[发明专利]不对称大跨度车辐式索承空间结构

说明书

本发明涉及一种不对称大跨度车辐式索承空间结构，包括不对称车辐式径向弧形上弦杆、不对称车辐式下弦径向索、环桁架和外环梁；所述环桁架包括环桁架下弦环索、内环梁和环桁架竖腹杆，所述环桁架竖腹杆两端分别与环桁架下弦环索和内环梁铰接连接，相邻环桁架竖腹杆之间设有斜腹杆；所述外环梁环绕环桁架，不对称车辐式径向弧形上弦杆一端连接内环梁，另一端连接外环梁；不对称车辐式下弦径向索的最低点连接于环桁架下弦环索，最高点连接于外环梁。本发明利用上弦弧形杆弧线设计使上弦受弯构件变为轴力构件，既简化了不对称结构的复杂性，又使受力更合理，明显降低用钢量。达到了建筑美观、结构简洁、受力合理、节约材料的目的。

技术领域

本发明涉及大跨度空间屋盖结构领域，具体涉及一种不对称大跨度车辐式索承空间结构。

背景技术

弦支结构、车辐式索承结构具有用钢量少、造型轻盈美观、便于工业化制造装配、绿色低碳、可持续发展等优点。传统车辐式索承网格结构为双轴对称形式，但在实际工程中，由于建筑造型、功能使用等要求，屋盖可能为不对称结构，由于结构不对称，就给车辐式索承网格结构带来了以下问题需要解决：1）如何使结构形式为不对称时，而结构受力相对合理；2）如何在索承部分不对称时充分发挥环桁架下弦环索力学上的空间作用；3）外环梁在某些工况下可能存在受压现象，结构设计如何考虑其不利影响，等等。因此，这类不对称屋盖结构采用车辐式索承网格结构时存在很大的设计难度，这样就需要提出一种新型的不对称大跨度车辐式索承空间结构来解决上述问题。

目前各类弦支结构、车辐式索承网格结构广泛应用于大、中型体育场馆、展览建筑等大跨度屋盖建筑中。由于上述各类结构上弦杆件一般为受弯构件，跨度较大时需设置撑杆使上弦钢杆件截面合理，如专利申请号201410216557.9 公开的一种大开口车辐式索承网格结构，包括上弦刚性网格体系以及下弦张拉索杆体系，所述上弦刚性网格体系为中部有大开口结构，所述下弦张拉索杆体系包括设置在上弦刚性网格体系的开口处对应下方的环索以及沿环索径向呈车辐式布置的若干径向拉索，所述径向拉索端部与环索铰接，在所述径向拉索与上弦刚性网格体系之间、沿径向拉索的布置方向设置有撑杆，所述撑杆两端分别与径向拉索和上弦刚性网格体系铰接，在所述环索与上弦刚性网格体系之间、沿环索的环向设置有斜腹杆，所述斜腹杆两端分别与环索和上弦刚性网格体系铰接。该专利申请虽然通过径向拉索的高强度材料特性，将上弦刚性网格体系的悬挑受力状态变成了弹性支撑连续梁的受力状态，解决了开口后整体结构的刚度问题，但其存在的不足是上弦刚性网格体系，需设置撑杆才能将悬挑受力状态变成弹性支撑连续梁的受力状态，但同时也带来了问题，因为理论上只有上弦网格体系产生变形才能使撑杆、下弦径向索发挥作用，这与其上弦刚性网格体系设计以及其下弦径向索直线设计存在一定的矛盾。当结构不对称时，撑杆受力也将不对称，将导致径向拉索索力分布的确定变得复杂困难，环索的空间作用难以得到充分发挥。

发明内容

本发明的目的是提供一种不对称大跨度车辐式索承空间结构，解决由于建筑造型、功能使用要求需要结构为不对称时，也能采用自重轻、造型轻盈美观、绿色低碳的车辐式索承空间结构。

为实现上述目的，本发明提供了一种不对称大跨度车辐式索承空间结构，包括不对称车辐式径向弧形上弦杆、不对称车辐式下弦径向索、环桁架和外环梁。所述环桁架包括环桁架下弦环索、内环梁和设于环桁架下弦环索和内环梁之间的多根不同长度的环桁架竖腹杆，所述环桁架竖腹杆两端分别与环桁架下弦环索和内环梁铰接连接，相邻环桁架竖腹杆之间设有斜腹杆，斜腹杆的一端连接其中一环桁架竖腹杆的底端，斜腹杆的另一端连接其中另一环桁架竖腹杆的顶端；所述外环梁环绕环桁架，不对称车辐式径向弧形上弦杆一端连接内环梁并支撑于该处的环桁架竖腹杆，不对称车辐式径向弧形上弦杆另一端连接外环梁；不对称车辐式下弦径向索位于对称车辐式径向弧形上弦杆下方，同时不对称车辐式下弦径向索的最低点连接于环桁架下弦环索并位于环桁架竖腹杆与环桁架下弦环索的连接处，不对称车辐式下弦径向索的最高点连接于外环梁并位于不对称车辐式径向弧形上弦杆与外环梁的连接处。