本实用新型涉及建筑结构领域，尤其是涉及一种内凹轮辐式张拉结构。
背景技术：
随着社会的发展和建筑技术的进步，人们对建筑的要求已不仅仅是满足生存的基本需求和生产的需要，而对建筑有了更高层次的要求—造型优美、经济实用、跨越更大的空间。其中最主要的就是增大结构跨度，向超大跨度发展。随着大跨度空间结构的发展,近几年来，人们提出了闭合空间结构提出了经济、美观、跨度更大以及能够和建筑更好融合的要求。
专利CN102635186A提供了一种双层轮辐式空间张弦结构钢屋架，由连续分布的每榀桁架构成，其中每榀桁架包括立柱、外环桁架和内环桁架，外环桁架和内环桁架均呈弧状，通过立柱固定连接，该钢屋架虽然呈拉伸式的轮辐状，但是由于外环桁架和内环桁架均呈弧状，因而该钢屋架的承重受到一定限制，且弧状钢结构容易发生折断等现象，实用性较差，且该钢屋架不能实现结构的全封闭。
技术实现要素：
本实用新型的目的是针对上述问题提供一种内凹轮辐式张拉结构。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种内凹轮辐式张拉结构，用于实现对建筑空间的封闭覆盖，所述内凹轮辐式张拉结构包括外部围护骨架、内凹轮辐式张拉主体和内凹中央屋盖，所述外部围护骨架位于内凹轮辐式张拉主体的下方，通过与内凹轮辐式张拉主体连接实现对内凹轮辐式张拉主体的支撑，所述内凹中央屋盖位于内凹轮辐式张拉主体的上方，通过与内凹轮辐式张拉主体连接实现结构的封闭，所述内凹中央屋盖包括中央撑杆、第一屋盖外环、第二屋盖外环、屋盖径向索和屋盖中心支点，所述第一屋盖外环和第二屋盖外环通过中央撑杆实现上下排布，并通过屋盖径向索与屋盖中心支点连接。
所述外部围护骨架包括固定压环和支撑组件，所述支撑组件通过固定压环与内凹轮辐式张拉主体连接，所述支撑组件的截面与固定压环的形状一致。
所述固定压环包括上压环和下压环，所述上压环固定于支撑组件的顶部并与内凹轮辐式张拉主体连接，所述下压环与支撑组件围成的环形圈内部连接。
所述下压环的内径小于上压环的内径。
所述支撑组件包括斜刚性杆、斜杆和撑杆，所述斜杆位于斜刚性杆内侧，与斜刚性杆共同围成上下开口的封闭环结构，所述撑杆为环状结构，分别与斜杆和斜刚性杆连接。
所述内凹轮辐式张拉主体包括内拉环、外压环、脊索、谷索和吊索，所述内拉环通过脊索和谷索与外压环连接，所述吊索呈环状，分别与脊索和谷索连接。
所述内拉环的数量为1个，外压环的数量为2个。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
(1)通过外部围护骨架、内凹轮辐式张拉主体和内凹中央屋盖的配合，分别从结构的四周和顶部实现全封闭，封闭效果好，且内凹轮辐式张拉主体、外部围护骨架和内凹中央屋盖均为线性张拉结构，而非弧状结构，因而结构稳定性强，不易于倒塌。
(2)内凹中央屋盖首先为线性张拉结构，因而受力效果好，可以保证结构的稳定性，且内凹形的设计便于在内凹部分进行二次设计，结构灵活且适用范围广，而且内凹屋盖的设计在美观的同时更具有新颖的效果。
(3)外部围护骨架包括固定压环和支撑组件，通过支撑组件使得围护组件对内凹轮辐式张拉主体进行支持，通过固定压环保证支撑组件在支撑过程中的稳定性。
(4)固定压环包括上压环和下压环，且两压环的内径大小不同，通过两重压环进一步保证了支撑组件的结构稳固，不易发生倾斜。
(5)支撑组件由斜刚性杆、斜杆和撑杆共同构成，斜刚性杆作为支撑主体，斜杆位于斜刚性杆的内侧，从内部给予斜刚性杆支撑，增强支撑效果，且提高整体结构的抗风性，撑杆作为环状支撑，使得支撑组件在径向和环向均保持稳定。
(6)内凹形主体通过2个外压环与脊索、谷索和吊索的配合实现了中间内凹的结构，该结构同样受力均匀，且外形更加多变美观，保证了受力的同时也更易于推广。
