CN106088440A - 环形交叉自平衡索桁架结构 - Google Patents

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杨大彬
云超光
刘春阳
胡明娜
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    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B7/00—Roofs; Roof construction with regard to insulation
    • E04B7/14—Suspended roofs

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Abstract

一种环形交叉自平衡索桁架结构，由多榀单向自平衡索桁架相互交叉组合而成中间开口、周边布置屋面的形式。所述单向自平衡索桁架由中部梁或桁架、上弦拉索、下弦拉索和撑杆组成，撑杆上下端部分别连接中部梁或桁架和上弦拉索或下弦拉索；所述的撑杆为圆管、矩形管或多肢格构式撑杆，和中部梁或桁架及上弦拉索或下弦拉索的连接均为铰接；本发明提出的环形交叉自平衡索桁架结构具有建筑造型美观、结构受力合理、抗风吸能力强、支座反力较小、抗连续倒塌能力强以及加工制作安装易行等优点。

Description

环形交叉自平衡索桁架结构
技术领域
大跨空间结构在体育场馆中得到了广泛的应用，绝大多数体育场馆的屋顶采用空间钢结构作为其结构受力体系。对于体育馆，屋顶往往为封闭形式，其主要结构体系有网架、网壳、管桁架、张弦梁、弦支网壳、索穹顶等。对于体育场，屋顶往往为中间开口、周边布置屋面的形式，因此相对于中间没有开口的体育馆屋顶，体育场屋顶的整体性相对较差，其主要结构体系有管桁架、索桁架、斜拉结构体系等，其中，管桁架体系主要包括两端落于体育场边缘的拱桁架体系及多榀悬挑管桁架体系，其主要缺点为结构用钢量较大；索桁架体系主要由受拉的拉索和受压的撑杆组成，结构效率较高，其主要缺点在于通常需要截面较大的外环梁（桁架）以平衡内部的拉索拉力；斜拉结构体系通常采用高于屋顶的巨柱和连接柱顶和屋顶的拉索组成主要受力体系，主要缺点为柱子截面较大。
背景技术
大跨空间结构在体育场馆中得到了广泛的应用，绝大多数体育场馆的屋顶采用空间钢结构作为其结构受力体系。对于体育馆，屋顶往往为封闭形式，其主要结构体系有网架、网壳、管桁架、张弦梁、弦支网壳、索穹顶等。对于体育场，屋顶往往为中间开口、周边布置屋面的形式，因此相对于中间没有开口的体育馆屋顶，体育场屋顶的整体性相对较差，其主要结构体系有管桁架、索桁架、斜拉结构体系等，其中，管桁架体系主要包括两端落于体育场边缘的拱桁架体系及多榀悬挑管桁架体系，其主要缺点为结构用钢量较大；索桁架体系主要由受拉的拉索和受压的撑杆组成，结构效率较高，现有应用于体育场的索桁架体系主要缺点在于通常需要截面较大的外环梁（桁架）以平衡内部的拉索拉力；斜拉结构体系通常采用高于屋顶的巨柱和连接柱顶和屋顶的拉索组成主要受力体系，主要缺点为柱子截面较大。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种适用于体育场中间开口、周边布置屋面建筑功能的高效结构形式。该结构由多榀单向自平衡索桁架环形交叉布置而成。从单榀索桁架来看，索桁架由中部梁或桁架、上弦拉索、下弦拉索和撑杆组成，撑杆上下端部分别连接中部梁或桁架和上弦拉索或下弦拉索，索的预拉力通过两端由中部梁或桁架来承担，从而使索桁架成为一个独立的力自平衡体系，当横向荷载方向为由上往下时，下弦拉索进一步受拉，有效限制结构内力和变形的发展；当横向荷载方向为由下往上时，上弦拉索进一步受拉，也有效限制了结构内力和变形的发展。因此自平衡索桁架结构尤其适合于两个方向横向荷载大小相当的情况。从结构整体来看，每榀单向索桁架可独立于其他榀索桁架单独承受荷载，因此即使某一榀或几榀索桁架发生破坏退出工作，结构剩余部分仍可承担荷载，结构发生整体连续性倒塌的概率较小。对于中间开口、周边布置屋面的体育场结构，当屋面采用轻质材料同时风荷载较大时，自重作用下向下方向的荷载和风荷载及自重同时作用时向上的荷载有可能大小相当，因此该自平衡索桁架结构尤其适合于该种情况。
本发明的技术方案如下：
一种环形交叉自平衡索桁架结构，由多榀单向自平衡索桁架相互交叉组合而成中间开口、周边布置屋面的形式。所述单向自平衡索桁架由中部梁或桁架、上弦拉索、下弦拉索和撑杆组成，撑杆上下端部分别连接中部梁或桁架和上弦拉索或下弦拉索。
所述的中部桁架为平面桁架或空间桁架。
所述的撑杆为圆管、矩形管或多肢格构式撑杆，和中部梁或桁架及上弦拉索或下弦拉索的连接均为铰接。
有益效果：本发明提出的环形交叉自平衡索桁架结构具有建筑造型美观、结构受力合理、抗风吸能力强、支座反力较小、抗连续倒塌能力强以及加工制作安装易行等优点。
附图说明
图1是环形交叉自平衡索桁架结构轴侧图。
图2是环形交叉自平衡索桁架结构俯视图。
图3是单榀自平衡索桁架立面图。
具体实施方式
实施方式一：
如图1~3所示，一种环形交叉自平衡索桁架结构，由多榀单向自平衡索桁架相互交叉组合而成中间开口、周边布置屋面的形式。所述单向自平衡索桁架由中部梁1、上弦拉索2、下弦拉索3和撑杆4组成，撑杆4上下端部分别连接中部梁1和上弦拉索2或下弦拉索3。 本实施例中撑杆4为圆管，和中部梁1及上弦拉索2或下弦拉索3的连接均为铰接。

Claims (3)

1.一种环形交叉自平衡索桁架结构，由多榀单向自平衡索桁架相互交叉组合而成中间开口、周边布置屋面的形式；所述单向自平衡索桁架由中部梁或桁架、上弦拉索、下弦拉索和撑杆组成，撑杆上下端部分别连接中部梁或桁架和上弦拉索或下弦拉索。
2.根据权利要求1所述的环形交叉张弦结构，其特征在于：所述的中部桁架为平面桁架或空间桁架。
3.根据权利要求1所述的环形交叉张弦结构，其特征在于：所述的撑杆为圆管、矩形管或多肢格构式撑杆，和中部梁或桁架及上弦拉索或下弦拉索的连接均为铰接。
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