CN111794432A - 大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造及施工方法，该构造包括扭转连接组件、支撑柱(2)和天沟组件；天沟组件安装在支撑柱(2)的顶部，膜结构(5)的一端密封安装在天沟组件内；扭转连接组件的一端固定安装在主索上，扭转连接组件的另一端设有转动件(11)，索穹顶主索(4)、支撑柱(2)底部和扭转连接组件的另一端通过转动件(11)可转动式连接，使安装在支撑柱(2)上的膜结构与主索之间能相对转动。本发明将索穹顶结构的主索索网作为膜结构主要受力构件，并通过可转动式的铰接节点避免产生解锁风险，能确保索穹顶结构与ETFE膜结构同时满足结构安全和建筑使用功能，确保整体索穹顶结构建筑美观。

Description

大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造及施工方法
技术领域
本发明涉及建筑工程空间结构技术领域，尤其涉及一种大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造及施工方法。
背景技术
大开口葵花形索穹顶结构(即levy型索穹顶)的形式由支承结构、外环网架、大开口索穹顶结构以及内环桁架组成，结构体系新颖、技术含量高，在现有大型综合体育场馆等建筑工程施工中被广泛使用。
在大开口葵花形索穹顶结构的施工过程中，ETFE膜结构需要在索穹顶结构的索网体系上安装施工。索膜连接节点通常采用抱箍的方式固定连接，但是在风荷载或者地震荷载作用下，索膜连接节点处的抱箍可能产生扭转，极容易引起索穹顶结构的主索的反方向扭转，进而对主索产生解锁效应，严重影响索的受力性能，导致对整个承受巨大索力的索穹顶结构造成极大的结构安全隐患。同时，索膜连接节点的相交部分容易产生漏水、积水等隐患，对于建筑使用功能造成较大的隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造及施工方法，将索穹顶结构的主索索网作为膜结构主要受力构件，并通过可转动式的铰接节点避免产生解锁风险，能确保索穹顶结构与ETFE膜结构同时满足结构安全和建筑使用功能，确保整体索穹顶结构建筑美观，尤其适用于大型综合体育场馆大开口索穹顶结构的施工中。
本发明是这样实现的：
一种大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造，包括扭转连接组件、支撑柱和天沟组件；天沟组件安装在支撑柱的顶部，膜结构的一端密封安装在天沟组件内；扭转连接组件的一端固定安装在主索上，扭转连接组件的另一端设有转动件，索穹顶主索、支撑柱底部和扭转连接组件的另一端通过转动件可转动式连接，使安装在支撑柱上的膜结构与主索之间能相对转动。
所述的扭转连接组件包括转动件、连接板、第一抱箍和第二抱箍；第一抱箍和第二抱箍通过高强螺栓经垫片抱合安装在主索上，连接板的底部固定连接在第一抱箍上，连接板的上部形成有贯穿转动件的通孔，使索穹顶主索通过转动件与连接板可转动式连接。
所述的支撑柱的底板形成有双耳板，双耳板上形成有贯穿转动件的通孔，使支撑柱与扭转连接组件的连接板通过转动件可转动式连接，形成以转动件为转轴的支撑柱、索穹顶主索和连接板的铰接节点。
所述的天沟组件包括内天沟、膜结构安装件、立板、披帘、盖板和盖板安装座；内天沟为顶部开口的槽体结构并固定在支撑柱的顶部，盖板安装座通过若干块间隔布置的立板安装在内天沟内；若干个膜结构安装件安装在内天沟内，使膜结构的一端通过夹具固定在膜结构安装件上，膜结构的另一端从内天沟的两侧顶部边缘引出内天沟；披帘通过盖板固定在盖板安装座上，且披帘完全覆盖内天沟的顶部开口。
所述的膜结构安装件为中部弯折的折板结构，膜结构安装件的顶面倾斜，使膜结构通过夹具张拉固定在膜结构安装件的顶面上。
所述的盖板安装座的顶部两侧通过伸长加劲肋间隔安装有若干块伸长板，伸长板的顶面与盖板安装座的顶面齐平，使披帘铺装在伸长板和盖板安装座的顶面上。
所述的内天沟的两侧顶部边缘处形成有转向件，转向件外部套接有导向件，导向件呈倒U形结构并扣接在内天沟的侧壁上，使膜结构经导向件导向后引出内天沟。