附图说明
图1为本实用新型中内凹轮辐式张拉结构的整体示意图；
图2为外部围护骨架的结构示意图；
图3为内凹式主体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例提供了一种内凹轮辐式张拉结构，用于实现对建筑空间的封闭覆盖，所述内凹轮辐式张拉结构包括外部围护骨架、内凹轮辐式张拉主体和内凹中央屋盖，所述外部围护骨架位于内凹轮辐式张拉主体的下方，通过与内凹轮辐式张拉主体连接实现对内凹轮辐式张拉主体的支撑，所述内凹中央屋盖位于内凹轮辐式张拉主体的上方，通过与内凹轮辐式张拉主体连接实现结构的封闭，所述内凹中央屋盖包括中央撑杆、第一屋盖外环、第二屋盖外环、屋盖径向索和屋盖中心支点，所述第一屋盖外环和第二屋盖外环通过中央撑杆实现上下排布，并通过屋盖径向索与屋盖中心支点连接。
其中，外部围护骨架包括固定压环和支撑组件，支撑组件通过固定压环与内凹轮辐式张拉主体连接，支撑组件的截面与固定压环的形状一致。固定压环包括上压环和下压环，上压环固定于支撑组件的顶部并与内凹轮辐式张拉主体连接，下压环与支撑组件围成的环形圈内部连接。下压环的内径小于上压环的内径。支撑组件包括斜刚性杆、斜杆和撑杆，斜杆位于斜刚性杆内侧，与斜刚性杆共同围成上下开口的封闭环结构，撑杆为环状结构，分别与斜杆和斜刚性杆连接。内凹轮辐式张拉主体包括内拉环、外压环、脊索、谷索和吊索，内拉环通过脊索和谷索与外压环连接，吊索呈环状，分别与脊索和谷索连接。内拉环的数量为1个，外压环的数量为2个。
该内凹轮辐式张拉结构在进行结构确定时，包括下列步骤：
1)根据轮辐式张拉体系的结构参数，确定轮辐式张拉体系的结构模型：
11)接收外界输入的轮辐式张拉体系的结构参数；
12)根据步骤11)接收的结构参数，通过参数化设计软件确定轮辐式张拉体系的结构；
2)对步骤1)中建立的结构模型进行受力分析，得到相关的线性方程组：
21)接收外界输入的预应力分析初始参数；
22)根据步骤21)接收的预应力分析初始参数，计算步骤1)中建立的结构模型的预应力分布：
通过矩阵平衡法计算，结合步骤21)接收的预应力分析参数，得到步骤1)中建立的结构模型的预应力分布；
23)根据步骤22)计算得到的结构模型的预应力分布，计算结构模型在初始态和荷载态下的受力性能，得到相关的线性方程组；
3)判断步骤2)得到的线性方程组是否得到最优解，若是则得到轮辐式张拉体系的结构，若否则修改轮辐式张拉体系的结构参数并返回步骤1)，具体为：
根据结构模型的受力结果参数最小化原则判断步骤2)中得到相关的线性方程组是否得到最优解，若是则表明受力分析结果达到最优，若否则表明受力分析结果未达到最优。
其中，轮辐式张拉体系的结构参数包括上压环参数、内拉环参数、下压环参数、索桁架榀数、承重索参数、吊索参数、稳定索参数、上压环环索参数和吊索数，参数化设计软件通过Python语言实现，预应力分析初始参数包括主动索初始拉力和被动索初始拉力，受力结果参数包括应变能或预应力。
根据上述步骤来具体确定轮辐式张拉体系的结构的过程为：参数化设计采用Python语言编制参数化的模块，最终通过调节若干个参数可以创建结构的整体模型；将得到的模型导入有限元软件，通过编制的找形分析有限元插件利用矩阵平衡法找出结构的预应力分布，并计算结构在初始态和荷载态下的受力性能，通过参数化设计软件和有限元软件的若干次循化设计，根据最小应变能原则或最小预应力方差原则找到线性方程组的最优解，最终找出结构的合理形态和预应力分布。实际操作过程即为：将参数化的模型转化为DXF格式，通过编制的导入插件一键导入到有限元软件中，然后通过编制的找形分析插件进行找力分析。找力分析前需要设置主动索和被动索的初始拉力，其余的刚性杆均设置成普通单元，点击开始找出结构的初始预应力分布。