专利名称：：一种悬臂型张弦梁挑棚结构的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及建筑领域，尤其涉及一种悬臂型张弦梁挑棚结构。
背景技术：
：体育场挑蓬结构的大悬臂一般有三类处理办法第一类为采用双排柱的网格结构或平面结构，大多为网架、网壳或平面桁架。目前，这类结构在技术上已无多大困难，但前排柱影响观瞻；第二类为悬臂端部设置巨型落地拱，使悬臂梁变成两端弹性约束构件，该落地拱跨度一般超过200米，用钢量大，有一定技术难度，如河南省体育场3号工程、韩国的光州体育场及大邱体育场；第三类为通过引入预应力，构造出各种体育场挑蓬结构，该类结构又可归纳为三种形式。第一种是设置高塔或桅杆，通过预应力拉索与大悬臂相连，以减小大悬臂根部的弯矩，如浙江黄龙体育中心；第二种为通过设置承重索和稳定索(抗风拉索)使大悬臂根部为铰接，如韩国蔚山体育场；第三种为索杆张力体系演变而来的挑蓬结构，如韩国釜山体育场。早期的体育场馆，不管是平面结构(挑梁或桁架)还是空间结构(平板网架或网壳)形式都比较简单，多为第一类结构。随着空间结构技术的发展，体育场挑蓬结构的形式越来越新颖，结构越来越轻巧，特别是膜材料的广泛应用(2002年世界杯总共20座比赛场馆中有11座采用了膜材作为覆盖材料)，取得了建筑与结构的和谐统一，结构形式更加丰富。本实用新型专利基于韩国蔚山体育场结构受力特点的分析和对张弦梁工作原理的认识，构造出一种新型体育场挑蓬结构。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种悬臂型张弦梁挑棚结构。悬臂型张弦梁挑棚结构是将多个单榀悬臂型张弦梁通过环向连杆和交叉拉杆构成悬臂型张弦梁挑棚结构，其中单榀悬臂型张弦梁包括上弦曲线索、斜索、后拉索、中心环梁、下弦直梁、下弦斜梁、竖压杆、竖拉杆、悬臂型张弦梁支座、后拉索锚固节点，上弦曲线索的一端连于竖压杆的上端节点，上弦曲线索的另一端锚固于中心环梁上，斜索的一端连于竖压杆的上端节点，斜索的另一端连于下弦斜梁的一端节点上，后拉索的一端连于下弦斜梁的一端节点上，后拉索的另一端锚固于后拉索锚固节点上，中心环梁是一封闭环梁，下弦直梁的一端连于中心环梁上，下弦直梁的另一端与下弦斜梁的另一端节点相连，下弦直梁的另一端、下弦斜梁的另一端和竖压杆下端连于悬臂型张弦梁支座上，上弦曲线索与下弦直梁之间设有竖拉杆，环向连杆的两端分别与两相邻单榀悬臂型张弦梁中的下弦直梁与竖拉杆的节点相连接，悬臂型张弦梁挑棚结构局部布置交叉拉杆，交叉拉杆的两端分别与两相邻单榀悬臂型张弦梁中的下弦直梁与竖拉杆的节点相连接。所述的上弦曲线索、斜索、后拉索为预应力拉索。中心环梁为一刚性环梁。下弦直梁与下弦斜梁、竖压杆之间的连接采用刚接节点。竖拉杆、环向连杆、交叉拉杆与其他构件的连接为铰接。本实用新型具有下列优点(l)悬臂根部为铰接；(2)通过设置内环梁，不设抗风拉索，无观瞻影响；(3)构件以承受轴力为主，充分发挥材料的强度；(4)通过对结构非线性稳定性分析，表明整个结构具有良好的受力性能；(5)结构中采用的节点构造简单易行。图1单榀悬臂型张弦梁侧面示意图2单榀悬臂型张弦梁立体示意图3悬臂型张弦梁挑棚结构立体图。