[发明专利]一种大跨空间弦支轮辐式桁架结构体系及施工方法

说明书

本发明公开一种大跨空间弦支轮辐式桁架结构体系及施工方法，涉及土木工程技术领域，包括穹顶部分，穹顶部分包括上部结构和下部结构；下部结构设置于上部结构的下方；上部结构包括中央环桁架、中部环桁架、外部环桁架、倒三角桁架和次桁架；下部结构包括环向索、径向索、稳定索和撑杆。增强了结构的稳定性与承载能力，使结构在跨度增大的同时可实现施工方便、结构承载力高与稳定性好等优点。在施工中采用液压同步滑移技术，该技术可抛弃反力架，省去了反力点的加固问题，省时省力，与被移构件刚性连接，同步控制较易实现，就位精度高。下部构成为环向索及径向索，采用两阶段循环张拉法张拉预应力索，其中环索为被动张拉索，径向索为主动张拉索。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，特别是涉及一种大跨空间弦支轮辐式桁架结构体系及施工方法。

背景技术

近年来，随着我国经济与科技的快速发展，建筑产业结构调整及技术转型加快，人们对建筑物逐渐提出了性能优良、造型优美、覆盖空间大等更高的要求；我国大型体育场馆不论在数量还是规格方面亦得到了大幅度的提高，这不仅为国家举办各类体育竞赛活动提供了基础条件，而且极大推动了大跨空间结构的应用与发展。

目前大跨空间结构常用的基本结构类型有网架结构、网壳结构、悬索结构、薄膜结构等，而弦支穹顶作为刚柔并济的一种新型空间结构体系，也是最具代表性的预应力钢结构类型之一。传统的弦支穹顶结构体系由上部的刚性单层网壳、撑杆及预应力拉索组成，撑杆的上端与网壳节点铰接，下端通过径向拉索和环向箍索连成整体。该结构体系通过对下部拉索施加预应力，使得单层网壳产生与正常荷载作用下反向的位移和内力，有效提高了纯粹单层网壳结构的面外刚度和整体稳定性，改善了结构的受力性能，因此具有较强的跨越能力；且与柔性的索网、薄膜与索穹顶结构相比，具有较低的设计和施工的难度。

目前国内对弦支穹顶结构的研究与应用主要集中在跨度150m范围内，弦支穹顶结构上部单层网壳刚度较小，随着跨度增加会出现结构稳定性下降、预应力施工难度增大、结构自重显著增大等问题；如果上部结构改用刚度较大的双层网壳则成本较高且施工过程复杂；而采用跨度可达200m的索穹顶结构则会增加设计与施工难度。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种大跨空间弦支轮辐式桁架结构体系，使结构在跨度增大的同时仍可以实现施工方便、结构承载力高与稳定性好等优点，可建造200～300m超大跨径的弦支穹顶结构。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种大跨空间弦支轮辐式桁架结构体系，包括穹顶部分，所述穹顶部分包括上部结构和下部结构；所述下部结构设置于所述上部结构的下方；

所述上部结构包括同心设置的中央环桁架、中部环桁架和外部环桁架以及沿辐射方向设置于所述中央环桁架和所述外部环桁架之间并贯穿所述中部环桁架的倒三角桁架和次桁架；

所述下部结构包括环向索、径向索、稳定索和撑杆；所述撑杆的顶端与所述上部结构相连接，所述环向索与多个所述撑杆的底端相连接；所述径向索一端与所述上部结构相连接，所述径向索另一端与所述撑杆的底端相连接，且所述径向索沿水平方向设置；所述稳定索设置于相邻的两个所述径向索的两端之间。

可选的，还包括支撑部分，所述支撑部分设置于所述穹顶部分底部。

可选的，所述支撑部分包括多个Y型格构柱；所述Y型格构柱顶部与所述外部环桁架相连接。

可选的，所述中央环桁架包括中央中央上弦杆、中央下弦杆和多个中央腹杆；所述中央上弦杆和所述中央下弦杆为直径相同的环形结构，且所述中央上弦杆与所述中央下弦杆同轴心设置，所述多个中央腹杆设置于所述中央上弦杆与所述中央下弦杆之间。

可选的，所述多个中央腹杆呈多个V字型设置于所述中央上弦杆与所述中央下弦杆之间。