CN104631621B - 马鞍形索托单层网壳结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种马鞍形索托单层网壳结构，包括马鞍形刚性网壳、拉索组件以及边界环梁，所述马鞍形刚性网壳采用双向布置网格结构，其一个方向的杆件沿马鞍面的凸面布置，另一个方向的杆件沿马鞍面的凹面布置，所述马鞍形刚性网壳的边缘部与边界环梁固定连接，所述拉索组件由若干拉索组成，所述拉索组件紧贴于马鞍形刚性网壳下方或上方，且每个拉索沿马鞍面凹面布置，所述每个拉索通过低摩阻拉索节点与马鞍形刚性网壳连接，所述拉索两端与边界环梁铰接连接。本发明将单层网壳结构与悬索结构组合在一起构成马鞍形索托单层网壳结构，通过对拉索施加预应力，使刚性网壳受压，对边界环梁产生推力，此推力与拉索对边界环梁的拉力可大部分相抵消，从而大大减小了边界环梁的受力。

Description

马鞍形索托单层网壳结构

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，特别涉及一种马鞍形索托单层网壳结构。

背景技术

悬索结构是一种历史悠久的结构形式，在古代已存在悬索桥。悬索结构在建筑工程中的应用从20世纪初便开始，且50年代以后发展很快。1953年建成的美国雷里体育馆屋盖采用了以两个斜放抛物线拱为边缘构件的马鞍形正交索网，受力明确，充分发挥了拉索的材料强度，被认为是世界上第一座优秀的现代大跨度索网结构。随后悬索结构被应用在体育馆、机场等建筑中，有影响的工程包括1958年的美国耶鲁大学冰球馆、1962年的华盛顿杜勒斯机场候机楼、1964年的日本代代木体育馆、1983年建成的加拿大卡尔加里体育馆。2011年建成的伦敦奥运会自行车馆采用了马鞍形两向正交的索网，单位面积重量仅为30kg/m²，非常轻盈的实现了大跨度跨越，充分体现了悬索体系的高效。

但悬索结构也存在其不足，首先悬索结构需要强大的边界来抵抗索的拉力，另外悬索结构不便于吊挂其他临时荷载，不利于建筑的多功能使用。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种在保持高受力效率的同时，可以克服悬索结构不足的马鞍形索托单层网壳结构。

本发明技术的技术方案是这样实现的：马鞍形索托单层网壳结构，其特征在于：包括马鞍形刚性网壳、拉索组件以及边界环梁，所述马鞍形刚性网壳采用双向布置网格结构，其一个方向的杆件沿马鞍面的凸面布置，另一个方向的杆件沿马鞍面的凹面布置，所述马鞍形刚性网壳的边缘部与边界环梁固定连接，所述拉索组件由若干拉索组成，所述拉索组件紧贴于马鞍形刚性网壳下方或上方，且每个拉索沿马鞍面凹面布置，所述每个拉索通过低摩阻拉索节点与马鞍形刚性网壳连接，所述拉索两端与边界环梁铰接连接，通过所述拉索施加预应力，使马鞍形刚性网壳受压，所述拉索组件与马鞍形刚性网壳组成共同工作的受力体系。

本发明所述的马鞍形索托单层网壳结构，其所述马鞍形刚性网壳采用双向正交布置的网格结构。

本发明所述的马鞍形索托单层网壳结构，其所述拉索沿马鞍面的凹面平行布置，其两端铰接锚固于边界环梁。

本发明所述的马鞍形索托单层网壳结构，其所述低摩阻拉索节点包括至少一个滑轮以及耳板，所述滑轮通过销轴可转动地连接在设置于其两侧的耳板上，所述耳板固定连接在马鞍形刚性网壳下方或上方，所述拉索紧贴在滑轮下方。

本发明所述的马鞍形索托单层网壳结构，其在两个耳板的边缘处固定连接有盖板，所述滑轮置于两个耳板与盖板形成的腔体内，在所述盖板两侧设置有通孔，所述拉索穿过对应的通孔。

本发明所述的马鞍形索托单层网壳结构，其多个滑轮通过对应的销轴分别与耳板转动连接，所述多个滑轮沿拉索的轴向布置。

本发明将单层网壳结构与悬索结构组合在一起构成马鞍形索托单层网壳结构，通过对拉索施加预应力，使刚性网壳受压，对边界环梁产生推力，此推力与拉索对边界环梁的拉力可大部分相抵消，从而大大减小了边界环梁的受力，在承受荷载的时候，拉索与单层网壳结构协同工作，共同承担外部作用。

本发明与传统刚性结构体系相比，如网架、桁架等，马鞍形索托单层网壳结构充分发挥了拉索的高强特性，节约了材料用量，可实现大跨度的跨越，且视觉效果通透美观；与单纯的悬索结构相比，马鞍形索托单层网壳结构减少了边界环梁的受力，降低了边界环梁设计的难度与造价，而且由于上层布置了刚性网壳，方便了建筑的使用，宜于吊挂荷载，并降低了屋面构造难度。

附图说明

图1是本发明中马鞍形刚性网壳的结构示意图。

图2是本发明中拉索组件的结构示意图。

图3是本发明实施例1中马鞍形刚性网壳与拉索连接的结构示意图。

图4是图3的主视图。

图5是图3的侧视图。

图6是本发明实施例1中低摩阻拉索节点的分解示意图。

图7是本发明实施例1中拉索与滑轮的配合关系图。

图8是本发明实施例2中马鞍形刚性网壳与拉索连接的结构示意图。

图9是图8的主视图。

图10是图8的侧视图。

图11是本发明实施例2中低摩阻拉索节点的分解示意图。

图12是本发明实施例2中拉索与滑轮的配合关系图。

图中标记：1为马鞍形刚性网壳，2为拉索，3为边界环梁，4为低摩阻拉索节点，4a为滑轮，4b为耳板，4c为销轴，4d为盖板，4e为通孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。

