[实用新型]装配式整体拱壳屋盖与摇摆柱组合协同抵抗外力的装置

说明书

本实用新型涉及一种装配式整体拱壳屋盖与摇摆柱组合协同抵抗外力的装置，包括筒形壳体柱、拱壳屋盖和摇摆柱；筒形壳体柱与拱壳屋盖之间通过曲面自然过渡均匀变化形成连续曲面网壳整体结构，并围合形成建筑使用空间。筒形壳体柱可设一个或多个，布置于建筑内部各处，其底部支座设置支承环梁，壳体柱脚弹性固定支承环梁上；摇摆柱布置于建筑使用空间周边并与拱壳屋盖连接保持稳定。本实用新型拱壳的曲面形式通过最小应变能确定，结构受力合理，外形轻巧美观。采用装配式施工尤其施工快捷。本实用新型结构构造简单，受力高效合理，造型美观，施工安装快捷。

技术领域

本实用新型涉及一种装配式整体拱壳屋盖与摇摆柱组合协同抵抗外力的装置，适用于采用自由曲面网壳顶盖的大跨度空间结构体系。

背景技术

壳体结构是一种薄壁空间曲面结构，通过形态分析确定的曲面形式，以薄膜应力为主，因而受力性能好，刚度大，重量轻，节省材料。壳体结构经济合理、形式多样、空间多变、外形美观，因此壳体结构在大跨度空间结构中应用广泛。

随着建筑理念和建筑造型的不断创新，新的结构型式不断涌现。在造型上出现了从单一曲面到多种曲面的组合，在结构体系上出现了壳体与其他结构的组合。目前在建筑造型设计中，新的形式还在不断发展，其中壳体采用与有机生物关联的那些自由形式，能使建筑艺术更加丰富多彩，是建筑师乐于采用的一种结构形态。

针对新出现的壳体结构形式，如何实现曲面多样性和受力合理性的有机结合，解决自由曲面形状的定制和计算问题，创建出满意的结构形态及结构体系，是壳体结构设计中的首要问题。

实用新型内容

作为解决上述技术难题的一种方法，本实用新型提供一种装配式整体拱壳屋盖与摇摆柱组合协同抵抗外力的装置，适用于采用自由曲面网壳顶盖的大跨度空间结构体系。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种装配式整体拱壳屋盖与摇摆柱组合协同抵抗外力的装置，包括筒形壳体柱、拱壳屋盖和摇摆柱；筒形壳体柱与拱壳屋盖之间通过曲面自然过渡均匀变化形成连续曲面网壳整体结构，并围合形成建筑使用空间。筒形壳体柱可设一个或多个，布置于建筑内部各处，其底部支座设置支承环梁，壳体柱脚弹性固定支承环梁上；摇摆柱布置于建筑使用空间周边并与拱壳屋盖连接保持稳定。

本实用新型所述筒形壳体柱是指任意一条曲线绕竖直轴线旋转而成的封闭或开口壳体，能承担竖向轴力及水平剪力。

摇摆柱顶端通过销轴与拱壳屋盖铰接。摇摆柱下方设有底座，摇摆柱底端通过销轴与底座铰接。筒形壳体柱和拱形屋盖均为钢网格结构。

本实用新型筒形壳体柱作为抗侧力结构承受水平力，拱壳屋盖承受及传递顶盖外力。钢管摇摆柱与整体拱壳结构形成组合结构，协同工作，既承受顶盖压力，又能适当变形释放温度应力，消除温度应力对结构不利影响。筒形壳体柱与拱壳屋盖组成的整体结构的曲面形式，是通过迭代分析使得结构应变能最小、受力性能最合理而得到，结构轻巧美观。壳体结构主要承受整体薄膜内力（双向轴力和顺剪力）。结构外形的设计既是为了控制应力，也是为建筑提供优美造型，做到力学与形式的契合。

组合结构中壳体杆件连接为刚性连接，筒形壳体柱通过壳体柱支座弹性固定在建筑结构的支承环梁上，摇摆柱采用铰接。筒形壳体柱与拱壳屋盖采用钢结构网格，与钢管摇摆柱均采用工厂制作，现场装配式安装，结构经济高效，施工快捷可靠。

所述的结构及连接构造适用于采用自由曲面网壳顶盖的大跨度空间结构体系。

所述的结构及连接构造是筒形壳体柱作为抗侧力结构承受水平力，拱壳屋盖承受及传递顶盖外力。钢管摇摆柱与整体拱壳结构形成组合结构，协同工作，既承受顶盖压力，又能适当变形释放温度应力，消除温度应力对结构不利影响。