CN114197722B - 一种拱形壳体结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拱形壳体结构，包括：屋盖，包括至少两个相连接的拱壳屋面；梁柱组件，包括设置于相邻两个拱壳屋面的连接交界处并对相邻两个拱壳屋面形成支撑的第一支撑梁，以及设置于屋盖两侧并对屋盖形成支撑的第二支撑梁，还包括支承于第一支撑梁下的第一支撑柱，以及支承于第二支撑梁下的第二支撑柱；加劲肋组件，设置于屋盖的顶面，其包括沿屋盖跨径设置的径向加劲肋，以及与径向加劲肋呈一定角度以对径向加劲肋形成面外约束的辅助加劲肋。本发明中的结构具有较好的稳固性，且具有较好的空间使用度和观感。

Description

一种拱形壳体结构

技术领域

本发明涉及建筑工程结构技术领域，具体涉及一种拱形壳体结构。

背景技术

由于现代社会对建筑美观的要求有所提高，越来越多的建筑采用混凝土壳体结构，同时要求内部的构件尽量小而纤细，此时结构需要对壳体结构的内部竖向构件进行优化创新，在保证传力明确，结构安全的前提下，尽量实现建筑空间功能的要求。

拱形屋面造型美观，受力合理，在工程中应用广泛。一般拱形屋面多采用钢筋混凝土拱，这种做法一般厚度较厚，自重较大，感观略显笨重，且对现场施工工艺要求较高。多数混凝土拱为了保证质量和施工效率多在工厂预制，现场拼装，但用于屋面工程时预制混凝土拱对结构抗震不利。还有一种常用拱形屋面做法采用每隔一定间距设一道拱形梁，上覆一层拱形楼板，此类做法主要是采用框架结构的体系实现拱的造型，室内有凸出梁，建筑通常需要吊顶来提高室内观感，且会占用一定的建筑净高，影响室内空间使用及观感。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于解决现有拱形屋面采用框架结构的体系实现，室内有凸出梁影响室内空间使用及观感的问题，提供一种拱形壳体结构。

为此，本发明提供了一种拱形壳体结构，包括：屋盖，包括至少两个相连接的拱壳屋面；梁柱组件，包括设置于相邻两个拱壳屋面的连接交界处并对相邻两个拱壳屋面形成支撑的第一支撑梁，以及设置于屋盖两侧并对屋盖形成支撑的第二支撑梁，还包括支承于第一支撑梁下的第一支撑柱，以及支承于第二支撑梁下的第二支撑柱；加劲肋组件，设置于屋盖的顶面，其包括沿屋盖跨径设置的径向加劲肋，以及与径向加劲肋呈一定角度以对径向加劲肋形成面外约束的辅助加劲肋。

进一步地，径向加劲肋的两侧均设置有辅助加劲肋，且径向加劲肋两侧的辅助加劲肋对称设置。

进一步地，辅助加劲肋的一端与径向加劲肋相连接，另一端逐渐延伸靠近其所在的拱壳屋面的侧边，侧边为拱壳屋面的两个侧边中与辅助加劲肋的距离更小的一个。

进一步地，相邻两个拱壳屋面分别支承于第一支撑梁的顶部的两侧，第一支撑梁的侧壁面与拱壳屋面的内壁面契合延伸呈弧面。

进一步地，该拱形壳体结构还包括：柱间连接件，两端分别连接屋盖中边跨拱壳屋面的两侧的第一支撑柱和第二支撑柱。

进一步地，相对应的一个第一支撑柱和一个第二支撑柱之间连接有两个柱间连接件，两个柱间连接件交叉设置。

进一步地，边跨拱壳屋面端部的第一支撑柱和第二支撑柱之间连接有柱间连接件。

进一步地，第一支撑梁为方形扁梁。

本发明提供的技术方案，具有如下优点：

1、本发明提供的拱形壳体结构，通过设置屋盖中相邻两个拱壳屋面的连接交界处具有第一支撑梁以及支承于第一支撑梁下的第一支撑柱，屋盖的两侧设置第二支撑梁以及支承于第二支撑梁下的第二支撑柱，有效承担屋盖产生的水平向推力，保证整个拱形结构的稳定性；再通过设置位于屋盖的顶面的加劲肋组件，对屋盖进行约束，提高屋盖整体的刚度，能够在进一步提高该拱形壳体结构的稳定性的同时，不破坏屋盖顶部(也即室内)的空间使用和观感。

2、本发明提供的拱形壳体结构，通过设置辅助加劲肋的一端与径向加劲肋相连接，而另一端设置为逐渐延伸靠近其所在的拱壳屋面的侧边(该侧边为拱壳屋面的两个侧边中与辅助加劲肋的距离更小的一个)，也即并非将该辅助加劲肋设置为垂直径向加劲肋，而是使其略偏向其所在位置处的拱壳屋面的下坡方向，能够防止辅助加劲肋造成积水问题，提高了该拱形壳体结构的实用性。

