CN100392199C - 折板式索片结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种折板式索片结构。它具有上部圈梁，内环梁，底部圈梁，以及脊索、谷索和环索组成。脊索一端与上部圈梁锚接，另一端与内环梁连接：谷索一端与下部圈梁锚接，另一端与内环梁连接；脊索和谷索之间由多道环索相连，上部圈梁标高最高，内环梁次之，底部圈梁最低。脊索，谷索，环索均为预应力拉索；上部圈梁，底部圈梁，为可受承压力的圈梁；内环梁为可承受拉力的圈梁。相邻脊索与谷索之间形成片状折面。本折板式索片结构受力性能优越，可充分发挥各种材料的强度，同时形式丰富，结构构件少，使建筑具有简洁明快的效果，其有组织的自然排水功能，使结构与建筑构造成为有机的统一。

Description

折板式索片结构
技术领域
本发明涉及建筑结构，它是由上部圈梁，内环梁，底部圈梁，脊索，谷索，环索组成的一种折板式索片结构。
背景技术
大跨度建筑结构广泛应用于体育场馆、机场候机楼、会展大厅及大跨度工业厂房等重要公共建筑中。目前常用的结构形式有：(1)采用网格结构，一般有网架结构、网壳结构、管桁架结构；该类结构在技术上较成熟，但杆件繁多，用钢量大，建筑效果较差；(2)薄壳结构，该种结构一般为钢筋砼结构；现场支模浇捣，需要消耗大量模板，施工速度慢；(3)组合结构，组合结构形式众多；常有杆、梁、索、膜和板等几种类型的元素组合而成，如有索、杆、膜组成的索穹顶结构，由索、杆、梁(桁架)组成的张弦梁结构，杆、梁和板组成的组合网架结构。上述这些结构均为近期研究、开发和应用的大跨度建筑结构，适用于不同的建筑形式。
发明内容
本发明的目的是提供一种折板式索片结构，该种结构由受拉索、受压圈梁组成，结构组成简洁，传力明确，可充分发挥各种材料自身的特性。
它具有上部圈梁，内环梁，底部圈梁，脊索一端与上部圈梁锚接，另一端与内环梁连接，谷索一端与下部圈梁锚接，另一端与内环梁连接，脊索和谷索之间由多道环索相连。结构的上部圈梁标高最高，内环梁次之，底部圈梁最低；脊索，谷索，环索均为预应力拉索；上部圈梁，底部圈梁，为可承受压力的圈梁，内环梁为可承受拉力的圈梁。
本发明与背景技术相比具有的有益效果是：
1)自重轻。本结构形式采用一种折板式索片结构，结构构件主要是高强度拉索，结构自重轻。
2)充分发挥高强度材料的性能。本结构可采用高强度拉索，承压性能优越的砼圈梁或钢箱梁，可充分发挥这两种材料各自的特性。
3)受力性能优越。由于上部圈梁与下部圈梁之间存在高差，因此结构无论承受向下荷载作用还是向上荷载作用，拉索始终处于受拉状态。
4)排水方便。本结构由于上部圈梁与下部圈梁之间有一高差，自然形成了有组织排水，使结构与建筑构造成为有机的统一。
5)形式丰富，适用性广。本折板式索片结构的形式可为圆形平面，也可为矩形平面或其它多边形平面，因此可适用于各种平面的结构屋盖。
6)建筑效果好。由于本结构构成的构件数远少于一般的网格结构，因此给人们一种简洁明快的效果，克服了网格结构感观上杆件繁多零乱的弊端。
7)施工简单方便。由于结构自重轻，脚手架量少；同时，该种结构当确定拉索原始长度(无应力状态的长度)后，将绝大部份拉索安装到给定位置上，只需张拉其余小部份拉索即可形成结构。
附图说明
图1是圆形平面折板式索片结构平面示意图；
图2是圆形平面折板式索片结构立体示意图；
图3是矩形平面折板式索片结构平面示意图；
图4矩形平面折板式索片结构立体示意图；
图5本发明在向上荷载作用下，结构位移图；