图中上弦曲线索l、斜索2、后拉索3、中心环梁4、下弦直梁5、下弦斜梁6、竖压杆7、竖拉杆8、悬臂型张弦梁支座9、后拉索锚固节点IO、环向连杆ll、交叉拉杆12。具体实施方式悬臂型张弦梁挑棚结构是将多个单榀悬臂型张弦梁通过环向连杆11和交叉拉杆12构成悬臂型张弦梁挑棚结构，其中单榀悬臂型张弦梁包括上弦曲线索1、斜索2、后拉索3、中心环梁4、下弦直梁5、下弦斜梁6、竖压杆7、竖拉杆8、悬臂型张弦梁支座9、后拉索锚固节点10，上弦曲线索1的一端连于竖压杆7的上端节点，上弦曲线索1的另一端锚固于中心环梁4上，斜索2的一端连于竖压杆7的上端节点，斜索2的另一端连于下弦斜梁6的一端节点上，后拉索3的一端连于下弦斜梁6的一端节点上，后拉索3的另一端锚固于后拉索锚固节点10上，中心环梁4是一封闭环梁，下弦直梁5的一端连于中心环梁4上，下弦直梁5的另一端与下弦斜梁6的另一端节点相连，下弦直梁5的另一端、下弦斜梁6的另一端和竖压杆7下端连于悬臂型张弦梁支座9上，上弦曲线索1与下弦直梁5之间设有竖拉杆8，环向连杆11的两端分别与两相邻单榀悬臂型张弦梁中的下弦直梁5与竖拉杆8的节点相连接，悬臂型张弦梁挑棚结构局部布置交叉拉杆12，交叉拉杆12的两端分别与两相邻单榀悬臂型张弦梁中的下弦直梁5与竖拉杆8的节点相连接。所述的上弦曲线索l、斜索2、后拉索3为预应力拉索。中心环梁4为一刚性环梁。下弦直梁5与下弦斜梁6、竖压杆7之间的连接采用刚接节点。竖拉杆8、环向连杆ll、交叉拉杆12与其他构件的连接为铰接。本实用新型通过算例给出悬臂型张弦梁挑棚结构基本力学特性。设有一悬臂型张弦梁挑棚结构，平面投影为椭圆形，下弦梁所在面为马鞍面，其方程z=(/-力/l6GG，内外环为椭圆，方程分别为？/129'52+//82'52=1和々94'52+//82'52=1，结构最大悬挑45米，最小35米。结构的截面特性如表l所示,采用钢材，拉索的弹性模量为1.8xl05MPa，其余钢材的弹性模量为2.1xl05MPa。内圈方程和外圈方程在z方向的高差为10m，结构竖压杆高度8m,下弦斜梁与外环的距离为8m;外圈长轴半径129.5m，外圈短轴半径125.5m，内圈长轴半径94.5m，内圈短轴半径82.5m。表1结构的截面特性<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>在承受向下荷载时，拉索承受拉力，中心环梁承受压力，共同作用抵抗悬臂弯矩，索中的拉力由连续的索传给基础。由于中心环梁的作用，下弦直梁的端部有一个向上的反力，承受类似简支梁的弯矩和均匀的轴力，它与相应的悬臂梁对比(两者的悬臂长度和荷载均相同，荷载1.0kN/m2，向下)。分析可得悬臂型张弦梁挑棚结构下弦直梁承受的弯矩仅为相应悬臂梁的1/10;荷载产生的弯矩中90%由拉索拉力与下弦直梁压力这对力偶承担，明显改善了结构的受力性能，充分发挥了材料的强度，结构的最大位移291mm，满足规范要求。结构在承受向上的风荷载作用下(用1.0kN/m2向上荷载模拟，)，中心环梁发挥了关键的作用。由于下弦直梁有一个向上的角度，当张拉上弦索的时候，中心环梁受拉，中心环梁就相当于一个綳紧的张力环，可以有效的抵抗向上的荷载。上弦曲线索虽然处于卸载阶段，但由于初始预应力的存在，索还是处于受拉的状态，只要施加合适的预应力，在向上的荷载下可以保证上弦曲线索不退出工作。