CN212561901U - 一种复合式网格索穹顶结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种复合式网格索穹顶结构，包括环向索、第一径向脊索、第一径向斜索、第二径向脊索、第二径向斜索、第一竖直撑杆、第二竖直撑杆、外压环、内拉环、分叉脊索和分叉斜索；第一径向脊索的一端与内拉环连接，另一端与外压环连接，第一径向斜索和第一竖直撑杆的上端分别与第一径向脊索铰接，第一径向斜索包括内端和外端，第一径向斜索的内端连接内环的竖向撑杆的下端，第一径向斜索的外端连接相邻外环的竖向撑杆的上端，环向索连接同环的第一竖直撑杆的下端并沿环向闭合布置；靠近外压环的相邻两个环向索分别为外侧环向索和内侧环向索，外侧换向索和内侧环向索之间设置分叉脊索和分叉斜索。
Description
技术领域
本实用新型涉及索穹顶结构技术领域，特别涉及一种复合式网格索穹顶结构。
背景技术
索穹顶结构源于美国著名建筑师Fuller于20世纪中期提出的“张拉整体思想”，旨在该结构中尽可能地减少受压构件，结构处于连续的张拉状态，使压力成为张拉海洋的孤岛。20世纪八十年代美国结构工程师Geiger将Fuller的思想付诸实践，发展了索穹顶结构体系的拓扑关系，创造了著名的Geiger型索穹顶结构。
随着Geiger型索穹顶结构跨度的增大，其最外圈网格间距随之增大。在实际工程中，当采用刚性屋面时，由于铺设要求，最外圈的次结构跨度和截面很大，导致结构既不经济又不美观。工程中一般采取保持Geiger型网格尺寸不变的同时增大径向等分数，或保持径向等分数不变的同时改用纯Levy型或纯Kiewitt型网格的方法减小外圈网格尺寸，但二者都会导致内部节点增多，后者构造复杂，使施工难度增大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种复合式网格索穹顶结构，通过设置分叉脊索和分叉斜索，保证内圈杆件与节点数不增加的前提下，减小外圈网格尺寸，有利于减小屋面次结构的跨度和截面尺寸，降低结构造价的同时大大降低刚性屋面的施工难度。
本实用新型的技术方案为：一种复合式网格索穹顶结构，包括环向索、第一径向脊索、第一径向斜索、第二径向脊索、第二径向斜索、第一竖直撑杆、第二竖直撑杆、外压环、内拉环、分叉脊索和分叉斜索；
所述第一径向脊索的一端与内拉环连接，另一端与外压环连接，第一径向斜索和第一竖直撑杆的上端分别与第一径向脊索铰接，第一径向斜索包括内端和外端，第一径向斜索的内端连接内环的竖向撑杆的下端，第一径向斜索的外端连接相邻外环的竖向撑杆的上端，环向索连接同环的第一竖直撑杆的下端并沿环向闭合布置；
靠近外压环的相邻两个环向索分别为外侧环向索和内侧环向索，外侧环向索上还设有第二竖直撑杆，第二竖直撑杆的下端与外侧环向索连接，第二竖直撑杆和第一竖直撑杆沿外侧环向索交错设置，外侧换向索和内侧环向索之间设置分叉脊索和分叉斜索，分叉脊索的一端连接内侧环向索上的第一竖直撑杆的上端，另一端连接外侧相邻第二竖直撑杆的上端，分叉斜索的一端连接内侧环向索上的第一竖直撑杆的下端，另一端连接外侧相邻第二竖直撑杆的上端；
第二径向脊索的一端连接第二竖直撑杆的上端，第二径向斜索的一端连接第二竖直撑杆的下端和外压环，第二径向脊索的另一端和第二径向斜索的另一端共同连接至外压环。
进一步，所述第二竖直撑杆与同环相邻的两个第一竖直撑杆之间等距分布。
进一步，所述外侧环向索上的第一竖直撑杆和第二竖直撑杆的数量相同。
进一步，所述分叉脊索和分叉斜索均采用钢拉杆。
进一步，所述分叉脊索与第一竖直撑杆和第二竖直撑杆之间的连接方式为铰接。
进一步，所述分叉斜索与第一竖直撑杆和第二竖直撑杆之间的连接方式为铰接。
进一步，所述复合式网格索穹顶结构为Geiger型网格与Kiewitt型网格的组合，外侧环向索与内侧环向索之间为Kiewitt型分布。
