CN207597594U - 一种基于超静定环桁架与索穹顶组合结构的体育馆 - Google Patents
一种基于超静定环桁架与索穹顶组合结构的体育馆 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种基于超静定环桁架与索穹顶组合结构的体育馆，包括外围超静定环桁架结构和索穹顶结构，外围超静定环桁架结构包括承重墩、承重柱、撑杆和桁架杆；索穹顶结构包括上弦脊索、下弦斜索、外环梁、内环梁和压杆；外围超静定环桁架结构与地面固结，提供必要的约束力来平衡索穹顶结构屋盖产生的巨大拉力，索穹顶结构通过上弦脊索、下弦斜索和压杆组成自应力空间结构体系；索穹顶结构中外围的上弦脊索和下弦斜索外端固定于外围超静定环桁架结构上，索穹顶结构中的外环梁、内环梁和压杆固定整体结构的形状。本实用新型索体施加预应力后，转为全张力状态，实现整体结构平衡，最终达到空间大跨、整体轻质、减震抗震目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及建筑结构领域，具体涉及一种基于超静定环桁架与索穹顶组合结构的体育馆。
背景技术
现有技术中，大跨度钢结构以其丰富的建筑表现力、宽敞的使用空间等优势，得到了广泛的研究与应用，但建筑形式通常比较单一而且笨重，这一直是大跨度钢结构领域中的难点。在大跨度钢结构的建筑中，传统的钢结构形式已不能满足建筑内部大空间的优势，索穹顶与外围超静定桁架组合的新的结构体系必将会进一步的发展。
面向未来的建筑，应该与城市生活紧密结合，甚至能够单独成为一个城市的综合体，满足现代人们快节奏的生活的同时又要能够节能环保。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于超静定环桁架与索穹顶组合结构的体育馆，为空间大跨度索穹顶结构，索穹顶与外围超静定桁架结构体系是一种受力合理、结构体系自身平衡的新型大跨空间结构体系。
为解决上述技术问题,本实用新型提供的技术方案是：
一种基于超静定环桁架与索穹顶组合结构的体育馆，包括外围超静定环桁架结构和索穹顶结构，所述外围超静定环桁架结构包括承重墩、承重柱、撑杆和桁架杆；所述索穹顶结构包括上弦脊索、下弦斜索、外环梁、内环梁和压杆；所述外围超静定环桁架结构与地面固结，提供必要的约束力来平衡索穹顶结构屋盖产生的巨大拉力，所述索穹顶结构通过上弦脊索、下弦斜索和压杆组成自应力空间结构体系；所述索穹顶结构中外围的上弦脊索和下弦斜索外端固定于外围超静定环桁架结构上，所述索穹顶结构中的外环梁、内环梁和压杆固定整体结构的形状；所述索穹顶结构采用葵花型索穹顶张拉方式，中间采用应力内环梁；所述的体育馆为部分下沉式体育馆，与地面相结合，共同组成一个大的刚性结构；在所述体育馆的索穹顶结构上铺设一层膜结构。
进一步的，所述索穹顶结构的膜结构上采用铺设太阳能板的形式。
进一步的，体育馆建筑内部为无支撑柱的大跨度空间。
进一步的，所述索穹顶结构的拉索采用铰接方式连接。
进一步的，所述索穹顶结构内、外环梁采用刚性构件。
进一步的，所述的外围超静定环桁架包括20根承重柱支承，柱间设有40根撑杆，节点采用刚接的连接方式。
进一步的，所述的外围超静定环桁架设有向外的撑杆，整体向外部分悬挑。
有益效果：
本实用新型的基于超静定环桁架与索穹顶组合结构的体育馆，在索穹顶结构施加预应力张拉和承载后，脊索和斜索径向受拉，对环桁架或环梁产生环向张拉力作用；同时，超静定环桁架通过承重柱与地面固结，产生对上部索穹顶的约束力，平衡拉索对环桁架的拉力。因此索穹顶结构与超静定环桁架组合结构整体受力平衡，实现结构体系内部受力自平衡。采用索穹顶结构大大减少建筑物自重，同时内部可以实现无柱、空间大跨。
在形式上，此建筑为大跨度空间结构；在功能上，可以满足体育场对于容纳人数的需求，城市可以依托于此形成一个城市综合服务体，从交通、商业、公共服务系统等方面形成完备的生活体系；同时，可在此建筑物屋盖上铺设太阳能板，提供能源的同时环保可持续发展，满足未来建筑发展趋势。
附图说明
图1是本实用新型实施例整体结构的总立面图。
图2是实施例整体结构的正视图。
图3是实施例整体结构的俯视图。
图4是实施例中穹顶结构的总立面。
图5是实施例中外围环桁架结构的总立面。
图中：1-承重墩，2-承重柱，3-撑杆，4-桁架杆，5-上弦脊索，6-下弦斜索，7-外环梁，8-内环梁，9-压杆。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。
一种基于超静定环桁架与索穹顶组合结构的体育馆，包括外围超静定环桁架结构和索穹顶结构，所述外围超静定环桁架结构包括承重墩1、承重柱2、撑杆3和桁架杆4；所述索穹顶结构包括上弦脊索5、下弦斜索6、外环梁7、内环梁8和压杆9。
所述索穹顶结构是由索、杆和膜组成的自应力空间结构体系，是一种受力合理，效率极高的结构形式。所述外围超静定环桁架结构与地面固结，提供必要的约束力来平衡索穹顶结构屋盖产生的巨大拉力。