实施例1：如图1-5所示，一种马鞍形索托单层网壳结构，包括马鞍形刚性网壳1、拉索组件以及边界环梁3，所述马鞍形刚性网壳1采用双向正交布置的网格结构，其一个方向的杆件沿马鞍面的凸面布置，另一个方向的杆件沿马鞍面的凹面布置，所述马鞍形刚性网壳1的边缘部与边界环梁3固定连接，所述拉索组件由若干拉索2组成，所述拉索组件紧贴于马鞍形刚性网壳1下方，且每个拉索2沿马鞍面的凹面水平布置，所述每个拉索2通过低摩阻拉索节点4与马鞍形刚性网壳1连接，所述拉索2两端铰接锚固于边界环梁3，通过所述拉索2施加预应力，使马鞍形刚性网壳1受压，对边界环梁产生推力，此推力与拉索对边界环梁的拉力可大部分相抵消，从而大大减小了边界环梁的受力，在承受荷载的时候，拉索与单层网壳结构协同工作，共同承担外部作用，即所述拉索组件与马鞍形刚性网壳1组成共同工作的受力体系。

在上述结构中，还可以在马鞍形刚性网壳下方、沿马鞍面的凸面水平布置拉索，该拉索通过低摩阻拉索节点与马鞍形刚性网壳连接，其连接位置与沿马鞍面的凹面布置的拉索连接位置错开即可。

如图6和7所示，所述低摩阻拉索节点4包括滑轮4a以及耳板4b，所述滑轮4a通过销轴4c可转动地连接在设置于其两侧的耳板4b上，所述耳板4b固定连接在马鞍形刚性网壳1下方，在两个耳板4b的边缘处固定连接有盖板4d，所述滑轮4a置于两个耳板4b与盖板4d形成的腔体内，在所述盖板4d两侧设置有通孔4e，所述拉索2穿过对应的通孔4e并紧贴在滑轮4a下方，拉索与滑轮表面的滑槽对应，所述盖板可起到防止拉索滑动出耳板的作用，并且通过拉索对马鞍形刚性网壳起到支托作用，而且在张拉过程中，由于滑轮可自由滑动，使节点的摩擦力很小，能够有效降低拉索预应力的损失。通过低摩阻拉索节点将马鞍形刚性网壳与拉索连接，既保证了拉索与刚性网壳的可靠连接，又保证了施工张拉过程中拉索预应力的施加。

实施例2：如图8-12所示，所述低摩阻拉索节点包括多个滑轮4a，所述多个滑轮4a通过对应的销轴4c分别与耳板4b转动连接，所述多个滑轮4a沿平行于拉索2的轴向布置，设置多个滑轮可降低拉索与滑轮接触处的局部应力，使拉索受力更加均匀。其他结构与实施例1相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.马鞍形索托单层网壳结构，其特征在于：包括马鞍形刚性网壳（1）、拉索组件以及边界环梁（3），所述马鞍形刚性网壳（1）采用双向布置网格结构，其一个方向的杆件沿马鞍面的凸面布置，另一个方向的杆件沿马鞍面的凹面布置，所述马鞍形刚性网壳（1）的边缘部与边界环梁（3）固定连接，所述拉索组件由若干拉索（2）组成，所述拉索组件紧贴于马鞍形刚性网壳（1）下方或上方，且每个拉索（2）沿马鞍面凹面布置，所述每个拉索（2）通过低摩阻拉索节点（4）与马鞍形刚性网壳（1）连接，所述拉索（2）两端与边界环梁（3）铰接连接，通过所述拉索（2）施加预应力，使马鞍形刚性网壳（1）受压，所述拉索组件与马鞍形刚性网壳（1）组成共同工作的受力体系；所述低摩阻拉索节点（4）包括至少一个滑轮（4a）以及耳板（4b），所述滑轮（4a）通过销轴（4c）可转动地连接在设置于其两侧的耳板（4b）上，所述耳板（4b）固定连接在马鞍形刚性网壳（1）下方或上方，所述拉索（2）与滑轮（4a）表面的滑槽对应，所述拉索（2）紧贴在滑轮（4a）下方。

2.根据权利要求1所述的马鞍形索托单层网壳结构，其特征在于：所述马鞍形刚性网壳（1）采用双向正交布置的网格结构。

3.根据权利要求2所述的马鞍形索托单层网壳结构，其特征在于：所述拉索（2）沿马鞍面的凹面平行布置，其两端铰接锚固于边界环梁（3）。

4.根据权利要求1所述的马鞍形索托单层网壳结构，其特征在于：在两个耳板（4b）的边缘处固定连接有盖板（4d），所述滑轮（4a）置于两个耳板（4b）与盖板（4d）形成的腔体内，在所述盖板（4d）两侧设置有通孔（4e），所述拉索（2）穿过对应的通孔（4e）。

5.根据权利要求1所述的马鞍形索托单层网壳结构，其特征在于：多个滑轮（4a）通过对应的销轴（4c）分别与耳板（4b）转动连接，所述多个滑轮（4a）沿拉索（2）的轴向布置。