本实用新型属于空间结构工程领域，特别是涉及一种折线型单层柱面网壳结构，其主要应用在体育馆、展览馆、候机大厅等需要大空间、大跨度屋盖的结构中。
背景技术：
单层柱面网壳结构是目前常用的空间网格结构形式之一，具有外形优美、构件少、受力合理、用钢量低、视觉通透等优点。
单层柱面网壳结构的主要形式有：单斜杆型、弗普尔型、双斜杆型、联方型、三向网格型、米字网格型六种。单斜杆型单层柱面网壳结构在制作时，首先沿曲线划分等弧长，通过曲线等分点作平行纵向直线。再将直线等分，作平行于曲线的横线，形成方格，对每个方格加斜杆，即形成单斜杆型；弗普尔型单层柱面网壳结构是在单斜杆型基础上将斜杆布置成人字形，也称为人字形柱面网壳；双斜杆型单层柱面网壳结构是将方格内设置成交叉斜杆，以提高网壳的刚度；联方型单层柱面网壳结构的杆件组成菱形网格，杆件夹角30～50度之间。三向网格型单层柱面网壳结构可理解为联方网格上加纵向杆件，使菱形变为三角形。米字网格型单层柱面网壳结构就是将双斜杆布置成米字形。单层柱面网壳结构的优点突出，兼有杆系结构构造简单、薄壳结构受力合理的特点，因而是一类跨越能力大、刚度好、制作方便、有广阔应用和发展前景的大跨度空间结构。
但单层柱面网壳结构也具有明显的缺点，主要是单层柱面网壳结构网壳“薄膜”作为受力对象，即大部分载荷产生的作用力沿网壳“薄膜”杆件的轴向力传递，因此其整体结构不够稳定、稳定承载能力低。
技术实现要素：
本实用新型目的是为解决现有单层柱面网壳结构竖向抗弯刚度小、稳定承重能力低的问题而提出了一种抗弯刚度、稳定承载能力高的折线型单层柱面网壳结构。
本实用新型为解决上述问题所采取的技术方案是：一种折线型单层柱面网壳结构，包括多个第一钢拱架、第二钢拱架，所述第一钢拱架所在平面与第二钢拱架所在平面相平行，与所述第一钢拱架所在平面或第二钢拱架所在平面相垂直的方向为长度方向，所述第一钢拱架与第二钢拱架沿着长度方向等间隔交替布置，所述多个第一钢拱架的高度相同，所述多个第二钢拱架的高度相同且低于第一钢拱架的高度，在相邻的第一钢拱架与第二钢拱架之间均焊接有多个加强筋。
进一步，所述多个加强筋包括多个横向加强筋和多个斜向加强筋，所述多个横向加强筋均与长度方向平行且沿着第一钢拱架的弧线方向或第二钢拱架的弧线方向均匀分布，在两个相邻横向加强筋之间均焊接有斜向加强筋。
进一步，所述横向加强筋和斜向加强筋均焊接在相对应的第一钢拱架或第二钢拱架上。
本单层柱面网壳结构采用沿着长度方向具有上下折线型结构的原理分析：
（1）抗弯原理方面，采用上下折线型单层柱面网壳结构将平面折叠，相当于增加了网壳结构的等效厚度，由于抗弯刚度与等效厚度的三次方成正比，因此，折线型单层柱面网壳结构的抗弯刚度大、竖向刚度大。另一方面，现有柱面网壳结构是一种形效结构，构件主要受轴力作用，受力合理，而本折线型单层柱面网壳结构是平面体系以受弯为主，轴力为辅，既保留了现有柱面网壳结构的优点，又弥补了其缺点，因此本折线型单层柱面网壳结构从构成原理来看更加科学，结构受力性能也更优越。
（2）承重原理方面，一方面，本折线型单层柱面网壳结构在同样的外荷载作用下，与现有柱面网壳结构相比，其竖向最大位移可减小几倍、稳定承载力可大大提高十几倍；另一方面，现有柱面网壳结构的适用跨度较小，而本折线型单层柱面网壳结构的跨度范围较大，而且对对初始几何缺陷的敏感性也明显低于现有柱面网壳结构。
附图说明
图1为本实用新型的立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步描述。
如图1所示，本实用新型包括第一钢拱架2、第二钢拱架1，所述第一钢拱架2所在平面与第二钢拱架1所在平面相平行，与所述第一钢拱架2所在平面或第二钢拱架1所在平面相垂直的方向为长度方向A，所述第一钢拱架2与第二钢拱架1沿着长度方向A等间隔交替布置，所述多个第一钢拱架2的高度相同，所述多个第二钢拱架1的高度相同且低于第一钢拱架2的高度从而使单层柱面网壳结构沿着长度方向A具有上下折线型结构，在相邻的第一钢拱架2与第二钢拱架1之间均焊接有多个加强筋。
所述多个加强筋包括多个横向加强筋3和多个斜向加强筋4，所述多个横向加强筋3均与长度方向A平行且沿着第一钢拱架2的弧线方向或第二钢拱架1的弧线方向均匀分布，在两个相邻横向加强筋3之间均焊接有斜向加强筋4；所述横向加强筋3和斜向加强筋4均焊接在相对应的第一钢拱架2或第二钢拱架1上。
如图1所示，为本实用新型的立体结构示意图，为了进一步研究其性能进行建模模拟实验如下：本结构位于非抗震区，根据相关规范考虑受到的荷载有静荷载、活荷载、风荷载、雪荷载和温度作用。起控制作用的工况为1.2静荷载+1.4活荷载，其中静荷载1.1kN/m2，计算机自动形成结构自重，活荷载0.5kN/m2。
采用空间网格结构分析软件MstCAD进行建模和设计，并导入通用有限元软件ANSYS中进行稳定性分析。材料均采用Q235钢材，弹性模量为2.06×1011MPa，抗拉强度215MPa。为了对比，采用相同条件下相对应的现有柱面网壳结构进行比较。
经过计算分析，加强筋统一采用直径140mm，壁厚4mm的圆管。本折线型单层柱面网壳结构的最大竖向位移为5mm，加强筋用钢量1.132吨，最大单元应力79.1Mpa。导入ANSYS进行特征值屈曲分析，临界荷载屈曲系数27.050，失稳方式是最边缘的局部失稳。
对应现有柱面网壳结构的最大竖向位移22.3mm，加强筋用钢量1.041吨，最大单元应力112.5Mpa。导入ANSYS进行特征值屈曲分析，临界荷载屈曲系1.846，失稳方式是整体塌陷失稳。
由分析结果可知，本折线型单层柱面网壳结构比现有柱面网壳结构用钢量增加了8%，但竖向刚度提高至4.46倍，稳定临界荷载提高到14.65倍。
本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。