所述索穹顶结构通过上弦脊索5、下弦斜索6和压杆9组成自应力空间结构体系；所述索穹顶结构中外围的上弦脊索5和下弦斜索6外端固定于外围超静定环桁架结构上，所述索穹顶结构中的外环梁7、内环梁8和压杆9固定整体结构的形状。
索穹顶结构中的索体施加预应力后，成为全张力状态，使得压杆9成为海洋中的孤岛，同时外围超静定环桁架结构提供巨大的约束力平衡拉索的拉力，实现整体结构平衡。
所述的体育馆为部分下沉式体育馆，与地面相结合，共同组成一个大的刚性结构。可充分利用地下部分，完善地下交通服务设施，建造地下商场，将一座城市有机结合起来，达到相互之间的联系。
在所述体育馆的索穹顶结构上铺设一层膜结构。进一步的，所述索穹顶结构的膜结构上采用铺设太阳能板的形式，能够达到隔离内外界空间的效果；同时，最大限度利用清洁能源，为本体育馆的供电系统解决部分用电问题，节能环保，符合未来建筑理念。
所述索穹顶结构的拉索采用铰接方式连接，能在施工时按照实际施工水平调整拉索位置，紧固节点以对索体施加预应力。
所述索穹顶结构采用葵花型索穹顶张拉方式，中间采用应力内环梁8。葵花型索穹顶张拉方式能有效限制水平向位移，抵抗风荷载效果显著，同时，上下两层拉索能确保索体承受屋面荷载，限制屋盖沉降；中间应力环将集中承受索体拉力，达到索穹顶结构整体受力内平衡。
所述索穹顶结构外环梁7、内环梁8采用刚性构件。刚性环梁能够有效抵抗索穹顶结构中拉索张拉环梁产生的变形，同时，刚性环梁在施工时也易于确定索穹顶结构中压杆9位置，从而降低施工难度。
体育馆建筑内部为无支撑柱的大跨度空间，能够有效解决普通大跨建筑需多根内部承重柱的问题，达到释放空间的效果，对于体育馆效果尤甚。
本体育馆采用超静定环桁架与索穹顶组合结构，能够大幅度减轻上部结构自重，两相作用下，能够有效减缓地震、风载等外力荷载对结构影响，达到抗震目的；其形态结构类似于荷花，同时，拉索直接又是稳定的三角形，兼具力学与美学原理
索穹顶结构中外围的上弦脊索5、下弦斜索6外端固定于外围环桁架，索体施加预应力后，环桁架内部产生约束拉索的拉力，实现整体结构平衡。而外围超静定环桁架与地面固结，提供必要的约束力来平衡索穹顶屋盖产生的巨大拉力。两者的结合，保证了建筑内部空间的需求和结构受力的合理性，从而实现建筑屋盖自重减轻，建筑内部无柱，空间大跨度。
施工时外环梁7、内环梁8和压杆9可先加工成一个组装完毕的部分，再使用拉索将其张拉，依层叠加，此方案将大大减少索穹顶结构的施工难度和周期。
所述的外围超静定环桁架由20根承重柱支承2，柱间设有40根撑杆3，节点采用刚接的连接方式，同承重墩、桁架杆构成外围超静定体系，在承担索穹顶部分拉力的同时，有效降低外荷载作用效应。
所述的外围超静定环桁架设有向外的撑杆3，整体向外部分悬挑。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，依据本实用新型的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于超静定环桁架与索穹顶组合结构的体育馆，其特征在于：包括外围超静定环桁架结构和索穹顶结构，所述外围超静定环桁架结构包括承重墩、承重柱、撑杆和桁架杆；所述索穹顶结构包括上弦脊索、下弦斜索、外环梁、内环梁和压杆；所述外围超静定环桁架结构与地面固结，提供必要的约束力来平衡索穹顶结构屋盖产生的巨大拉力，所述索穹顶结构通过上弦脊索、下弦斜索和压杆组成自应力空间结构体系；所述索穹顶结构中外围的上弦脊索和下弦斜索外端固定于外围超静定环桁架结构上，所述索穹顶结构中的外环梁、内环梁和压杆固定整体结构的形状；所述索穹顶结构采用葵花型索穹顶张拉方式，中间采用应力内环梁；所述的体育馆为部分下沉式体育馆，与地面相结合，共同组成一个大的刚性结构；在所述体育馆的索穹顶结构上铺设一层膜结构。
2.根据权利要求1所述的基于超静定环桁架与索穹顶组合结构的体育馆，其特征在于：所述索穹顶结构的膜结构上采用铺设太阳能板的形式。
3.根据权利要求1所述的基于超静定环桁架与索穹顶组合结构的体育馆，其特征在于：体育馆建筑内部为无支撑柱的大跨度空间。
4.根据权利要求1所述的基于超静定环桁架与索穹顶组合结构的体育馆，其特征在于：所述索穹顶结构的拉索采用铰接方式连接。
5.根据权利要求1所述的基于超静定环桁架与索穹顶组合结构的体育馆，其特征在于：所述索穹顶结构内、外环梁采用刚性构件。
6.根据权利要求1所述的基于超静定环桁架与索穹顶组合结构的体育馆，其特征在于：所述的外围超静定环桁架包括20根承重柱支承，柱间设有40根撑杆，节点采用刚接的连接方式。
7.根据权利要求1所述的基于超静定环桁架与索穹顶组合结构的体育馆，其特征在于：所述的外围超静定环桁架设有向外的撑杆，整体向外部分悬挑。
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