[实用新型]索杆弦支穹顶

说明书

技术领域

本实用新型涉及建筑领域应用的一种穹顶，具体为索杆弦支穹顶。

背景技术

近年来随着预应力钢结构的发展，涌现出了一大批新型结构体系，如索穹顶和弦支穹顶结构。索穹顶，具有构造简单，体系轻盈，绝大部分构件为受拉构件等特点；弦支穹顶是将索穹顶和单层网壳结合在一起而形成的新结构，增大了屋面刚度，降低施工难度。但是这两种结构体系还分别存在以下不足：

(1)索穹顶结构上下两层均为柔性体系，除撑杆之外的杆件均不能承担压力，使得索穹顶的施工难度很大，虽然面世多年，但是至今建成的实际结构很少。

(2)为保证索穹顶结构所有的索都处于受拉状态，必须提高预应力量级，使得压杆和边环梁等的应力增大，所以必须设置非常牢固的支座或者在支座处布置巨大的环梁，加重了支撑结构负担，浪费材料。

(3)由于索穹顶大部分杆件为受拉的索，使得索穹顶结构整体刚度不大，在荷载作用下变形较大，屋面材料一般为轻质的膜结构等。

(4)弦支穹顶结构上层单层网壳中绝大部分杆件受压，不利于受压构件的平面外稳定和上层单层网壳的平面外局部稳定性。

(5)弦支穹顶上层单层网壳内力由下层钢索和者外荷载作用被动产生，不能自我调整内力，使得上层单层网壳环向杆件大部分被动受压，不能自我调整以减小压力。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种索杆弦支穹顶结构，这种结构结合了索穹顶和弦支穹顶的优点，受力简洁，压杆少，其自身形成封闭的受力体系减小或消除对支座和边环梁的作用，稳定性和承载力高，大大节约了材料。

为了达到上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：包括上下两部分，上层由中心压力环1、上径向杆2、上环向索3和边环梁7组成，上径向杆2在穹顶中心处与中心压力环1连接，在周边与边环梁7连接，中间与上环向索3连接，上层呈网格形布置。下层由下径向索5、下环向索6和撑杆4组成，撑杆4的上端与上层节点连接，下端与下层节点连接，下径向索5一端与撑杆4下端节点连接，另一端与穹顶上层节点连接，下环向索6沿环向闭合布置，与下径向索5和撑杆4的下端节点连接；上下两层在边环梁7处汇交在一起。通过张拉下环向索6或者下径向索5或者调整撑杆4的长度，在结构中施加预应力，并可通过张拉或放松上环向索3调整构件的内力。

所述的上层中心压力环1、上径向杆2、上环向索3和边环梁7连接成的网格形式是肋环形。

所述的下径向索5单根沿径向布置，其一端与撑杆4的下端连接，另一端与上层节点连接。

所述的上层中心压力环1、上径向杆2、上环向索3和边环梁7连接成的网格形式是联方形。

所述的下径向索5双根交叉成“V”型布置，其交叉端与撑杆4的下端连接，另两端分别与上层的不同节点连接。

所述的撑杆4的长度应保证下径向索5与撑杆4的交角为锐角。

所述的上层结构的外轮廓形状可以为圆形或椭圆形或多边形。

所述的上环向索3、下径向索5、下环向索6可以为柔性钢丝绳、钢铰线、缆索等或钢拉杆。

所述的上径向杆2为可有承受压力的刚性杆，可以是圆形或方形的钢管也可以是各种型钢等。

所述的下径向索5可以单根沿径向布置，也可以双根交叉布置。

由于这种索杆弦支穹顶的所有刚性杆受压、所有柔性杆受拉，使其受力简洁、计算设计非常方便。另外，上层径向压杆的内力非常接近，故可采用统一规格的杆件，加工制造非常方便。

由于在不布置边环梁的情况下，这种穹顶也可以形成了力封闭体系，所以，在正常荷载作用下，可以消除对边缘支撑结构的水平作用力，不需要布置巨大的环梁或者加大支座，减少了支撑结构的材料消耗，降低了成本。

由于本实用新型的索杆弦支穹顶的上层布置了能够承担压力的上径向杆，使屋面刚度得到了显著提高，所以屋面可用刚性轻质板也可用柔性模材料，适用范围广，并能够跨越更大的跨度。

由于本实用新型的受压杆件少，受拉杆件多，且均为高强钢索，充分发挥了材料强度，所以其自重比弦支穹顶更轻，可跨越跨度更大。本实用新型上层结构径向杆端弯矩很小，上径向杆之间可以刚接也可以铰接。当采用铰接节点时，可以形成张拉整体结构，大大方便了施工。