專利名稱：局部雙層張弦球面網殼的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及建筑領域，尤其涉及一種局部雙層張弦球面網殼。
技術背景近年來隨著預應力鋼結構的發展，新的結構形式大批涌現，如索穹頂和弦 支穹頂結構。索穹頂結構具有構造簡單，體系輕盈，絕大部分構件為受拉構件 的特點；弦支穹頂是將索穹頂和單層網殼結合在一起而形成的新結構，提高了 結構剛度，降低施工難度。但是這兩種結構體系還分別存在一些不足1) 索穹頂結構上下兩層均為柔性體系，除撐桿外的桿件均不能承擔壓力， 使得索穹頂的施工難度很大，雖然面世多年，但是至今建成的實際結構很少。2) 為保證索穹頂結構所有的索都處于受拉狀態，必須施加較大的預應力， 使得壓桿和邊環梁等構件的內力巨大，所以必須設置非常巨大的環梁，這加重 了下部結構的負擔。3) 由于索穹頂結構大部分桿件為受拉的索，使得索穹頂結構整體剛度不大， 在荷載作用下變形較大，屋面材料一般為輕質的膜結構等，屋面材料的使用受 到限制。4) 弦支穹頂結構上層單層網殼中絕大部分桿件受壓，不利于受壓構件的平 面外穩定和上層局部單層網殼的平面外穩定性。5) 弦支穹頂上層單層網殼內力由下層鋼索或者外荷載作用被動產生，不能 自我調整內力，使得上層單層網殼環向桿件大部分被動受壓，不能自我調整以 減小壓力。發明內容本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種局部雙層張弦球面網殼。局部雙層張弦球面網殼包括上、中、下三層，上層由徑向桿件、環向桿件 組成肋環形網格狀布置的球面，它由多個環向桿件連接組成球面的緯線，緯線 有多條，兩相鄰緯線的環向桿件連接點之間連接有徑向桿件，組成球面的經線， 其中，最內圈緯線的環向桿件連接點與徑向桿件一端相連接，徑向桿件另一端 鉸接于球面網殼中心頂點，中層包括多個單元角錐，單元角錐在上層肋環形網 格中沿經線方向和緯線方向均間隔布置，靠近內層2 3圈單元角錐連續布置， 多個單元角錐錐頂連接在下層的環向索上，環向索沿環向閉合布置，通過張拉環向索在結構中施加預應力。所述的單元角錐是以腹桿一端匯交于錐頂，腹桿另一端與徑向桿件、環向 桿件連接，鉸接于錐底節點。徑向桿件、環向桿件之間的連接為剛接。徑向桿 件、環向桿件和腹桿為剛性構件。環向索為預應力拉索。環向索為鋼絲索、鋼 絞線或鋼棒。本發明結構受力明確，建筑效果簡潔通透。由于這種局部雙層張弦球面網 殼設置了環向拉索，腹桿布置稀疏，材料的強度利用率大幅提高，較傳統的雙層球面網殼，這種局部雙層張弦球面網殼用鋼量減少38%，但同樣荷載作用下位 移卻大體相當。由于這種結構體系是一種自平衡結構，所以在自重作用下，不存在水平推 力，因此不需要布置巨大的環梁，從而減少了支撐結構的材料消耗，降低了建 造成本。由于局部雙層張弦球面網殼上層布置的徑向桿件和環向桿件主要以承 受軸力為主，端部彎矩很小，所以上層節點剛接連接較簡單。上層節點采用剛 接，結構剛度大，屋面材料可用剛性輕質板，也可用柔性膜材料，適用范圍廣。 局部雙層張弦球面網殼結構的腹桿部分受拉部分受壓，環向索全部受拉，下層 節點采用鉸接。由于局部雙層張弦球面網殼腹桿數量相比雙層球面網殼減少約3/4，故結構 簡潔，可以形成良好的建筑效果，與此同時，局部雙層張弦球面網殼上層每一 節點均有腹桿，上層結構的局部穩定性相對單層球面網殼和弦支穹頂結構卻得 到了增強。
圖1局部雙層張弦球面網殼立體軸測圖；圖2為圖1所示的局部雙層張弦球面網殼的上層結構體系布置圖； 圖3為圖1所示的周部雙層張弦球面網殼的下層支撐體系軸測圖； 圖4為圖1所示的局部雙層張弦球面網殼的四角錐軸測圖；圖中徑向桿件l、環向桿件2、張拉環向索3、腹桿4、錐頂節點5、錐底 節點6。
具體實施方式
