[实用新型]一种开口式超大跨度索穹顶结构

说明书

本实用新型公开了一种开口式超大跨度索穹顶结构，由内环桁架、外压环梁和索杆体系构成；所述索杆体系包括环索、撑杆、内圈索系和外圈索系；所述内环桁架、环索、外压环梁由内向外同轴布置；所述撑杆环向均匀布置，所述撑杆支撑于所述环索上、并与所述环索相交于撑杆下节点；所述内圈索系包括两端分别与内环桁架和撑杆相连接的内脊索和内斜索；所述外圈索系包括两端分别与撑杆和外压环梁相连接的外脊索和外斜索。本实用新型避免了网壳结构、悬挑桁架结构杆件较多的缺点，同时避免了索网结构支承受力大等问题，使结构刚度均匀、节点构造相对简单，同时将封闭式的索穹顶成为开口式，使索穹顶这一全张拉自平衡结构体系能应用于体育场建筑屋盖结构中。

技术领域

本实用新型涉及建筑结构领域，涉及一种大跨场馆建筑屋盖结构，更具体地说涉及一种开口式超大跨度索穹顶结构。

背景技术

索穹顶结构起源于建筑大师Fuller提出的张拉整体思想，是一种由拉索和压杆组成的大跨度自应力空间结构体系，结构简洁、美观、高效，在大跨度建筑尤其是体育场馆中得到越来越多的应用。

索穹顶体系大多用于大跨度封闭式建筑结构，而较少应用于体育场等需要大开口的建筑屋盖结构中。

目前已建和在建的体育场屋盖常用的结构形式主要有网壳结构、悬挑桁架和索网结构三种。其中网壳结构刚度大，跨越能力大，受力比较合理，且造型丰富多彩，但网壳结构一般杆件较多结构美观性较差；悬挑桁架结构无端部支承构件、视野开阔、空间布置灵活，但需要通过设置较多的杆系以提高结构整体性；索网结构自重轻，可以较为经济地跨越很大的空间，且形式多样、布置灵活，但该体系的边缘构件或支承受力较大，需要更大的截面，浪费材料。另外，由于单根拉索过长会导致结构不易实现，因此目前体育场屋盖宽度均在30m左右。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种适用于超大跨度体育场屋盖结构的开口式索穹顶结构，避免了网壳结构、悬挑桁架结构杆件较多的缺点，同时避免了索网结构支承受力大等问题，使结构刚度均匀、节点构造相对简单，同时将封闭式的索穹顶中间部分去掉使之成为开口式，使索穹顶这一全张拉自平衡结构体系能应用于体育场建筑屋盖结构中。

本实用新型所采用的技术方案是：一种开口式超大跨度索穹顶结构，由内环桁架、外压环梁和索杆体系构成；所述索杆体系包括环索、撑杆、内圈索系和外圈索系；所述内环桁架、环索、外压环梁由内向外同轴布置；所述撑杆沿环向均匀布置，所述撑杆支撑于所述环索上、并与所述环索相交于撑杆下节点；所述内圈索系包括内脊索和内斜索；所述内脊索呈辐射状沿环向均匀布置，所述内脊索的一端在内环桁架的中心直腹杆上节点与所述内环桁架相连接，另一端在撑杆上节点与所述撑杆相连接；所述内斜索呈辐射状沿环向均匀布置，所述内斜索的一端在内环桁架的中心直腹杆下节点与所述内环桁架相连接，另一端在撑杆下节点与所述撑杆相连接；所述外圈索系包括外脊索和外斜索，所述外脊索呈三角形沿环向均匀布置，所述外脊索的一端张拉于所述撑杆上、并在撑杆上节点与所述撑杆相连接，另一端张拉于所述外压环梁上、并与所述外压环梁相交于环梁节点；所述外斜索呈三角形沿环向均匀布置，所述外斜索的一端张拉于所述撑杆上、并在撑杆下节点与所述撑杆相连接，另一端张拉于所述外压环梁上、并在环梁节点与所述外压环梁相连接。

索穹顶结构的平面投影为空心圆环或空心椭圆环。

所述索穹顶结构的平面投影的长轴外侧直径至少为300m、短轴外侧直径至少为250m、长轴方向环宽和短轴方向环宽均至少为50m。

所述外压环梁支承于下部主体结构上。

所述索杆体系内设有至少一圈环索和至少一圈撑杆。

每根所述内斜索分别与对应的内脊索位于同一竖直平面内；每根所述外斜索分别与对应的外脊索位于同一竖直平面内。

所述环梁节点处采用锚具将所述外脊索和所述外斜索锚固在所述外压环梁上。