专利名称：V字型径向索弦支网格穹顶的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及建筑领域应用的一种穹顶，具体为v字型径向索弦支网格穹顶。
技术背景经济的发展推动了空间网格结构的发展，同时也向空间结构提出了更高的要求跨度更大、更加安全、经济。传统的空间网格结构如单层网壳、双 层和多层网壳、平板网架等，以其构造简单、施工难度低等特点得到了广泛 的应用。但是它们分别存在以下不足(1) 单层网壳和较薄的双层网壳会在支座处产生较大推力，需要坚固的支 撑结构才能保证其安全可靠，加重了支撑结构负担，浪费材料。(2) 单层网壳可跨越跨度较小， 一般按照现行规范不宜超过60m，无法满 足建造更大跨度空间结构的需要。(3) 传统的空间网格结构构件内力分布不均匀，从里到外呈现阶梯型分 布，尤其在靠近支座部位内力峰值很大，不于构件规格的统一，给加工和 建造带来了许多不便，同时影响了结构的整体美观。(4) 单层网充和较薄的双层网壳在外荷载作用下，可能突然出现整体偏离 平衡位置的整体失稳，也可能出现由于局部破坏而扩展到整个结构的失稳。(5) 双层和多层网壳虽然能够部分克服单层网壳的弱点，但是其空间占有量和材料消耗也不同程度的增大。(6) 传统的平板网架结构虽然不会产生支座推力，但是其传力途径不合 理，形式单一，内力分布不均匀，可跨越的跨度更小。预应力钢结构的发展促进了一些受力合理的新型结构的出现，在一定程 度上解决了单层网壳的部分上述问题，减小了整个结构在支座处的水平推力， 同时可以跨越较大的跨度，但是其仍有以下不足
1)由于上层組成部分只局限于单层网壳，使得由此形成的弦支穹顶对荷 载的非对称布置较敏感，整体稳定性不高，尤其侧向稳定性较差。使弦支结 构的优势未能充分体现。2)环向索、径向索和撑杆在索撑节点连接，由于径向索为单根布索，其 不能抵抗径向索和撑杆所确定的平面外的法向力，在张拉环向索时，由于索 撑节点摩擦力的存在，使径向索和撑杆偏离平衡位置。 实用新型内容本实用新型的目的在于克服了现有结构的上述缺陷，提供了一种弦支网 格穹顶结构，这种结构承载能力强、整体稳定性高、减小甚至消除对周边构 件的作用力，大大节约材料，适用范围广。为了达到上述目的，本实用新型采用了如下技术方案它包括上下两部 分，上层为空间网格结构4，下层是由环向索3、成对V字型交叉布置径向索2、用于上下层联系的撑杆l组成的支撑体系。撑杆l为刚性构件承担压力， 撑杆1上端与上层网格结构4的节点连接，撑杆1的下端与钢管5连接。径 向索成对交叉成V字型沿环向索3的圆周布置，其交叉端与同一个撑杆1下 端节点连接，另两端分别与上层网格结构4不同的节点连接。环向索3穿过 钢管5的内部，与撑杆l构成滑动连接。所述的撑杆1长度应保证径向索2与撑杆1的交角为锐角。 所述的上层网格结构4为单层网格或双层网格或多层网格。 所述的上层网格结构4的形状可以为圆形或椭圆形或矩形或多边形。 环向索3可以为柔性钢丝绳、钢铰线、缆索等，环向索3每一圈为通长 封闭布置，其穿过撑杆下节点并与其滑动连接，以保证在施工张拉环向索时， 索力能够有效传递到张拉的远端。撑杆的长度是影响径向索中竖向和水平向分力大小的重要构件，在其它 条件不变的情^TF撑杆越长竖向分力越大，撑杆越短水平分力越大，应根据 对支座反力的要求和穹顶竖向荷载的情况计算决定撑杆的长度，但是撑杆长 度应以保证径向索与撑杆的夹角为锐角。径向索承受拉力，其可以是柔性钢索或钢拉杆，由于构造、加工等诸多原因，环向索在索撑节点的摩擦力是不可避免的，径向索采用v字型交叉布置，其沿索撑节点摩擦力方向的分量，能抵消部分摩擦力，张拉时索撑节点能维持原有的平衡位置，使整个体系维持原有的受力形式。另外，这种v字型交叉布置增强了整个体系的整体性，提高了承载能力，尤其提高了抵抗水平荷载的能力，增加了横向整体稳定性及竖向局部 稳定性。由于整体结构体系形成了力封闭体系，在正常荷载作用下，可以消除对 边缘支撑结构对平作用力，减少支撑结构的材料消耗，降低成本。本实用新型的v字型径向索弦支网格穹顶可以通过张拉环向索或者径向索，在结构中施加预应力。由于上层为形状不受限制的网格结构，所以屋面 可用刚性轻质板也可用柔性模材料，适用范围广，另外更有利于建筑造型的 自由发挥，并能够跨越更大的跨度。本实用新型的v字型径向索弦支网格穹顶具有构造简单、传力清晰、受力合理、承载能力强、竖向和横向整体稳定性高等特点，能够充分发挥材料的 强度，大大节约材料，降低工程造价。