图6本发明在向上荷载作用下，各构杆的应力图；
图7本发明在向下荷载作用下，结构位移图；
图8本发明在向下荷载作用下，各构杆的应力图。
具体实施方式
折板式索片结构具有上部圈梁1，内环梁2，底部圈梁3，脊索4一端与上部圈梁1锚接，另一端与内环梁2连接，谷索5一端与下部圈梁3锚接，另一端与内环梁2连接，脊索4和谷索5之间由多道环索6相连；上部圈梁1标高最高，内环梁2次之，底部圈梁3最低；上部圈梁1设置在底部圈梁3的外侧；脊索4，谷索5，环索6均为预应力拉索；上部圈梁1，底部圈梁3，为可受承压力的圈梁；内环梁2为可承受拉力的圈梁。
折板式索片结构由不同强度的材料组合而成。上部圈梁，底部圈梁为受压圈梁，可利用下部结构柱顶圈梁，一般为钢筋砼梁，刚度大，受压性能好，施工也方便，脊索和谷索的锚板可固定在该梁上，张拉操作空间宽敞，操作方便。内环梁为一受拉圈梁，可用钢环梁，也可采用高强度拉索，则更轻巧。脊索两端分别与上部圈梁和内环梁连接，谷索的两端分别与下部圈梁和内环梁连接，脊索和谷索之间用多道环索拉接。拉索施工时，首先要确定其零应力状态下的长度，加工索头和锚具(索与索连接，索与梁连接的节点已有许多形式可选择)，其次是挂索，将大部分索与圈梁连接好，并准确定位，此时，结构仍处于无应力状态，当余下的小部分索张拉到位时，结构成形并具有刚度，可承受外部荷载作用，环索与脊索和谷索之间的连接可采用可调节索，连接和调整方便。
结构尺寸的选择。上部圈梁与底部圈梁之间的高差可取结构短向跨度的1/12～1/18，相邻脊索与谷索的水平间距取短向跨度1/15左右为宜。圈梁和拉索的截面尺寸应根据结构尺寸及外荷载的大小，具体计算确定。下面给出一具体算例。
例：某结构为一圆形平屋盖，现采用上部圈梁直径为20m，内环梁直径4m，底部圈梁直径18m的折板式索片结构。内环梁与上部和底部圈的高差分别为0.5m，1.0m。脊索、谷索、环索截面积均为0.007258m2，内环梁截面积为0.058064m2，弹性模量1.8×1011MPa，抗拉强度1570MPa。脊索初应变0.001，谷索初应变0.01，上部及底部均为钢筋砼圈梁，截面尺寸250mm×400mm。作用有均布荷载0.5kN/m2及计算机自动形成的结构自重。计算结果见附图。图中可见，结构最大竖向挠度为46mm，拉索中的最大应力为792MPa，均能满足现行规程要求。
从上可见，本发明的结构形式是成立的，传力路径明确，该结构是切实可行的。

Claims (5)

1.一种折板式索片结构其特征在于，它具有上部圈梁(1)，内环梁(2)，底部圈梁(3)，脊索(4)一端与上部圈梁(1)锚接，另一端与内环梁(2)连接，谷索(5)一端与下部圈梁(3)锚接，另一端与内环梁(2)连接，脊索(4)和谷索(5)之间由多道环索(6)相连，所述的上部圈梁(1)标高最高，内环梁(2)次之，底部圈梁(3)最低。
2.根据权利要求1所述的一种折板式索片结构，其特征在于，上部圈梁(1)设置在底部圈梁(3)的外侧。
3.根据权利要求1所述的一种折板式索片结构，其特征在于，脊索(4)，谷索(5)，环索(6)均为预应力拉索。
4.根据权利要求1所述的一种折板式索片结构，其特征在于，上部圈梁(1)，底部圈梁(3)，为可受承压力的圈梁，内环梁(2)为可承受拉力的圈梁。
5.根据权利要求1所述的一种折板式索片结构，其特征在于，相邻脊索与谷索之间形成片状折面。
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