3、本发明提供的拱形壳体结构，通过设置相邻两个拱壳屋面分别支撑与其二者之间的第一支撑梁的顶部的两侧，并设置第一支撑梁的侧壁面与拱壳屋面的内壁面契合延伸呈弧面，使第一支撑梁形成暗梁的效果而不会破坏屋盖的整体性，能够提高该拱形壳体结构的整体性，提升用户观感。

4、本发明提供的拱形壳体结构，通过柱间连接件连接屋盖中边跨拱壳屋面的两侧的第一支撑柱和第二支撑柱，能够进一步有效承担拱形壳体结构整体产生的水平推力，进一步提高该拱形壳体结构的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种拱形壳体结构的立体结构示意图；

图2为本发明提供的一种第一支撑梁的结构示意图；

图3为本发明提供的一种加劲肋组件的结构示意图；

附图标记说明：

1-屋盖；11-拱壳屋面；

2-梁柱组件；21-第一支撑梁；2a-延伸平面；2b-侧壁面；22-第二支撑梁；23-第一支撑柱；24-第二支撑柱；

3-加劲肋组件；31-径向加劲肋；32-辅助加劲肋；

4-柱间连接件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供了一种拱形壳体结构，如图1-图3所示，其包括：屋盖1、梁柱组件2和加劲肋组件3。

其中，屋盖1包括至少两个相连接的拱壳屋面11，具体地，拱壳屋面11可以为两个、三个或者三个以上，这些拱壳屋面11连接形成的屋盖1为图中所示的多跨结构(图1中以拱壳屋面11为4个进行示出)，且本申请中，各个拱壳屋面11的跨径和拱高可以相同也可以不同，拱壳屋面11的数量以及其中各个拱壳屋盖1的跨径和拱高可以根据具体应用场景的需要进行设置，在此不做限定。

本申请中，屋盖1内的面板可以为钢板也可以为其他强度与钢板类似的板材。

如图1所示，梁柱组件2包括设置于相邻两个拱壳屋面11的连接交界处并对相邻两个拱壳屋面11形成支撑的第一支撑梁21，以及设置于屋盖1两侧并对屋盖1形成支撑的第二支撑梁22，还包括支承于第一支撑梁21下的第一支撑柱23，以及支承于第二支撑梁22下的第二支撑柱24。

本申请中，为了增大第一支撑梁21的端面面积，从而提高该第一支撑梁21的支撑效果，如图2所示，可以设置相邻两个拱壳屋面11分别支承于第一支撑梁21的顶部的两侧，且第一支撑梁21的顶部还具有位于两个拱壳屋面11之间的一个延伸平面2a。

本申请中，为了防止第一支撑梁21的设置破坏屋盖1的整体性，如图2所示，还可以第一支撑梁21的侧壁面2b与拱壳屋面11的内壁面契合延伸呈弧面，从而使第一支撑梁21形成暗梁的效果，步提高该拱形壳体结构的整体性，提升其用户观感。

本申请中，当屋盖1的面板为钢板时，第一支撑梁21可以对应设置为钢梁，且其具体可以设置为箱型钢梁。

本申请中，第一支撑柱23可以设置为多个，且其可以沿着第一支撑梁21的梁长方向间隔设置，其可以均匀间隔设置也可以不均匀间隔设置。具体地，第一支撑柱23可以为矩形柱或者工形柱等。

本申请中，可以将第二支撑梁22对应设置为矩形扁梁，且设置矩形扁梁的宽度方向(矩形扁梁的宽度大于其高度)沿拱壳屋面11的跨径方向延伸，以使第二支撑梁22能够满足第二支撑柱24柱顶冲切及传递柱间水平推力要求。本领域的技术人员应当可以理解，此处的所说的拱壳屋面11的跨径方向，应为第二支撑梁22连接的边跨拱形屋面的跨径方向。此时，可以将第二支撑柱24对应设置为矩形柱，且其长度方向(与矩形扁梁的宽度方向对应)同样沿拱壳屋面11的跨径方向延伸；当然，第二支撑柱24也可以为工形柱或者圆形柱等。

如图1和图3所示，加劲肋组件3设置于屋盖1的顶面，其包括沿屋盖1跨径设置的径向加劲肋31，以及与径向加劲肋31呈一定角度以对径向加劲肋31形成面外约束的辅助加劲肋32。

本申请中，径向加劲肋31与拱壳屋面11的形状对应，为拱形板，且其与拱壳屋面11形成T型连接结构，具体地，当拱壳屋面11的面板为钢板时，径向加劲肋31同样可以为钢板，且径向加劲肋31与拱壳屋面11焊接连接。

本申请中，各个拱壳屋面11上均设置有多个径向加劲肋31，多个径向加劲肋31在拱壳屋面11的长度方向上间隔设置。

本申请中，辅助加劲肋32与径向加劲肋31呈一定角度是指二者可以垂直也可以不垂直，具体地，为了防止辅助加劲肋32造成屋盖1表面积水，如图3所示，可以设置辅助加劲肋32的一端与径向加劲肋31相连接，另一端逐渐延伸靠近其所在的拱壳屋面11的侧边，且辅助加劲肋32延伸靠近的侧边为拱壳屋面11的两个侧边中与辅助加劲肋32的距离更小的一个，此时，辅助加劲肋32与径向加劲肋31不垂直。此处，需要说明的是，若辅助加劲肋32位于径向加劲肋31的中心点处，也即辅助加劲肋32所在的拱壳屋面11的两个侧边到辅助加劲肋32的距离相等(也即辅助加劲肋32位于拱壳屋盖1的最高点处)，则辅助加劲肋32可以被设置为延伸靠近两个侧边中的任一个，且也可以被设置为与径向加劲肋31垂直，均不会造成屋盖1积水的问题。