图1本实用新型的立体轴侧图图2本实用新型的结构立面图图3本实用新型下层支撑体系轴侧图图4本实用新型的结构剖面图图5本实用新型的索撑节点侧视图图6本实用新型的索撑节点前视图图中1、捸杆，2、径向索，3、环向索，4、上层网格结构，5、钢管。
具体实施方式
以下结合附图1 6说明本实用新型的V字型径向索弦支网格穹顶实施例。 实施例l:如图1 图6所示，本实用新型包括撑杆l、径向索2、环向索3、上层 网格结构4。上层网格结构4为单层网格，其形状为圆形。撑杆l为刚性构件 承担压力，撑杆1上端与上层网格结构4的节点连接，撑杆1的下端与钢管5 固定连接。径向索成对交叉成V字型沿环向索3的圆周布置，其交叉端与同 一个撑杆1下端节点连接，另两端分别与上层网格结构4不同的节点连接。 环向索3穿过钢管5的内部，如图5、如6所示，与撑杆l构成滑动连接。如 图3所示，每一道环向索3为通长封闭布置，并与径向索2和撑杆1的下端 铰接点滑动连接。这样在施工张拉环向索时，索力能够有效传递到张拉的远 端，或者在通过张拉径向索施加预应力时，能够调整下层支撑体系的内力分 布，使内力更均匀。撑杆1的长度应保证径向索2与撑杆1的交角为60度。 实施例2:本实施例与实施例1的结构相同，不同之处仅在于上层网格结构4为双 层网格，其形状为椭圆形。实施例3:本实施例与实施例1的结构相同，不同之处仅在于上层网格结构4为多 层网格，其形状为矩形。实施例4:本实施例与实施例1的结构相同，不同之处仅在于上层网格结构4为双 层网壳，其形状为多边形。这种V字型径向索弦支网格穹顶结构有效降低上层网格结构构件的内力 峰值，实现上层网格结构内力的转移和重新分布，充分利用材料强度，使内 力转移到承载能力髙的钢索中。其具有重量轻、承载力大、传力途径清晰合 理等特点，能够满足建造更大跨度得需要。
权利要求1、V字型径向索弦支网格穹顶，其特征在于包括有撑杆(1)，径向索(2)，环向索(3)、上层网格结构(4)、钢管(5)，其中，撑杆(1)的上端与上层网格结构(4)的节点连接，撑杆(1)的下端与钢管(5)连接；所述的径向索(2)沿环向索(3)的圆周成对交叉成V字型布置，其交叉端与同一个撑杆(1)的下端连接，另两端分别与上层网格结构(4)不同的节点连接；环向索(3)穿过钢管(5)，与撑杆(1)构成滑动连接。
2、 根据权利要求1所述的V字型径向索弦支网格穹顶，其特征在于径向索 (2)与撑杆(1)的交角为锐角。
3、 根据权利要求1所述的V字型径向索弦支网格穹顶，其特征在于所述的上层网格结构(4)为单层网格或双层网格或多层网格。
4、 根据权利要求3所述的V字型径向索弦支网格穹顶，其特征在于所述的 上层网格结构(4)的形状可以为圆形或椭圆形或矩形或多边形。
专利摘要本实用新型涉及建筑领域应用的一种穹顶，具体为V字型径向索弦支网格穹顶。包括有撑杆(1)，径向索(2)，环向索(3)、上层网格结构(4)、钢管(5)。其中，撑杆(1)上端与上层网格结构(4)的节点连接，撑杆(1)下端与钢管(5)连接，径向索(2)沿环向索(3)的圆周成对交叉成V字型布置，其交叉端与同一个撑杆(1)的下端连接，另两端分别与上层网格结构(4)不同的节点连接；环向索(3)穿过钢管(5)，与撑杆(1)构成滑动连接。这种V字型径向索弦支网格穹顶结构承载能力强、整体稳定性高、充分发挥材料的强度、其自身可形成封闭的受力体系减小或消除对周边构件的推力，大大节约材料，适用范围广。
文档编号E04B7/08GK201031456SQ200720103938
公开日2008年3月5日 申请日期2007年3月23日 优先权日2007年3月23日
发明者刘学春, 张庆亮, 张爱林, 李鹏飞, 王冬梅, 王敬仁, 鞠晓臣 申请人:北京工业大学