专利名称：一种圆柱面巨型网壳结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及建筑业空间结构领域的圆柱面巨型网壳结构。
背景技术：
双层圆柱面网壳结构是目前大跨度空间结构中应用比较广泛的一种结构形式，但 这种结构随着跨度的进一步增大会出现一些不可避免的问题，如网格较小、杆件较短时，结 构会因厚跨比太小而易导致整体失稳；而网格较大、杆件过长时，因内力过大而易导致压杆 失稳，以及由此而引起的用钢量增大等。本人发明的平板网架子结构圆柱面交叉立体桁架 系巨型网格结构突破了杆件大内力及压杆稳定与结构整体稳定的限制，能有效地实现向超 大跨度的发展，但这种结构采用双层平板网架子结构，子结构网格尺寸较小，杆件与节点相 对比较多，加工制作工作量较大，而且子结构边界网格尺寸与主体结构立体桁架上弦网格 尺寸不相等，使得子结构与主体结构两者间的连接构造较为复杂。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种超大跨度的单层叉筒网 壳子结构圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构。以实现有效突破杆件大内力及压杆稳定与 结构整体稳定的限制，同时简化构造，进一步减少用钢量、降低工程造价。本实用新型的技术方案是包括主体结构和布置于主体结构中的子结构两级，所 述主体结构是一种由横向与纵向立体桁架交叉构成的圆柱面型大网格结构，其特征在于， 所述子结构为单层叉筒网壳，所述单层叉筒网壳子结构由柱面母线杆和两方向斜杆构成， 各杆件之间通过焊接空心球节点连接，所述子结构以周边点支承的方式内嵌于主体结构大 网格中，形成一种大网格套小网格的结构形式。所述单层叉筒网壳子结构是由两个同矢高圆柱曲面垂直相交、在两条相贯线之间 取下层曲面组成的网壳，其曲面是柱面，其外形接近球面，下口边界为一闭合的四边形平 面。所述单层叉筒网壳子结构边界网格尺寸与所述立体桁架上弦小网格尺寸相等，使 得子结构边界与主体结构立体桁架上弦交界处没有杆件重叠，大大简化了子结构与主体结 构两者之间的连接构造，子结构以周边点支承的方式内嵌于主体结构大网格中，保证了子 结构的边界约束及其承载力。所述立体桁架由两根平行上弦杆、一根下弦杆、上下弦杆之间的腹杆及两上弦杆 之间的横杆与斜撑杆组成，所述立体桁架断面为三角形，上弦为四边形小网格，所述斜撑杆 位于上弦四边形小网格内，以保持上弦四边形小网格的稳定性。所述立体桁架内腹杆、横杆 与斜撑杆均采用相贯节点直接焊在上下弦杆上。所述纵、横两向立体桁架通过焊接空心球节点连接，每个交叉区包括四个上弦节 点和一个下弦节点。本实用新型的优点本实用新型的单层叉筒网壳子结构其曲面是柱面，其外形接近球面，因而兼有柱面网壳与球面网壳的特点，且构造比较简单，子结构下口边界为一闭合 的四边形平面，能很好地封闭主体结构的四边形大网格，其子结构边界网格尺寸与立体桁 架上弦小网格尺寸相等，使得子结构与主体结构能很好地配合，和平板网架子结构圆柱面 交叉立体桁架系巨型网格结构相比，其子结构采用单层形式，使得杆件和节点的数量大幅 度的减少，约为平板网架子结构杆件和节点的数量的三分之一，进一步减少了结构用钢量， 降低了工程造价；也大大简化了子结构与主体结构两者之间的连接构造，减少了加工制作 工作量；整个结构的载荷由相对比较稀疏而宏大的主体结构承担，每个子结构基本只承担 相应大网格范围内的荷载，因而子结构内部杆件基本可按构造要求配置。可适用于150 200m的超大跨度空间网壳屋盖结构。这种大网格套小网格的结构形式，能有效地克服压杆 失稳的问题，可大幅度提高结构的整体刚度与稳定性、避免压杆失稳。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为图1的A-A剖视图；图3为单层叉筒网壳子结构构成示意图；图4为三角形截面立体桁架梁示意图；图5为图4的A-A剖视图；图6为子结构以周边点支承方式内嵌于大网格示意图；图7为图6的A-A剖视图；图8为立体桁架交叉区构造示意图。
