[实用新型]一种预应力空间网格结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种张拉结构，特别是一种预应力空间网格结构。

背景技术

张拉结构是一组不连续的受压构件与一套连续的受拉单元组成的自支承、自应力的空间网格体系，由Snelson和Fullar在上世纪60年代提出。张拉整体结构固有的符合自然规律的特点，最大限度地利用了材料和截面的特性，具有外形美观且非连续，质量轻盈且材料效率高的优点。在结构上，张拉在运动学上的不确定性导致了它是一个动态平衡体系，具有整体结构自身内力平衡，刚度随预应力变化，自由度较大等特征。

现有的张拉结构主要是杆索结构。对传统张拉结构的研究主要关注结构的单元布局、力学特性与预应力的分析，包括几何学、拓扑和图形分析、力学分析及试验研究，代表性的例子包括Snelson的T棱柱模型、四面体模型和宝石模型。

由于张拉结构属于动不定结构，受力分析与计算较复杂，早期的张拉结构工程运用一直较少。上世纪80年代开始，科学家开始探索包含张拉原理的大跨度空间结构，比较成功的利用张拉原理形成的大跨度结构有索穹顶和张弦梁。美国工程师Geiger提出了支承于周边受压环梁上的一种索杆预应力张拉整体穹顶体系，即索穹顶，成为单纯包含杆索的张拉结构在大跨结构中最成功的运用。但是它依赖外部预应力，无法实现自平衡，并且结构复杂。日本大学的齐藤(Saitoh)教授提出了用撑杆连接抗弯构件而形成的自平衡体系，即张弦梁体系。这种体系利用了梁的抗弯性能施加预应力，本质上不是一种传统的张拉结构，而是作为类似梁的构件来使用，因此在两端也需要支撑。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种构件简单，控制方便，结构稳定且可以自身平衡，预应力控制简单的预应力空间网格结构。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种预应力空间网格结构，包括至少两个正方体连接构件、受压杆和预应力绳索，其特征在于所述的正方体连接构件的顶点处设有定位孔，所述的正方体连接构件的任意一面为连接面，所述连接面的两个对角线上设有构件内预应力绳索，所述的两条对角线相较于O点，另一个正方体连接构件连接面的两条对角线相交于O’点，所述的O点与O’点之间设有与两个连接面相互垂直的受压杆，所述的受压杆两端与构件内预应力绳索铰接，所述的正方体连接构件连接面的四个顶点与另一个正方体连接构件连接面的相应的四个顶点之间设有构件间预应力绳索，所述的构件间预应力绳索用于施加预应力，所述的构件间预应力绳索与两个连接面相互垂直，所述的构件内预应力绳索与构件间预应力绳索通过定位孔固定。

所述的正方体连接构件的边长为2a，所述的受压杆的长度为10a-16a之间，所述的受压杆的长度与直径的比小于1/15。

所述的构件内预应力绳索的长度为所述的构件间预应力绳索的长度与受压杆相等。