CN201010993Y - 单元拼装式自平衡预应力索杆结构体系 - Google Patents

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Abstract

一种单元拼装式自平衡预应力索杆结构体系，由基本单元拼装组成，该基本单元的形状为一几何多面体，该几何多面体的每一条边都被设计为只能承受拉力的拉索，从该几何多面体的内部形心点或形心附近的某一点到几何多面体的各角点设置压杆；所述的拉索与压杆的交点通过角节点相互连接，在几何多面体形心处各压杆的相交端通过中心节点相互连接；所述的压杆与节点采用丝扣的连接方式，所述的中心节点连接装置的丝扣方向与角节点连接装置的丝扣方向相反。本实用新型预应力度高，对结构的刚度贡献大，不必依赖外锚固系统，适用于任意形状的结构系统。这种预应力空间结构体系适合采用单元预装、施加预应力、逐个拼装形成整体的施工方案，容易实施。

Description

单元拼装式自平衡预应力索杆结构体系
技术领域
本实用新型专利涉及建筑结构领域中的预应力空间结构。
背景技术
现有的预应力大跨度空间结构按结构类型可分为双曲悬索结构、传统空间结构、吊挂式空间结构和整体张拉式结构，后者又可分为外平衡式和内平衡式两种。这些结构的特点是造型美观，但从预应力的应力水平上看，前三种预应力度较底，使用预应力主要是为了控制结构的变形，对整体结构的刚度提高不大。整体张拉式结构的预应力度高，充分发挥了高强度预应力索的作用，但这种结构的存在有赖于外锚固系统(外平衡式)或刚性外环(内平衡式)的外力平衡作用。
发明内容
本实用新型的目的就是提供一种单元拼装式自平衡预应力索杆结构体系，以解决现有技术存在的预应力度较底，以及依赖于外界装置达到外力平衡作用的问题。
本实用新型专利所采用的技术方案是：由基本单元拼装组成，该基本单元的形状为一几何多面体，该几何多面体的每一条边都被设计为只能承受拉力的拉索，从该几何多面体的内部形心点或形心附近的某一点到几何多面体的各角点设置压杆；所述的拉索与压杆的交点通过角节点连接装置相互连接，在几何多面体形心处各压杆的相交端通过中心节点连接装置相互连接；所述的压杆与节点采用丝扣的连接方式，所述的中心节点连接装置的丝扣方向与角节点连接装置的丝扣方向相反。
所述的角节点连接装置由半球形主体和节点盖构成，在该半球形主体的平面端的边缘均布有数个拉索连接槽，在该半球形主体设有与其平面端垂直并穿过球心的拉索连接通孔，在该半球形主体的球面设有数个压杆连接螺孔；所述的中心节点连接装置为球形节点，在该球体的表面设有数个径向的压杆连接螺孔。
本实用新型预应力度高，对结构的刚度贡献大，不必依赖外锚固系统，适用于任意形状的结构系统。这种预应力空间结构体系适合采用单元预装、施加预应力、逐个拼装形成整体的施工方案，容易实施。
附图说明
图1是本实用新型的平面网架实施例的立体结构示意图；
图2是本实用新型的曲面网架实施例的立体结构示意图；
图3是图2的一个端面(P向)视图；
图4是本实用新型的基本单元为正六面立方体的实施例结构示意图；
图5是本实用新型的基本单元为三角体的实施例结构示意图；
图6是本实用新型的基本单元为三棱柱体的实施例结构示意图；
图7是本实用新型的中心节点连接装置的剖视结构示意图；
图8是本实用新型的角节点连接装置的剖视结构示意图；
图9是图8的A-A剖视图。
具体实施方式
参见图1～图6，本实用新型由基本单元拼装组成，每一基本单元的形状为一各种形状的几何多面体(如图4所示的正六面立方体、图5所示的三角体、图6所示的三棱柱体)，多面体的每一条边都被设计为拉索1，从几何多面体的内部形心点(或形心附近的某一点)到几何多面体的各角点设计为压杆2。拉索1与压杆2的交点处通过半球形的角节点连接装置4相互连接。在几何多面体形心处各压杆2通过球形节点(中心节点连接装置)3相互连接。压杆2与节点3和4之间采用丝扣的连接方式，中心节点3的丝扣方向与角节点4的丝扣方向相反，以便使用“丝扣拧张法”对结构单元施加预应力。
参见图7～图9，所述的中心节点连接装置3为球形节点，在该球体的表面设有数个径向的压杆连接螺孔31。
所述的角节点连接装置4由半球形主体41和节点盖44构成，在该半球形主体41的平面端的边缘均布有数个拉索连接槽43，在该半球形主体41设有与其平面端垂直并穿过球心的拉索连接通孔45，在该半球形主体41的球面设有数个压杆连接螺孔42(参见图8和图9)。
以图4所示的正六面立方体基本单元为例，本实用新型结构单元的形成及预应力建立的具体方法是：首先将压杆2两端的螺杆完全旋入中心节点3和上下层节点4的丝扣，再把位于每个多面体边缘处的拉索1的两端嵌入上下节点的槽孔43，多面体顶部、底部的半球形主体41之间以拉索1连结，即将拉索1穿过连接通孔45并嵌固于半球形主体，扣上节点盖44，即可拼装起基本单元。然后反向旋转压杆2，将压杆2从节点中旋出，从而使拉索1受拉，同时在压杆2中引入预压应力，将多面体撑起，形成具有空间刚度的结构单元。
如果将立方体单元的顶面或底面的边长稍加调整，即可组成空间网架、网壳、穹顶或其他空间结构，如图2和图3所示。

Claims (2)

1.一种单元拼装式自平衡预应力索杆结构体系，其特征在于：由基本单元拼装组成，该基本单元的形状为一几何多面体，该几何多面体的每一条边都被设计为只能承受拉力的拉索，从该几何多面体的内部形心点或形心附近的某一点到几何多面体的各角点设置压杆；所述的拉索与压杆的交点通过角节点连接装置相互连接，在几何多面体形心处各压杆的相交端通过中心节点连接装置相互连接；所述的压杆与节点采用丝扣的连接方式，所述的中心节点连接装置的丝扣方向与角节点连接装置的丝扣方向相反。
2.根据权利要求1所述的单元拼装式自平衡预应力索杆结构体系，其特征在于：所述的角节点连接装置由半球形主体和节点盖构成，在该半球形主体的平面端的边缘均布有数个拉索连接槽，在该半球形主体设有与其平面端垂直并穿过球心的拉索连接通孔，在该半球形主体的球面设有数个压杆连接螺孔；所述的中心节点连接装置为球形节点，在该球体的表面设有数个径向的压杆连接螺孔。
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