CN201326234Y - 一种正方形平面凯威特型索穹顶结构 - Google Patents

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CN201326234Y CNU2008201694429U CN200820169442U CN201326234Y CN 201326234 Y CN201326234 Y CN 201326234Y CN U2008201694429 U CNU2008201694429 U CN U2008201694429U CN 200820169442 U CN200820169442 U CN 200820169442U CN 201326234 Y CN201326234 Y CN 201326234Y
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王昌洪
吴慧
高博青
汪毅俊
张瑞
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SHENGYUAN GROUP CO Ltd
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SHENGYUAN GROUP CO Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种正方形平面凯威特型索穹顶结构，其上弦索的布置为单层凯威特型网壳的斜向杆件形式，周边一圈环向杆由正方形平面刚性边梁替代，由上弦索汇交成的上弦节点在其竖直向下处设有下弦节点，上弦节点与下弦节点之间设竖压杆，下弦节点之间布有环向索，正方形的四个角与最外圈上弦节点之间的上弦索上设有四个上弦独立节点，四个上弦独立节点竖直向下处设有四个下弦独立节点，并连有竖压杆，刚性边梁的四个角点与下弦独立节点、下弦节点之间布径向索，相邻内圈的下弦节点与外圈上弦节点布有与上弦索在同一平面内的斜向索，周边索均锚固于边梁，拉索均施加预应力，边梁或竖压杆为刚性构件。本实用新型结构可将索穹顶结构用于正方形平面。

Description

一种正方形平面凯威特型索穹顶结构
技术领域
本实用新型涉及建筑领域，尤其涉及一种正方形平面凯威特型索穹顶结构。
背景技术
索穹顶(Cable Dome)结构是美国工程师Geiger发展和推广Fuller张拉整体思想后实现的一种新型预张力大跨结构，它体现了Fuller关于“压力的孤岛存在于拉力的海洋中”的思想，是一种结构效率极高的全张力体系。其中以俄罗斯圣彼得堡的太阳海岸穹顶(直径210m)，韩国汉城的奥运会体育馆(直径为119.8m)和美国亚特兰大奥运会主馆——乔治亚穹顶(椭圆面积：240.79m×193.02m)最为瞩目。现有的索穹顶结构平面形状为圆形或椭圆形，限制了这一效率极高的结构广泛应用。本实用新型提出了一种可应用于正方形平面的索穹顶，其上弦索的布置采用了单层凯威特(Keiwitt)8型网壳斜向杆件的形式，使索穹顶的上弦节点的侧向稳定性更好，为索穹顶结构的推广应用提供了新的途径。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种正方形平面凯威特型索穹顶结构。
一种正方形平面凯威特型索穹顶结构的上弦索1平面布置为单层凯威特8型网壳的斜向杆件形式，其周边一圈的上弦环向杆由正方形平面刚性边梁2替代，由上弦索1汇交的上弦节点3在竖直向下处对应有下弦节点4，上弦节点3与下弦节点4之间连有竖压杆5，环向通过下弦节点4布有环向索6，正方形的四个角与最外圈上弦节点3之间的上弦索1上设有四个上弦独立节点7，四个上弦独立节点7竖直向下处设有四个下弦独立节点8，上弦独立节点7与下弦独立节点8之间连有竖压杆5，刚性边梁2的四个角点与下弦独立节点8、下弦节点4分别连有径向索10，相邻内圈的下弦节点4与外圈上弦节点3连有与上弦索1在同一平面内的斜向索9，上弦索1、斜向索9周边均锚固在边梁2上。
所述的上弦索、环向索、斜向索或径向索为预应力拉索。边梁或竖压杆为刚性构件。索穹顶结构的上弦索、竖压杆、环向索、径向索相互之间的连接均采用铰接。
本实用新型具有下列优点：(1)可适用于正方形平面；(2)继承了索穹顶的长处。
附图说明
图1正方形平面Keiwitt型索穹顶结构立体示意图；
图2正方形平面Keiwitt型索穹顶结构上弦索、刚性边梁平面布置示意图；
图3正方形平面Keiwitt型索穹顶结构上弦索、刚性边梁立体示意图；
图4正方形平面Keiwitt型索穹顶结构环索、径向索平面布置示意图；
图5正方形平面Keiwitt型索穹顶结构环索、径向索立体示意图；
图6正方形平面Keiwitt型索穹顶结构斜索、竖压杆、径向索平面布置示意图；
图7正方形平面Keiwitt型索穹顶结构斜索、竖压杆、径向索立体示意图；
图中：上弦索1、刚性边梁2、上弦节点3、下弦节点4、竖压杆5、环向索6、上弦独立节点7、下弦独立节点8、斜向索9、径向索10。
具体实施方式
正方形平面凯威特(Keiwitt)型索穹顶结构是：上弦索1平面布置为单层凯威特8型网壳的斜向杆件形式，其周边一圈的上弦环向杆由正方形平面刚性边梁2替代，由上弦索1汇交的上弦节点3在竖直向下处对应有下弦节点4，上弦节点3与下弦节点4之间连有竖压杆5，环向通过下弦节点4布有环向索6，正方形的四个角与最外圈上弦节点3之间的上弦索1上设有四个上弦独立节点7，四个上弦独立节点7竖直向下处设有四个下弦独立节点8，上弦独立节点7与下弦独立节点8之间连有竖压杆5，刚性边梁2的四个角点与下弦独立节点8、下弦节点4分别连有径向索10，相邻内圈的下弦节点4与外圈上弦节点3连有与上弦索1在同一平面内的斜向索9，上弦索1、斜向索9周边均锚固在边梁2上。上弦索、环向索、斜向索或径向索为预应力拉索。边梁或竖压杆为刚性构件。索穹顶结构的上弦索、竖压杆、环向索、径向索相互之间的连接均采用铰接。
本实用新型通过算例给出正方形平面凯威特(Keiwitt)型索穹顶结构基本力学特性。设有一平面为20m×20m正方形平面凯威特(Keiwitt)型索穹顶结构，矢高4.81m，构件布置如图1。索材均采用直径为36mm的钢丝绳，弹性模量1.8×105MPa，竖压杆为114×4的圆钢管，弹性模量为2.1×105MPa。设定上弦中心两圈索、上弦周边一圈索、斜索中心一圈及四角部八根斜索的初始应变为0.0011558，第二圈斜索的初始应变为0.0023116，上弦中心第三圈索、靠中心一圈环索的初始应变为0.0014448，靠中心第三圈斜索的初始应变为0.002022，径向索的初始应变为0.0093909，与刚性边梁相连的斜索初始应变为0.0095354，第二圈环索的初始应变为0.012136。经ANASYS软件进行分析得知，结构在0.5kN/m2向上荷载作用下，结构的最大竖向位移12.9mm，索的最大拉力212.5kN。结构在0.5kN/m2向下荷载作用下，结构的最大竖向位移21.9mm，索的最大拉力219.5kN。均能满足有关要求，表明此结构是成立的。