所述的内天沟的两侧外壁上设有拉锁耳板，用于拉结固定膜下二次索。
一种大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造的施工方法，包括以下步骤：
步骤1：在主索上安装垫片，使扭转连接组件的第一抱箍和第二抱箍通过垫片安装在主索上；
步骤2：将扭转连接组件通过转动件与支撑柱和索穹顶主索可转动式连接；
步骤3：在支撑柱的顶部固定安装天沟组件的内天沟；
步骤4：通过内天沟内的膜结构安装件张拉固定膜结构；
步骤5：通过内天沟外的拉锁耳板张拉固定膜下二次索，形成平面组合索网结构；
步骤6：在内天沟的顶部安装披帘并封闭内天沟的顶部开口；
步骤7：将大开口索穹顶结构与膜结构的索膜节点安装并张拉成型。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本发明由于设有能绕销轴转动的支撑柱和抱箍结构，能有效避免在风荷载或者地震荷载作用下，ETFE膜结构及附属结构对主索产生解锁效应，极大的提高了索穹顶结构与ETFE膜结构的安全性能。
2、本发明由于在索膜节点顶部设置了内天沟，将可能产生的部分渗水通过内天沟收集和排出，使ETFE膜结构整体有良好的防水及排水效果。
3、本发明通过支撑柱使膜结构整体位于同一完成面上并整体抬高，能有效的避免膜结构屋面的积水，也使大开口葵花形索穹顶结构及ETFE膜结构成型效果更美观。
4、本发明构造设计合理，结构受力体系高效，施工安全可靠，明显加快工期进度，具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造的剖视图；
图2是本发明大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造中扭转连接组件的分解图；
图3是本发明大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造中支撑柱的主视图；
图4是本发明大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造中天沟组件的结构示意图；
图5是本发明大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造的施工平面图。
图中，11转动件，12连接板，13第一抱箍，14第二抱箍，15垫片，2支撑柱，21双耳板，22加劲肋，31内天沟，311转向件，312导向件，313拉锁耳板，32膜结构安装件，33立板，34披帘，35盖板，36盖板安装座，361伸长加劲肋，362伸长板，4索穹顶主索，5膜结构，51夹具，6膜下二次索。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参见附图1，一种大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造，包括扭转连接组件、支撑柱2和天沟组件；天沟组件安装在支撑柱2的顶部，膜结构5的一端密封安装在天沟组件内；扭转连接组件的一端固定安装在主索(图中未示出)上，扭转连接组件的另一端设有转动件11，索穹顶主索4、支撑柱2底部和扭转连接组件的另一端通过转动件11可转动式连接，使安装在支撑柱2上的膜结构与主索之间能相对转动。
请参见附图2，所述的扭转连接组件包括转动件11、连接板12、第一抱箍13和第二抱箍14；第一抱箍13和第二抱箍14通过高强螺栓经垫片15抱合安装在主索上，连接板12的底部固定连接在第一抱箍13上，连接板12的上部形成有贯穿转动件11的通孔，使索穹顶主索4通过转动件11与连接板12可转动式连接。优选的，转动件11可采用Cr40销轴。
请参见附图3，所述的支撑柱2的底板形成有双耳板21，双耳板21上形成有贯穿转动件11的通孔，使支撑柱2与扭转连接组件的连接板12通过转动件11可转动式连接，形成以转动件11为转轴的支撑柱2、索穹顶主索4和连接板12的铰接节点。
所述的支撑柱2与双耳板21之间形连接有加劲肋22，可提高支撑柱2底部节点处的结构强度。