结构承受向上的风荷载时，从悬臂型张弦梁挑棚结构承受的弯矩和轴力与相应的悬臂结构承受的弯矩和轴力对比可知，悬臂型张弦梁挑棚结构中的中心环梁对结构承受向上的风荷载起到了非常重要的作用，使整个结构在承受向上荷载时呈现出空间受力的特点，巧妙地解决了风吸力的荷载作用，而悬臂结构中内环梁则没有如此明显的效果，荷载产生的弯矩几乎都由悬臂梁来承担。此时，悬臂型张弦梁挑棚结构的最大位移235mm，满足规范要求。权利要求1、一种悬臂型张弦梁挑棚结构，其特征在于将多个单榀悬臂型张弦梁通过环向连杆(11)和交叉拉杆(12)构成悬臂型张弦梁挑棚结构，其中单榀悬臂型张弦梁包括上弦曲线索(1)、斜索(2)、后拉索(3)、中心环梁(4)、下弦直梁(5)、下弦斜梁(6)、竖压杆(7)、竖拉杆(8)、悬臂型张弦梁支座(9)、后拉索锚固节点(10)，上弦曲线索(1)的一端连于竖压杆(7)的上端节点，上弦曲线索(1)的另一端锚固于中心环梁(4)上，斜索(2)的一端连于竖压杆(7)的上端节点，斜索(2)的另一端连于下弦斜梁(6)的一端节点上，后拉索(3)的一端连于下弦斜梁(6)的一端节点上，后拉索(3)的另一端锚固于后拉索锚固节点(10)上，中心环梁(4)是一封闭环梁，下弦直梁(5)的一端连于中心环梁(4)上，下弦直梁(5)的另一端与下弦斜梁(6)的另一端节点相连，下弦直梁(5)的另一端、下弦斜梁(6)的另一端和竖压杆(7)下端连于悬臂型张弦梁支座(9)上，上弦曲线索(1)与下弦直梁(5)之间设有竖拉杆(8)，环向连杆(11)的两端分别与两相邻单榀悬臂型张弦梁中的下弦直梁(5)与竖拉杆(8)的节点相连接，悬臂型张弦梁挑棚结构局部布置交叉拉杆(12)，交叉拉杆(12)的两端分别与两相邻单榀悬臂型张弦梁中的下弦直梁(5)与竖拉杆(8)的节点相连接。2、根据权利要求1所述的一种悬臂型张弦梁挑棚结构，其特征在于所述的上弦曲线索(1)、斜索(2)、后拉索(3)为预应力拉索。3、根据权利要求1所述的一种悬臂型张弦梁挑棚结构，其特征在于所述的中心环梁(4)为一刚性环梁。4、根据权利要求1所述的一种悬臂型张弦梁挑棚结构，其特征在于所述的下弦直梁(5)与下弦斜梁(6)、竖压杆(7)之间的连接采用刚接节点。5、根据权利要求l所述的一种悬臂型张弦梁挑棚结构，其特征在于所述的竖拉杆(8)、环向连杆(11)、交叉拉杆(12)与其他构件的连接为铰接。专利摘要本实用新型公开了一种悬臂型张弦梁挑棚结构。它是将多个单榀悬臂型张弦梁通过环向连杆和交叉拉杆构成悬臂型张弦梁挑棚结构，其中单榀悬臂型张弦梁包括上弦曲线索、斜索、后拉索、中心环梁、下弦直梁、下弦斜梁、竖压杆、竖拉杆、悬臂型张弦梁支座、后拉索锚固节点，上弦曲线索的一端连于竖压杆的上端节点，另一端锚固于中心环梁上，斜索的一端连于竖压杆的上端节点，另一端连于下弦斜梁的一端节点上，后拉索的一端连于下弦斜梁的一端节点上，另一端锚固于后拉索锚固节点上，中心环梁是一封闭环梁，下弦直梁的一端连于中心环梁上，另一端与下弦斜梁的另一端节点相连，上弦曲线索与下弦直梁之间设有竖拉杆，本实用新型观瞻效果佳，结构受力性能好。文档编号E04C3/04GK201284532SQ20082016569公开日2009年8月5日申请日期2008年10月7日优先权日2008年10月7日发明者瑞张,汪毅俊,王昌洪,高博青申请人:晟元集团有限公司;浙江大学