上述复合式网格索穹顶结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤S1：首先确定索穹顶结构的跨度、内拉环和外压环的尺寸、径向等分数以及环向索的圈数与间距，从而确定出环向索、内拉环、外压环和第一径向脊索的平面投影位置，进行内拉环、外压环和第一径向脊索的搭建；
步骤S2：确定索穹顶结构矢高、索穹顶结构的曲面方程，从而确定每一段第一径向脊索的节点标高以及对应第一竖向撑杆的顶标高，进行第一竖向撑杆的搭建；
步骤S3：确第一径向斜索与水平面的夹角，从而计算出第一竖向撑杆的底标高，进而确定每一圈的环向索标高，进行环向索的搭建；
步骤S4：在外侧环向索上的第一竖直撑杆之间布置第二竖直撑杆，将外侧环向索将环向等分数设为内侧环向索等分数的2倍；
步骤S5：在外侧环向索和内侧环向索之间布置分叉脊索和分叉斜索；
步骤S6：在外侧环向索和外压环之间布置第二径向脊索和第二径向斜索，完成索穹顶结构的张拉。
本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：
本实用新型的复合式网格索穹顶结构，保证内圈杆件与节点数不增加的前提下，减小外圈网格尺寸，有利于减小屋面次结构的跨度和截面尺寸，降低结构造价的同时大大降低刚性屋面的施工难度。
本实用新型的复合式网格索穹顶结构，与纯Kiewitt型网格索穹顶结构相比，可减少内圈索杆数量，简化节点构造；与纯Geiger型网格索穹顶结构相比，在增大索穹顶结构抗扭刚度的同时，减小外圈网格尺寸，尤其在铺设刚性屋面时，可有效减小次结构的跨度和截面尺寸，节约钢材，提高结构综合经济效益，从而具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本实用新型的复合式网格索穹顶结构的三维示意图。
图2为本实用新型的复合式网格索穹顶结构的俯视图。
图3为本实用新型的复合式网格索穹顶结构的剖视图。
环向索1、第一径向脊索2、第一径向斜索3、第一竖直撑杆4、外压环5、内拉环6、分叉脊索7、分叉斜索8、第二径向脊索9、第二径向斜索10、第二竖直撑杆11。
具体实施方式
下面结合实施例，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例
如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种复合式网格索穹顶结构，包括环向索、第一径向脊索、第一径向斜索、第二径向脊索、第二径向斜索、第一竖直撑杆、第二竖直撑杆、外压环、内拉环、分叉脊索和分叉斜索。
如图1和图2所示，第一径向脊索的一端与内拉环连接，另一端与外压环连接，第一径向斜索和第一竖直撑杆的上端分别与第一径向脊索铰接，第一径向斜索包括内端和外端，第一径向斜索的内端连接内环的竖向撑杆的下端，第一径向斜索的外端连接相邻外环的竖向撑杆的上端，环向索连接同环的第一竖直撑杆的下端并沿环向闭合布置；
如图1和图2所示，靠近外压环的相邻两个环向索分别为外侧环向索和内侧环向索，外侧环向索上还设有第二竖直撑杆，第二竖直撑杆的下端与外侧环向索连接，第二竖直撑杆和第一竖直撑杆沿外侧环向索交错设置，第二竖直撑杆与同环相邻的两个第一竖直撑杆之间等距分布，外侧环向索上的第一竖直撑杆和第二竖直撑杆的数量相同。
如图1和图2所示，外侧换向索和内侧环向索之间设置分叉脊索和分叉斜索，分叉脊索的一端连接内侧环向索上的第一竖直撑杆的上端，另一端连接外侧相邻第二竖直撑杆的上端，分叉斜索的一端连接内侧环向索上的第一竖直撑杆的下端，另一端连接外侧相邻第二竖直撑杆的上端，在本实施例中，分叉脊索和分叉斜索均采用钢拉杆，分叉脊索与第一竖直撑杆和第二竖直撑杆之间的连接方式为铰接，分叉斜索与第一竖直撑杆和第二竖直撑杆之间的连接方式为铰接。
