[实用新型]一种正方形平面肋环形索穹顶结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及建筑领域，尤其涉及一种正方形平面肋环形索穹顶结构。

背景技术

索穹顶(Cable Dome)结构是美国工程师Geiger发展和推广Fuller张拉整体思想后实现的一种新型预张力大跨结构，它体现了Fuller关于“压力的孤岛存在于拉力的海洋中”的思想，是一种结构效率极高的全张力体系。其中以俄罗斯圣彼得堡的太阳海岸穹顶(直径210m)，韩国汉城的奥运会体育馆(直径为119.8m)和美国亚特兰大奥运会主馆——乔治亚穹顶(椭圆面积：240.79m×193.02m)最为瞩目。现有的索穹顶结构平面形状为圆形或椭圆形，限制了这一效率极高的结构广泛应用。本实用新型提出了一种可应用于正方形平面的索穹顶，使这一结构的应用范围得到扩大。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种正方形平面肋环形索穹顶结构。

正方形平面肋环形索穹顶结构是：在二个垂直于正方形对边的对称轴与地面垂直的平面内设有上弦索、竖压杆、斜向索、中心竖压杆，在二个正方形对角线上的对称轴与地面垂直的平面内布有上弦索、竖压杆、斜向索、中心竖压杆、独立下弦节点、径向索，同时还设有多道下弦环向索，边梁，上弦索向上形成弧形状，上弦索的端部、斜向索与边梁锚接，上弦索与下弦环向索之间连有竖压杆，竖压杆与地面垂直，同一平面内两相邻竖压杆与环向索、上弦索的交点之间连有斜向索，斜向索靠近正方形中心一端标高底，另一端标高高，中心竖压杆一端与上弦索相连，另一端与斜向索相连，独立下弦节点与上弦索之间连有竖压杆，独立下弦节点与正方形的角部连有斜向索，独立下弦节点与环向索之间连有径向索。

所述的上弦索、斜向索、径向索或下弦环向索为预应力拉索。竖压杆、中心竖压杆或边梁为刚性构件。正方形平面肋环形索穹顶结构的构件之间的连接均采用铰接节点。

本实用新型具有下列优点：(1)可适用于正方形平面；(2)继承了索穹顶的长处。

附图说明

图1垂直于正方形对边的对称轴与地面垂直的平面内构件布置示意图；

图2正方形对角线上的对称轴与地面垂直的平面内构件布置示意图；

图3正方形平面肋环形索穹顶结构立体图。

图中：上弦索1、竖压杆2、斜向索3、中心竖压杆4、独立下弦节点5、径向索6，下弦环向索7，边梁8。

具体实施方式

正方形平面肋环形索穹顶结构是：在二个垂直于正方形对边的对称轴与地面垂直的平面内设有上弦索1、竖压杆2、斜向索3、中心竖压杆4，在二个正方形对角线上的对称轴与地面垂直的平面内布有上弦索1、竖压杆2、斜向索3、中心竖压杆4、独立下弦节点5、径向索6，同时还设有多道下弦环向索7，边梁8，上弦索1向上形成弧形状，上弦索1的端部、斜向索3与边梁8锚接，上弦索1与下弦环向索7之间连有竖压杆2，竖压杆2与地面垂直，同一平面内两相邻竖压杆2与环向索7、上弦索1的交点之间连有斜向索3，斜向索3靠近正方形中心一端标高底，另一端标高高，中心竖压杆4一端与上弦索1相连，另一端与斜向索3相连，独立下弦节点5与上弦索1之间连有竖压杆2，独立下弦节点5与正方形的角部连有斜向索3，独立下弦节点5与环向索7之间连有径向索6。

所述的上弦索1、斜向索3、径向索6或下弦环向索7为预应力拉索。竖压杆2、中心竖压杆4或边梁8为刚性构件。正方形平面肋环形索穹顶结构的构件之间的连接均采用铰接节点。

实施例。设有一正方形平面索穹顶结构，平面尺寸为20m×20m，矢高为2.0m。采用钢材，竖压杆和中心竖压杆为ф114×4，弹性模量2.1×10⁵MPa，拉索截面面积均为1.0×10^-3m²，索的弹性模量为1.8×10⁵MPa，周边采用刚性梁约束。静荷载0.35kN/m²，活荷载0.5kN/m²，风荷载0.7kN/m²(向上)。计算结果表明，在1.2静荷载+1.4活荷载下，最大竖直向下变位27mm，构件最大应力43MPa，在1.0静荷载+1.4风荷载下，最大竖直向上变位24mm，构件最大应力41MPa。由此可见，本结构是成立的，同时满足强度、刚度的要求。