局部雙層張弦球面網殼包括上、中、下三層，上層由徑向桿件l、環向桿件2 組成肋環形網格狀布置的球面，它由多個環向桿件2連接組成球面的諱線，諱 線有多條，兩相鄰緯線的環向桿件2連接點之間連接有徑向桿件1，組成球面的 經線，其中，最內圈緯線的環向桿件2連接點與徑向桿件1一端相連接，徑向桿件1另一端鉸接于球面網殼中心頂點6，中層包括多個單元角錐，單元角錐在 上層肋環形網格中沿經線方向和緯線方向均間隔布置，靠近內層2 3圈單元角 錐連續布置，多個單元角錐錐頂連接在下層的環向索3上，環向索3沿環向閉 合布置，通過張拉環向索3在結構中施加預應力。所述的單元角錐是以腹桿4 一端匯交于錐頂5，腹桿4另一端與徑向桿件1、 環向桿件2連接，鉸接于錐底節點6。徑向桿件l、環向桿件2之間的連接為剛 接。徑向桿件l、環向桿件2和腹桿4為剛性構件。環向索3為預應力拉索。環 向索3為鋼絲索、鋼絞線或鋼棒。本實施例結構跨度為60m，上層外輪廓為圓形，矢跨比1/5，上層節點剛接, 下層節點鉸接，周邊豎向簡支切向約束。結構厚度為2m，徑向桿件1、環向桿 件2、腹桿4共選用①75. 5X3. 75、 089X4.0、 。114X4.0、 0140X4.0、 O 159X6.0、 0159X8.0、 O180X10. 0這7種圓鋼管，材料為Q235B，環索3采 用鋼拉索。通過張拉環向索3在結構中施加預應力。環向索從外圈到內圈依次 為5505、 3705、 1905和1905鋼絲拉索，施加的初始預應力分別為128kN、 lkN、 29kN和5kN ，結構靜活荷載均為0. 5kN/m2。采用Ansys軟件分析設計。在 結構參數相同的情況下，局部雙層張弦球面網殼結構方案，用鋼量為36.7噸， 最大豎向位移為46. lmm;雙層球面網殼的用鋼量為58.99噸，最大位移為 32.9mm，較雙層球面網殼方案，本發明結構用鋼量減少3挑。
權利要求1、一種局部雙層張弦球面網殼，其特征在于包括上、中、下三層，上層由徑向桿件(1)、環向桿件(2)組成肋環形網格狀布置的球面，它由多個環向桿件(2)連接組成球面的緯線，緯線有多條，兩相鄰緯線的環向桿件(2)連接點之間連接有徑向桿件(1)，組成球面的經線，其中，最內圈緯線的環向桿件(2)連接點與徑向桿件(1)一端相連接，徑向桿件(1)另一端鉸接于球面網殼中心頂點(6)，中層包括多個單元角錐，單元角錐在上層肋環形網格中沿經線方向和緯線方向均間隔布置，靠近內層2～3圈單元角錐連續布置，多個單元角錐錐頂連接在下層的環向索(3)上，環向索(3)沿環向閉合布置，通過張拉環向索(3)在結構中施加預應力。
2、 根據權利要求1所述的一種局部雙層張弦球面網殼，其特征在于所述 的單元角錐是以腹桿(4)一端匯交于錐頂(5)，腹桿(4)另一端與徑向桿件(1)、 環向桿件(2)連接，鉸接于錐底節點(6)。
3、 根據權利要求1所述的一種局部雙層張弦球面網殼，其特征在于所述的 徑向桿件(1)、環向桿件(2)之間的連接為剛接。
4、 根據權利要求1所述的一種局部雙層張弦球面網殼，其特征在于所述的 徑向桿件(1)、環向桿件(2)和腹桿(4)為剛性構件。
5、 根據權利要求1所述的一種局部雙層張弦球面網殼，其特征在于所述的 環向索(3)為預應力拉索。
6、 根據權利要求1所述的一種局部雙層張弦球面網殼，其特征在于所述的 環向索(3)為鋼絲索、鋼絞線或鋼棒。
專利摘要本實用新型公開了一種局部雙層張弦球面網殼。它包括上、中、下三層，上層由徑向桿件、環向桿件組成肋環形網格狀布置的球面，由多個環向桿件連接組成球面的緯線，兩相鄰緯線的環向桿件連接點之間連接有徑向桿件，組成球面的經線，最內圈緯線的環向桿件連接點與徑向桿件一端相連接，徑向桿件另一端鉸接于球面網殼中心頂點，中層包括多個單元角錐，單元角錐在上層肋環形網格中沿經線方向和緯線方向均間隔布置，多個單元角錐錐頂連接在下層的環向索上，環向索沿環向閉合布置，通過張拉環向索在結構中施加預應力。本實用新型結構受力明確，建筑效果簡潔通透，在自重作用下為自平衡體系，無水平推力，每一上弦節點設有腹桿，提高了結構的穩定性。
文檔編號E04B1/32GK201172903SQ20082008572
公開日2008年12月31日 申請日期2008年4月11日 優先權日2008年4月11日
發明者付智強, 應金良, 王昌洪, 馬洪步, 高博青 申請人:晟元集團有限公司;浙江大學