请参见附图4，所述的天沟组件包括内天沟31、膜结构安装件32、立板33、披帘34、盖板35和盖板安装座36；内天沟31为顶部开口的槽体结构并固定在支撑柱2的顶部，盖板安装座36通过若干块间隔布置的立板33沿内天沟31的长度方向安装在内天沟31内；若干个膜结构安装件32安装在内天沟31内，使膜结构5的一端通过夹具51固定在膜结构安装件32上，膜结构5的另一端从内天沟31的两侧顶部边缘引出内天沟31；披帘34通过盖板35经自攻钉固定在盖板安装座36上，且披帘34完全覆盖内天沟31的顶部开口。
所述的膜结构安装件32为中部弯折的折板结构，膜结构安装件32的顶面倾斜，使膜结构5通过夹具51经不锈钢螺栓张拉固定在膜结构安装件32的顶面上，确保膜结构5在内天沟31中的固定。
所述的立板33的下部与内天沟31的内壁之间设有立板加劲肋331，可提高立板33的安装强度。
所述的盖板安装座36的顶部两侧通过伸长加劲肋361间隔安装有若干块伸长板362，伸长板362的顶面与盖板安装座36的顶面齐平，使披帘34铺装在伸长板362和盖板安装座36的顶面上，增加与披帘34的接触面积，提高对披帘34的支撑稳定性，使披帘34安装牢固。
所述的内天沟31的两侧顶部边缘处形成有转向件311，转向件311外部套接有导向件312，导向件312呈倒U形结构并扣接在内天沟31的侧壁上，使膜结构5经导向件312导向后引出内天沟31，可在膜结构5与导向件312之间垫橡胶卡，防止膜结构5的过度弯折和磨损。
所述的内天沟31的两侧外壁上设有拉锁耳板313，用于拉结固定膜下二次索6。
请参见附图1-5，一种大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造的施工方法，包括以下步骤：
步骤1：在主索上安装一层厚2mm的橡胶垫片15，使扭转连接组件的第一抱箍13和第二抱箍14通过2-M16高强螺栓经垫片安装在主索上，避免扭转连接组件直接刚性连接在主索上，能对主索形成一定的保护作用。第一抱箍13和第二抱箍14对合后形成与主索相匹配的圆环状结构，从而与主索实现匹配连接。
步骤2：将扭转连接组件通过连接板12经转动件11与支撑柱2底部的双耳板21和索穹顶主索4可转动式连接，在地震荷载、风荷载等作用下，支撑柱2与主索之间可实现自由转动，有效避免了第一抱箍13和第二抱箍14对主索产生的解锁风险。双耳板21、索穹顶主索4、连接板12之间可安装贴板垫片，减少转动摩擦。
步骤3：在支撑柱2的顶部通过托板固定安装天沟组件的内天沟31。托板可用于固定安装内天沟31及膜结构5等，内天沟31的槽体结构能用于渗水的收集和排出，有效避免漏水的情况发生。
步骤4：通过内天沟31内的膜结构安装件32张拉固定膜结构5，膜结构安装件32的折弯顶面作为ETFE膜的张拉端，通过夹具51经不锈钢螺栓起到张拉固定膜结构5的作用，在索膜节点处发生意外渗漏雨水的情况下，渗漏雨水通过内天沟完成引导及排除，防止整体膜结构出现漏水情况。
步骤5：通过内天沟31外的拉锁耳板313张拉固定膜下二次索，形成稳定的平面组合索网结构。
步骤6：在内天沟31的顶部通过盖板安装座36安装两道披帘34，并通过铝制的盖板35和自攻钉固定，用于封闭内天沟31的顶部开口，防止雨水渗漏到索膜节点。
步骤7：将大开口索穹顶结构与ETFE膜结构5的索膜节点安装并张拉成型。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造，其特征是：包括扭转连接组件、支撑柱(2)和天沟组件；天沟组件安装在支撑柱(2)的顶部，膜结构(5)的一端密封安装在天沟组件内；扭转连接组件的一端固定安装在主索上，扭转连接组件的另一端设有转动件(11)，索穹顶主索(4)、支撑柱(2)底部和扭转连接组件的另一端通过转动件(11)可转动式连接，使安装在支撑柱(2)上的膜结构与主索之间能相对转动。