具体实施方式
结合附图整个结构由主体结构I和布置于主体结构中的子结构II两级构成，结构内部各杆 均为圆钢管，所述主体结构是一种由横向立体桁架1与纵向立体桁架2交叉构成的圆柱面 大网格结构，其四边形大网格3的尺寸为10 30m，所述子结构为普通单层叉筒网壳，内嵌 于四边形大网格3中，形成一种大网格套小网格的结构形式，整个结构的载荷由相对比较 稀疏而宏大的主体结构承担，子结构基本只承担相应大网格范围内的荷载。所述单层叉筒网壳子结构是由两个同矢高圆柱曲面4垂直相交、在两条相贯线5 之间取下层曲面而组成的网壳结构，它的曲面是柱面，而其外形接近球面，兼有柱面网壳与 球面网壳的特点，且子结构下口边界6为一闭合的四边形平面，能很好地封闭主体结构的 四边形大网格3 ；所述子结构由柱面母线杆7和斜杆8构成，各杆件之间通过焊接空心球节 点9连接。所述立体桁架1与2均由两根平行上弦杆10、一根下弦杆11、上下弦杆之间的腹 杆12及两上弦杆之间的横杆13与斜撑杆14组成；所述立体桁架断面为三角形；所述横杆 13与两平行上弦杆10构成所述立体桁架的上弦四边形小网格，所述斜撑杆14位于上弦四 边形小网格内，以保持所述上弦四边形小网格的稳定性。所述上下弦杆、腹杆、横杆与斜撑 杆均采用相贯节点直接焊在上下弦杆上。所述子结构边界网格尺寸a与所述立体桁架上弦小网格尺寸b相等，使得子结构边界与主体结构立体桁架上弦交界处没有杆件重叠，大大简化了子结构与主体结构两者之间的连接构造；所述子结构以周边点支承15的方式内嵌于主体结构大网格3中，保证了子 结构的边界约束及其承载力。 所述横、纵两向立体桁架1和2通过焊接空心球节点连接，每个交叉区包括四个上 弦节点16和一个下弦节点17。
权利要求一种圆柱面巨型网壳结构，包括主体结构和布置于主体结构中的子结构两级，所述主体结构是一种由横向与纵向立体桁架交叉构成的圆柱面型大网格结构，其特征在于，所述子结构为单层叉筒网壳，所述单层叉筒网壳子结构由柱面母线杆和两方向斜杆构成，各杆件之间通过焊接空心球节点连接，所述子结构以周边点支承的方式内嵌于主体结构大网格中，形成一种大网格套小网格的结构形式。
2.根据权利要求1所述的圆柱面巨型网壳结构，其特征在于，所述单层叉筒网壳子结 构是由两个同矢高圆柱曲面垂直相交、在两条相贯线之间取下层曲面组成的网壳，其曲面 是柱面，其外形接近球面，下口边界为一闭合的四边形平面。
3.根据权利要求1所述的圆柱面巨型网壳结构，其特征在于，所述单层叉筒网壳子结 构边界网格尺寸与所述立体桁架上弦小网格尺寸相等，子结构以周边点支承的方式内嵌于 主体结构大网格中。
4.根据权利要求1所述的圆柱面巨型网壳结构，其特征在于，所述立体桁架由两根平 行上弦杆、一根下弦杆、上下弦杆之间的腹杆及两上弦杆之间的横杆与斜撑杆组成，所述立 体桁架断面为三角形，上弦为四边形小网格，所述斜撑杆位于上弦四边形小网格内，以保持 上弦四边形小网格的稳定性。所述立体桁架内腹杆、横杆与斜撑杆均采用相贯节点直接焊 在上下弦杆上。
5.根据权利要求1所述的圆柱面巨型网壳结构，其特征在于，所述纵、横两向立体桁架 通过焊接空心球节点连接，每个交叉区包括四个上弦节点和一个下弦节点。
专利摘要本实用新型公开了一种圆柱面巨型网壳结构。包括主体结构和布置于主体结构中的子结构两级，所述主体结构是一种由横向与纵向立体桁架交叉构成的圆柱面型大网格结构，其特征在于，所述子结构为单层叉筒网壳，所述单层叉筒网壳子结构由柱面母线杆和两方向斜杆构成，各杆件之间通过焊接空心球节点连接，所述子结构以周边点支承的方式内嵌于主体结构大网格中，形成一种大网格套小网格的结构形式。本实用新型能有效突破杆件大内力及压杆稳定与结构整体稳定的限制，简化了构造，进一步减少了用钢量、降低了工程造价。
文档编号E04B1/32GK201554124SQ20092031557
公开日2010年8月18日 申请日期2009年11月24日 优先权日2009年11月24日
发明者周绪红, 贺拥军 申请人:湖南大学