[发明专利]一种柔性边界的张拉结构体系

说明书

一种柔性边界的张拉结构体系，包括上弦刚性壳体、腹杆、下弦索网、辐射压杆桁架、稳定桁架，所述辐射压杆桁架通过稳定桁架形成结构的基本骨架，所述上弦刚性壳体根据外形需要自由成型与基本骨架刚性连接，所述下弦索网对称布置在压杆桁架两侧的下弦，所述上弦壳体和下弦索网通过腹杆形成空间受力体系，可以应用在建筑结构上，也可以应用在天线领域，如果需要运动或转动，相比其他结构体系由于自重轻，较小的转动惯量极大的减轻了运动控制系统负担，因此具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及结构工程技术领域，尤其是涉及一种柔性边界张拉结构体系。

背景技术

现有的张拉结构特别是以弦支穹顶为基础的体系结构，缺点是必须要刚性边界提供外部拉力，具有初始的几何缺陷，容易失稳引起整体结构失效。

发明内容

本使用新型的目的在于为了克服张拉结构必须有刚性边界提供外力这个缺陷，设计了一种能自我调节，稳定桁架的位置结构基础的位置自由调整支座和柔性边界张拉结构体系。

为了实现上述目的，本发明设计的一种柔性边界的张拉结构体系，包括上弦刚性壳体、腹杆、下弦索网、辐射压杆桁架、稳定桁架，所述辐射压杆桁架通过稳定桁架形成结构的基本骨架，所述上弦刚性壳体根据外形需要自由成型与基本骨架刚性连接，所述下弦索网对称布置在压杆桁架两侧的下弦，所述上弦壳体和下弦索网通过腹杆形成空间受力体系。

进一步的方案为，所述下弦索网由纵横向均匀交错的拉索分布构成，且下弦索网均匀分布在辐射压杆桁架的两侧，并与辐射压杆桁架的下弦节点铰接，所述下弦索网的预应力通过辐射压杆桁架形成封闭的应力回路：辐射压杆桁架下弦节点与下弦索网的铰接处，每个节点上，辐射压杆桁架的内力与两根拉索内力的合力大小相等、方向相反，达到内力自平衡。这种结构的特点是不需要刚性边界提供外力，极大的拓宽了张拉结构的应用领域。

更进一步的方案为，上弦刚性壳体与辐射压杆桁架的上弦刚接，所述上弦刚性壳体与下弦索网通过撑杆连接。

进一步的方案为，所述上弦刚性壳体的曲面形状为适用于整体张拉结构体系外形需要的自由曲面。

更进一步的方案为，所述的辐射压杆桁架的曲线要与上弦刚性壳体的自由曲面保持一致。

进一步的方案为，所述稳定桁架设置于固定支座或运动支座上。

更进一步的方案为，所述辐射压杆桁架由两榀平面桁架交叉对称布置，包括上弦杆一、下弦杆一和辐射腹杆，且辐射压杆桁架的上弦在平面内的造型与整体结构的形状吻合。

进一步的方案为，所述稳定桁架有多榀三角形立体桁架组成，包括上弦杆二、下弦杆二和稳定腹杆，且稳定桁架的上弦在平面内的造型与整体结构的形状吻合，所述稳定桁架的下部装有可沿着轨道运动的滑轮。

更进一步的方案为，所述上弦刚性壳体的每一个节点均通过腹杆连接至下弦索网上对应的四个节点，所述上弦刚性壳体边线上的每个节点均通过腹杆连接至下弦索网边线上对应的两个节点。

进一步的方案为，所述基本骨架的上弦中心下凹、四角翘起，下弦索网整体呈下凹的抛物柱面/椭圆球/球面。

本发明的特点及有益效果在于：柔性边界张拉结构体系是在张拉结构特别是弦支穹顶的基础上提出来的，这种体系具有张拉结构的特点，同时克服了张拉结构必须要刚性边界提供外部拉力这个缺点，合理布置索网把预应力通过辐射压杆桁架形成封闭回路，从而达到一个自平衡体。自平衡的结构体系可以调整稳定桁架的位置，从而可以根据结构基础的位置自由调整支座位置。