[实用新型]蜂窝三撑杆型索穹顶结构

说明书

本实用新型公开了蜂窝三撑杆型索穹顶结构。现有技术存在着结构施工难度大，节点构造复杂，对施工误差和构件加工误差的敏感性高度不足。本实用新型的蜂窝单撑杆型索穹顶结构是由上弦脊索层、中部斜索与撑杆层、下弦环索层组成。上弦脊索层为蜂窝状球面，由基本单元构成，包括最外圈的对称五边形基本单元、最内圈的等腰三角形基本单元、中间的对称六边形基本单元。基本单元分别沿环向和径向拓展，相邻基本单元的脊索共线；沿环分别将下弦点用拉索连接，形成下弦环索层，得到蜂窝三撑杆型索穹顶结构。本实用新型结构稳定，建筑造型简洁、美观、空间效果强。

技术领域

本实用新型属于建筑学技术领域，具体涉及一种蜂窝三撑杆型索穹顶结构。

背景技术

索穹顶结构具有优异的受力性能、优美的结构造型和出众的经济指标。目前的研究与实践，均以“拉索的海洋与压杆的孤岛”的Fuller构想为基础开展，即索穹顶内每个上下弦节点均只设有一根竖向受压杆件以形成张力场中的压力“孤岛”。由于压杆的水平投影为一个点，同一圈压杆投影形成一道点环，即压杆垂直于水平面，且互不连通，导致其稳定性较差。尤其是肋环型索穹顶结构，上弦节点没有环向构件对其进行约束，致使结构的抗扭刚度和稳定性均存在明显不足。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术不足，提出了一种非传统“拉索的海洋与压杆的孤岛”Fuller构想的蜂窝三撑杆型索穹顶结构。

本实用新型包括上弦脊索层、中部斜索与撑杆层、下弦环索层；其特征在于：所述的上弦脊索层为蜂窝状球面，由基本单元构成。

所述的基本单元包括最外圈的对称五边形基本单元、最内圈的等腰三角形基本单元、中间的对称六边形基本单元。

每个对称六边形基本单元包括六根共用上弦脊索、两根斜索、三根撑杆；六根共用上弦脊索首尾相接，围合成六边形，其平面投影为对称的六边形；该对称六边形由上方等腰三角形部分、中部等腰梯形部分、下方等腰三角形部分构成；上方等腰三角形部分的底边即为中部等腰梯形部分的上底，下方等腰三角形部分的底边即为中部等腰梯形部分的下底。

三根撑杆的一端分别接上方等腰三角形部分对应的三个顶点，两根斜索的一端分别接下方等腰三角形部分两个底角对应的两个六边形顶点，两根斜索和三根撑杆另一端汇交于基本单元的下弦节点。

所述对称六边形基本单元沿环向扩展，形成一道环向子结构。连接的具体方式为：相邻两个对称六边形基本单元共用一根共用上弦脊索，共用的共用上弦脊索对应于中部等腰梯形部分的一个腰；相邻两个对称六边形基本单元的下弦节点通过拉索连接。

环向子结构沿径向扩展，即将构成一道环向子结构的对称六边形基本单元中，对应于上方等腰三角形部分两腰的两根共用上弦脊索，作为构成下一道环向子结构的等腰六边形基本单元中下方等腰三角形部分的两腰。

上弦脊索层平面中最外圈环向子结构的基本单元为对称五边形基本单元，其中部等腰梯形部分的下底边即为结构中刚度较大的外环梁；上弦脊索层平面中的最内圈环向子结构的基本单元为等腰三角形基本单元，两腰即为下一道环向子结构的对称六边形基本单元中下方等腰三角形部分两腰对应的两根共用上弦脊索，其底边即为结构的内环索。

所有的斜索和撑杆构成中部斜索与撑杆层；同一平面的所有拉索首尾相接，形成下弦环索，所有的下弦环索构成下弦环索层。

本实用新型的有益效果包括：

1、本实用新型建筑造型简洁、美观、空间效果强；

2、本实用新型和传统常规的索穹顶结构相比，环索数和斜索数可减少一半，减少了索材用量，有效降低工程造价，且便于施工张拉成形；

3、本实用新型设有多根撑杆，有效提高撑杆以及整个结构的稳定性；

4、本实用新型的提出，为索穹顶结构的建筑选型提供了新方案。