2.根据权利要求1所述的大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造，其特征是：所述的扭转连接组件包括转动件(11)、连接板(12)、第一抱箍(13)和第二抱箍(14)；第一抱箍(13)和第二抱箍(14)通过高强螺栓经垫片(15)抱合安装在主索上，连接板(12)的底部固定连接在第一抱箍(13)上，连接板(12)的上部形成有贯穿转动件(11)的通孔，使索穹顶主索(4)通过转动件(11)与连接板(12)可转动式连接。
3.根据权利要求1所述的大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造，其特征是：所述的支撑柱(2)的底板形成有双耳板(21)，双耳板(21)上形成有贯穿转动件(11)的通孔，使支撑柱(2)与扭转连接组件的连接板(12)通过转动件(11)可转动式连接，形成以转动件(11)为转轴的支撑柱(2)、索穹顶主索(4)和连接板(12)的铰接节点。
4.根据权利要求1所述的大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造，其特征是：所述的天沟组件包括内天沟(31)、膜结构安装件(32)、立板(33)、披帘(34)、盖板(35)和盖板安装座(36)；内天沟(31)为顶部开口的槽体结构并固定在支撑柱(2)的顶部，盖板安装座(36)通过若干块间隔布置的立板(33)安装在内天沟(31)内；若干个膜结构安装件(32)安装在内天沟(31)内，使膜结构(5)的一端通过夹具(51)固定在膜结构安装件(32)上，膜结构(5)的另一端从内天沟(31)的两侧顶部边缘引出内天沟(31)；披帘(34)通过盖板(35)固定在盖板安装座(36)上，且披帘(34)完全覆盖内天沟(31)的顶部开口。
5.根据权利要求4所述的大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造，其特征是：所述的膜结构安装件(32)为中部弯折的折板结构，膜结构安装件(32)的顶面倾斜，使膜结构(5)通过夹具(51)张拉固定在膜结构安装件(32)的顶面上。
6.根据权利要求4所述的大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造，其特征是：所述的盖板安装座(36)的顶部两侧通过伸长加劲肋(361)间隔安装有若干块伸长板(362)，伸长板(362)的顶面与盖板安装座(36)的顶面齐平，使披帘(34)铺装在伸长板(362)和盖板安装座(36)的顶面上。
7.根据权利要求4所述的大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造，其特征是：所述的内天沟(31)的两侧顶部边缘处形成有转向件(311)，转向件(311)外部套接有导向件(312)，导向件(312)呈倒U形结构并扣接在内天沟(31)的侧壁上，使膜结构(5)经导向件(312)导向后引出内天沟(31)。
8.根据权利要求4或7所述的大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造，其特征是：所述的内天沟(31)的两侧外壁上设有拉锁耳板(313)，用于拉结固定膜下二次索(6)。
9.一种权利要求1所述的大开口索穹顶结构防解锁的索膜连接构造的施工方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤1：在主索上安装垫片，使扭转连接组件的第一抱箍(13)和第二抱箍(14)通过垫片安装在主索上；
步骤2：将扭转连接组件通过转动件(11)与支撑柱(2)和索穹顶主索(4)可转动式连接；
步骤3：在支撑柱(2)的顶部固定安装天沟组件的内天沟(31)；
步骤4：通过内天沟(31)内的膜结构安装件(32)张拉固定膜结构(5)；
步骤5：通过内天沟(31)外的拉锁耳板(313)张拉固定膜下二次索，形成平面组合索网结构；
步骤6：在内天沟(31)的顶部安装披帘(34)并封闭内天沟(31)的顶部开口；
步骤7：将大开口索穹顶结构与膜结构(5)的索膜节点安装并张拉成型。
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