如图1和图2所示，第二径向脊索的一端连接第二竖直撑杆的上端，第二径向斜索的一端连接第二竖直撑杆的下端和外压环，第二径向脊索的另一端和第二径向斜索的另一端共同连接至外压环，第二径向脊索为与相邻两个第一径向脊索之间，第二径向斜索位于相邻两个第一径向斜索之间。
本实施例的复合式网格为Geiger型网格与Kiewitt型网格的组合，外侧环向索和内侧环向索之间为Kiewitt型分布。
上述的复合式网格索穹顶结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤S1：首先确定索穹顶结构的跨度、内拉环和外压环的尺寸、径向等分数以及环向索的圈数与间距，从而确定出环向索、内拉环、外压环和第一径向脊索的平面投影位置，进行内拉环、外压环和第一径向脊索的搭建；
步骤S2：确定索穹顶结构矢高、索穹顶结构的曲面方程，从而确定每一段第一径向脊索的节点标高以及对应第一竖向撑杆的顶标高，进行第一竖向撑杆的搭建；
步骤S3：确第一径向斜索与水平面的夹角，从而计算出第一竖向撑杆的底标高，进而确定每一圈的环向索标高，进行环向索的搭建；
步骤S4：在外侧环向索上的第一竖直撑杆之间布置第二竖直撑杆，将外侧环向索将环向等分数设为内侧环向索等分数的2倍；
步骤S5：在外侧环向索和内侧环向索之间布置分叉脊索和分叉斜索；
步骤S6：在外侧环向索和外压环之间布置第二径向脊索和第二径向斜索，完成索穹顶结构的张拉。
如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型内容所作的均等变化与修饰，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。
Claims (7)
1.一种复合式网格索穹顶结构，其特征在于，包括环向索、第一径向脊索、第一径向斜索、第二径向脊索、第二径向斜索、第一竖直撑杆、第二竖直撑杆、外压环、内拉环、分叉脊索和分叉斜索；
所述第一径向脊索的一端与内拉环连接，另一端与外压环连接，第一径向斜索和第一竖直撑杆的上端分别与第一径向脊索铰接，第一径向斜索包括内端和外端，第一径向斜索的内端连接内环的竖向撑杆的下端，第一径向斜索的外端连接相邻外环的竖向撑杆的上端，环向索连接同环的第一竖直撑杆的下端并沿环向闭合布置；
靠近外压环的相邻两个环向索分别为外侧环向索和内侧环向索，外侧环向索上还设有第二竖直撑杆，第二竖直撑杆的下端与外侧环向索连接，第二竖直撑杆和第一竖直撑杆沿外侧环向索交错设置，外侧换向索和内侧环向索之间设置分叉脊索和分叉斜索，分叉脊索的一端连接内侧环向索上的第一竖直撑杆的上端，另一端连接外侧相邻第二竖直撑杆的上端，分叉斜索的一端连接内侧环向索上的第一竖直撑杆的下端，另一端连接外侧相邻第二竖直撑杆的上端；
第二径向脊索的一端连接第二竖直撑杆的上端，第二径向斜索的一端连接第二竖直撑杆的下端和外压环，第二径向脊索的另一端和第二径向斜索的另一端共同连接至外压环。
2.根据权利要求1所述的复合式网格索穹顶结构，其特征在于，所述第二竖直撑杆与同环相邻的两个第一竖直撑杆之间等距分布。
3.根据权利要求1所述的复合式网格索穹顶结构，其特征在于，所述外侧环向索上的第一竖直撑杆和第二竖直撑杆的数量相同。
4.根据权利要求1所述的复合式网格索穹顶结构，其特征在于，所述分叉脊索和分叉斜索均采用钢拉杆。
5.根据权利要求1所述的复合式网格索穹顶结构，其特征在于，所述分叉脊索与第一竖直撑杆和第二竖直撑杆之间的连接方式为铰接。
6.根据权利要求1所述的复合式网格索穹顶结构，其特征在于，所述分叉斜索与第一竖直撑杆和第二竖直撑杆之间的连接方式为铰接。
7.根据权利要求1所述的复合式网格索穹顶结构，其特征在于，所述复合式网格索穹顶结构为Geiger型网格与Kiewitt型网格的组合，外侧环向索与内侧环向索之间为Kiewitt型分布。
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