拉索杆体系；下部张拉索杆体系包括环向索（1）、径向索（2）以及竖向撑杆（3）；竖向撑杆（3）的上端与上部网壳对应的各环节点连接，竖向撑杆（3）的下端与上部网壳的下一环节点通过径向索（2）连接，上部网壳同一环节点连接的竖向撑杆（3）的下端由环向索（1）连接在一起；上部网壳同一环节点连接的竖向撑杆（3）的下端平面展开近似正弦曲线。本实用新型的弦支穹顶使得预应力在各个方向上产生的向心力与上部径向杆压力的水平分量基本抵消，消除类椭圆形弦支穹顶预应力张拉时长轴方向内凹、短轴方向外凸的缺点，使类椭圆弦支穹顶的工作性能与圆形弦支穹顶相近，明显改善结构受力性能。
【专利说明】
一种弦支穹顶
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种大跨度空间钢结构屋盖的索杆体系，更具体地说，是一种适用于类椭圆或椭圆的弦支穹顶。
【背景技术】
[0002]弦支穹顶结构是在建筑领域广泛应用的一种屋盖形式。发展之初，工程应用多以圆形为主，呈轴心对称布置，通过张拉下部索杆体系能够保证上部单层网壳荷载作用下不发生变形。但是，随着建筑的发展，工程应用出现较多的大跨度类椭圆弦支穹顶结构，甚至长短轴半径比较大的类椭圆形。因下部环向索沿类椭圆周长各处的曲率不同，所以环向索的预应力在类椭圆各个方向上的拉力也不同，导致预应力张拉后会产生长轴方向内凹、短轴方向外凸的缺点，制约了类椭圆弦支穹顶在工程中的应用。
【发明内容】
[0003]目的:为了克服传统索杆体系在类椭圆弦支穹顶应用中的缺点，本实用新型提供了一种适用于类椭圆或椭圆的弦支穹顶，造型优美、结构简单、传力明确。
[0004]技术方案:为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为:
[0005]—种弦支穹顶，包括上部网壳和下部张拉索杆体系；所述上部网壳为类椭圆或椭圆结构，在所述上部网壳上设置有若干环节点;所述下部张拉索杆体系包括环向索、径向索以及竖向撑杆;所述竖向撑杆的上端与所述上部网壳对应的各环节点连接，所述竖向撑杆的下端与所述上部网壳的下一环节点通过所述径向索连接，所述上部网壳同一环节点连接的所述竖向撑杆的下端由所述环向索连接在一起;所述上部网壳同一环节点连接的所述竖向撑杆的下端平面展开近似正弦曲线。
[0006]所述竖向撑杆的长度确定如下:分析所述弦支穹顶的单层网壳各个节点的受力，并据此得出所述索杆体系各个节点需要提供的预应力，根据所述索杆体系各个节点需要提供的预应力确定所述径向索与所述竖向撑杆的夹角确定所述竖向撑杆的长度。
[0007]有益效果:
[0008](I)根据上部网壳环向杆各圈节点的径向位移调整对应位置的竖向撑杆高度，从而改变径向索与竖向撑杆的夹角，使得预应力在各个方向上产生的向心力与上部径向杆压力的水平分量基本抵消，达到最外环各支座处的径向位移近似为零的有益效果。基本消除类椭圆形弦支穹顶预应力张拉时长轴方向内凹、短轴方向外凸的缺点，使类椭圆弦支穹顶的工作性能与圆形弦支穹顶相近，明显改善结构受力性能。
[0009](2)索杆体系布置简单，传力直接，便于索力分析和张拉施工。
[0010](3)马鞍形索杆体系造型优美，增加建筑美观。
【附图说明】
[0011 ]图1为本实用新型的弦支穹顶示意图。
[0012]图2为本实用新型的短轴视图。
[0013]图3为本实用新型的长轴视图。
[0014]图4为本实用新型某一环竖向撑杆平面展开图。
[0015]图5为本实用新型轴测图。
[0016]其中，I为环向索，2为径向索，3为竖向撑杆，4为环向杆，5为径向杆。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明:
[0018]如图1所示，本实用新型的弦支穹顶包括上部网壳结构和下部张拉索杆体系。其中，上部网壳结构包括若干环向杆4和若干径向杆5;若干环向杆4形状为椭圆形状或者类椭圆形状且相互平行，并且越靠近内侧的环向杆的高度越高;若干环向杆4共同形成一倒置的椭圆形碗状上部网壳结构。在各圈环向杆4上等距设置有节点。下部张拉索杆体系为马鞍形索杆体系，包括环向索1、径向索2以及竖向撑杆3;下部张拉索杆体系在拉索内施加预应力后，与上部网壳结构共同形成受力结构。环向索I与的形状与环向杆4相对应，竖向撑杆3上端与环向杆4和径向杆5的相交的节点连接，下端连接对应的环向索I，与同一环向杆4上的节点连接的若干竖向撑杆3为同圈竖向撑杆3。竖向撑杆3的下端与上部网壳的下一环节点通过径向索2连接，上部网壳同一环节点连接的竖向撑杆3的下端由环向索I连接在一起;所以环向索I的空间位置由对应连接的竖向撑杆决定，径向索2位于环向索I圆心和竖向撑杆3上下节点确定的垂直平面内，且径向索2垂直于环向索I所在圆弧。
[0019]如图2至图5所示，本实用新型的索杆体系呈马鞍形，具体设计过程如下:在初始状态时同圈竖向撑杆3的初始高度取相同值，经受力分析得到各圈节点的径向位移，根据该径向位移(如图1)按比例调整竖向撑杆3高度，经多轮调整后会得到在空间中呈马鞍形的环向索1，本实用新型的索杆体系长轴处为马鞍形高点、短轴处为马鞍形低点，每圈环向索I的竖向撑杆3平面展开下端近似正弦曲线变化，如图4所示。经过以上调整，从而改变径向索与竖向撑杆的夹角，使得预应力在各个方向上产生的向心力与上部径向杆压力的水平分量基本抵消，达到最外环各支座处的径向位移近似为零的有益效果，基本消除类椭圆形弦支穹顶预应力张拉时长轴方向内凹、短轴方向外凸的缺点，使类椭圆弦支穹顶的工作性能与圆形弦支穹顶相近，明显改善结构受力性能。所述空间马鞍形环向索连接竖向撑杆下端点，位于位于上部网壳环向杆和竖向撑杆确定的平面内；所述径向索连接竖向撑杆下端点和上部网壳环向杆与径向杆交点，位于竖向撑杆和径向杆确定的平面内。
[0020]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种弦支穹顶，包括上部网壳和下部张拉索杆体系；所述上部网壳为类椭圆或椭圆结构，在所述上部网壳上设置有若干环节点；所述下部张拉索杆体系包括环向索(I)、径向索(2)以及竖向撑杆(3);所述竖向撑杆(3)的上端与所述上部网壳对应的各环节点连接，所述竖向撑杆(3)的下端与所述上部网壳的下一环节点通过所述径向索(2)连接，所述上部网壳同一环节点连接的所述竖向撑杆(3 )的下端由所述环向索(I)连接在一起;其特征在于:所述上部网壳同一环节点连接的所述竖向撑杆(3)的下端平面展开近似正弦曲线。2.根据权利要求1所述的弦支穹顶，其特征在于:所述竖向撑杆(3)的长度根据所述弦支穹顶的索杆体系各个节点需要提供的预应力确定。
【文档编号】E04B7/14GK205530901SQ201620108744
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月3日
【发明人】韩重庆, 付帅锋
【申请人】东南大学