Claims (4)

1、一种正方形平面凯威特型索穹顶结构，其特征在于：索穹顶的上弦索(1)平面布置为单层凯威特8型网壳的斜向杆件形式，其周边一圈的上弦环向杆由正方形平面刚性边梁(2)替代，由上弦索(1)汇交的上弦节点(3)在竖直向下处对应有下弦节点(4)，上弦节点(3)与下弦节点(4)之间连有竖压杆(5)，环向通过下弦节点(4)布有环向索(6)，正方形的四个角与最外圈上弦节点(3)之间的上弦索(1)上设有四个上弦独立节点(7)，四个上弦独立节点(7)竖直向下处设有四个下弦独立节点(8)，上弦独立节点(7)与下弦独立节点(8)之间连有竖压杆(5)，刚性边梁(2)的四个角点与下弦独立节点(8)、下弦节点(4)分别连有径向索(10)，相邻内圈的下弦节点(4)与外圈上弦节点(3)连有与上弦索(1)在同一平面内的斜向索(9)，上弦索(1)、斜向索(9)周边均锚固在边梁(2)上。
2、根据权利要求1所述的一种正方形平面凯威特型索穹顶结构，其特征在于：所述的上弦索(1)、环向索(6)、斜向索(9)或径向索(10)为预应力拉索。
3、根据权利要求1所述的一种正方形平面凯威特型索穹顶结构，其特征在于：所述的边梁(2)或竖压杆(5)为刚性构件。
4、根据权利要求1所述的一种正方形平面凯威特型索穹顶结构，其特征在于：所述索穹顶结构的上弦索(1)、竖压杆(5)、环向索(6)、径向索(10)相互之间的连接均采用铰接。
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