本申请中，径向加劲肋31的两侧均可以有辅助加劲肋32，且径向加劲肋31两侧的辅助加劲肋32可以对称设置。此时，如图3所示，可以设置辅助加劲肋32的长度较短，两个相邻的径向加劲肋31之间的两组辅助加劲肋32(连接于一个径向加劲肋31上的辅助加劲肋32为一组)之间具有贯通的排水间隙。

本申请中的拱形壳体结构，通过设置屋盖1中相邻两个拱壳屋面11的连接交界处具有第一支撑梁21以及支承于第一支撑梁21下的第一支撑柱23，屋盖1的两侧设置第二支撑梁22以及支承于第二支撑梁22下的第二支撑柱24，有效承担屋盖1产生的水平向推力，保证整个拱形结构的稳定性；再通过设置位于屋盖1的顶面的加劲肋组件3，对屋盖1进行约束，提高屋盖1整体的刚度，能够在进一步提高该拱形壳体结构的稳定性的同时，不破坏屋盖1顶部(也即室内)的空间使用和观感。

作为一种具体的实施方式，如图1所示，拱形壳体结构还可以包括：柱间连接件4，该柱间连接件4两端分别连接屋盖1中边跨拱壳屋面11的两侧的第一支撑柱23和第二支撑柱24，以有效承担拱形壳体结构整体产生的水平推力，从而进一步提高该拱形壳体结构的稳定性。

本申请中，为了减小柱间连接件4对拱形壳体结构内部空间的整体性产生的影响，如图1所示，可以仅在边跨拱壳屋面11端部的第一支撑柱23和第二支撑柱24之间连接有柱间连接件4，明显地，柱间连接件4连接的为位于边跨拱壳屋面11同一端的第一支撑柱23和第二支撑柱24。且如图1所示，可以设置相对应的一个第一支撑柱23和一个第二支撑柱24之间连接有两个柱间连接件4，并设置两个柱间连接件4交叉设置，以提高柱间连接件4承担拱形壳体结构整体产生的水平推力的能力。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种拱形壳体结构，其特征在于，包括：

屋盖(1)，包括至少两个相连接的拱壳屋面(11)；

梁柱组件(2)，包括设置于相邻两个所述拱壳屋面(11)的连接交界处并对相邻两个所述拱壳屋面(11)形成支撑的第一支撑梁(21)，以及设置于所述屋盖(1)两侧并对所述屋盖(1)形成支撑的第二支撑梁(22)，还包括支承于所述第一支撑梁(21)下的第一支撑柱(23)，以及支承于所述第二支撑梁(22)下的第二支撑柱(24)；

加劲肋组件(3)，设置于所述屋盖(1)的顶面，其包括沿所述屋盖(1)跨径设置的径向加劲肋(31)，以及与所述径向加劲肋(31)呈一定角度以对所述径向加劲肋(31)形成面外约束的辅助加劲肋(32)；所述辅助加劲肋(32)的一端与所述径向加劲肋(31)相连接，另一端逐渐延伸靠近其所在的拱壳屋面(11)的侧边，所述侧边为所述拱壳屋面(11)的两个侧边中与所述辅助加劲肋(32)的距离更小的一个。

2.根据权利要求1所述的拱形壳体结构，其特征在于，所述径向加劲肋(31)的两侧均设置有所述辅助加劲肋(32)，且所述径向加劲肋(31)两侧的所述辅助加劲肋(32)对称设置。

3.根据权利要求1或2所述的拱形壳体结构，其特征在于，相邻两个所述拱壳屋面(11)分别支承于所述第一支撑梁(21)的顶部的两侧，所述第一支撑梁(21)的侧壁面(2b)与所述拱壳屋面(11)的内壁面契合延伸呈弧面。

4.根据权利要求3所述的拱形壳体结构，其特征在于，还包括：

柱间连接件(4)，两端分别连接所述屋盖(1)中边跨拱壳屋面(11)的两侧的所述第一支撑柱(23)和所述第二支撑柱(24)。

5.根据权利要求4所述的拱形壳体结构，其特征在于，相对应的一个所述第一支撑柱(23)和一个所述第二支撑柱(24)之间连接有两个所述柱间连接件(4)，两个所述柱间连接件(4)交叉设置。

6.根据权利要求5所述的拱形壳体结构，其特征在于，所述边跨拱壳屋面(11)端部的所述第一支撑柱(23)和所述第二支撑柱(24)之间连接有所述柱间连接件(4)。

7.根据权利要求1所述的拱形壳体结构，其特征在于，所述第一支撑梁(21)为方形扁梁。