CN220285029U - 一种大跨度弦支叉筒网壳结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大跨度弦支叉筒网壳结构，包括位于整体结构上部的顶部结构和位于整体结构下部的底部结构，顶部结构包括8个分脊线式叉筒网壳结构，底部结构包括8个弦支结构，8个分脊线式叉筒网壳结构沿水平方向依次连接，8个分脊线式叉筒网壳结构分别架设在8个弦支结构上，8个弦支结构沿水平方向依次连接，顶部结构的竖直投影为正六边形，顶部结构的中心节点为8个分脊线式叉筒网壳结构的交汇处。本实用新型解决了传统叉筒网壳结构因跨度的增大而导致结构对支座水平推力增大、结构的杆件和节点数量及矢跨比增大，最终导致结构整体施工的难度上升的问题，属于大跨度空间结构技术领域。

Description

一种大跨度弦支叉筒网壳结构

技术领域

本实用新型涉及大跨度空间结构技术领域，具体涉及一种大跨度弦支叉筒网壳结构。

背景技术

叉筒网壳结构是由若干组柱面网壳结构相贯而成的具有独特建筑造型的结构体系，是大跨度网壳结构的一种创新结构体系，该结构能营造丰富多样的建筑外形和空间效果，能满足建筑外形及风格多样化的需求。叉筒网壳结构由于结构在空间中形成“拱效应”，网壳结构的杆件主要是以压为主，结构受力的合理性得到了提高。

但随着跨度的增大，叉筒网壳结构传力路径简单，容易产生应力集中现象；该结构面外刚度较弱，对缺陷敏感，结构的承载力由强度控制转化为由稳定控制，材料利用率降低，用钢量增大；结构对支座水平推力增大，使下部支承结构设计难度增加。随着跨度的增大，叉筒网壳结构的杆件和节点数量会相应提升及矢跨比要求会更大，结构整体施工的难度也会随之上升。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种大跨度弦支叉筒网壳结构，解决了传统叉筒网壳结构因跨度的增大而导致结构对支座水平推力增大、结构的杆件和节点数量及矢跨比增大，最终导致结构整体施工的难度上升的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种大跨度弦支叉筒网壳结构，包括位于整体结构上部的顶部结构和位于整体结构下部的底部结构，顶部结构包括8个分脊线式叉筒网壳结构，底部结构包括8个弦支结构，8个分脊线式叉筒网壳结构沿水平方向依次连接，8个分脊线式叉筒网壳结构分别架设在8个弦支结构上，8个弦支结构沿水平方向依次连接，顶部结构的竖直投影为正六边形，顶部结构的中心节点为8个分脊线式叉筒网壳结构的交汇处。

作为一种优选，分脊线式叉筒网壳结构包括多个长度不同的斜向杆件、多个长度不同的径向脊线杆件和多个长度不同的环向杆件，多个长度不同的斜向杆件等间距分布，多个长度不同的径向脊线杆件等间距分布，多个长度不同的环向杆件等间距分布；其中，长度最长的斜向杆件、长度最长的径向脊线杆件和长度最长的环向杆件依次连接形成分脊线式叉筒网壳结构的三角形结构外轮廓，其余长度的斜向杆件的两端均与长度最长的径向脊线杆件和长度最长的环向杆件连接，其余长度的径向脊线杆件均与长度最长的斜向杆件和长度最长的环向杆件连接，其余长度的环向杆件均与长度最长的斜向杆件和长度最长的径向脊线杆件连接。

作为一种优选，弦支结构包括第一竖向撑杆、第二竖向撑杆、第三竖向撑杆、第一环索、第二环索、第三环索、第一径向斜索、第二径向斜索、第三径向斜索和两个环向斜索；

第一竖向撑杆、第二竖向撑杆以及第三竖向撑杆由顶部结构的中心节点向外等间距分布，第一竖向撑杆、第二竖向撑杆以及第三竖向撑杆的顶端均与对应在其顶部的斜向杆件、径向脊线杆件的脊线处和环向杆件铰接；

第一环索、第二环索以及第三环索由顶部结构的中心节点向外等间距分布，第一环索、第二环索以及第三环索的一端分别与第一竖向撑杆、第二竖向撑杆以及第三竖向撑杆的底端铰接；第一环索、第二环索以及第三环索的另一端分别与相邻的两个弦支结构的第一竖向撑杆、第二竖向撑杆以及第三竖向撑杆的底端铰接；

第一径向斜索的两端分别与第一竖向撑杆的底端以及第二竖向撑杆的顶端铰接，第二径向斜索的两端分别与第二竖向撑杆的底端以及第三竖向撑杆的顶端铰接，第三径向斜索的一端与第三竖向撑杆的底端铰接，第三径向斜索的另一端与对应在其顶部的斜向杆件、径向脊线杆件和环向杆件连接；

两个环向斜索的一端均与第三竖向撑杆的底端铰接，两个环向斜索沿第三竖向撑杆对称分布，两个环向斜索的另一端均与对应在其顶部的斜向杆件、径向脊线杆件和环向杆件连接，两个环向斜索的另一端分别与两个相邻的弦支结构的环向斜索连接。

作为一种优选，斜向杆件、径向脊线杆件和环向杆件均采用方形钢管或圆形钢管。

作为一种优选，8个脊线杆件的最外端以及相邻两个弦支结构的环向斜索连接处设有固定铰支座。

作为一种优选，斜向杆件、径向脊线杆件和环向杆件两两之间的连接方式为刚性连接。

作为一种优选，第一环索、第二环索、第三环索、第一径向斜索、第二径向斜索、第三径向斜索和两个环向斜索均采用钢丝束或钢绞线。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

本实用新型的大跨度弦支叉筒网壳结构体系，与传统的叉筒网壳结构相比，本申请通过引入杆件数量适当的弦支体系，提高上部叉筒网壳结构的面外刚度和整体刚度；同时使得结构整体的传力路径更明确，解决了传统叉筒网壳结构因跨度的增大而导致结构对支座水平推力增大、结构的杆件和节点数量及矢跨比增大，最终导致结构整体施工的难度上升的问题。并且改善了传统叉筒网壳结构脊线处易产生应力集中的缺点；充分发挥了下部弦支体系的作用，引入预应力后，使得结构成为一个自平衡体系，减小结构对支座水平推力，而降低下部支承结构的设计难度。既保留叉筒网壳结构造型新颖独特的优点，又提高结构的跨越能力和受力合理性，具有更好的经济效益、使用功能和应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的大跨度弦支叉筒网壳结构体系的立体图。

图2为本实用新型的大跨度弦支叉筒网壳结构体系的俯视图。

图3为本实用新型的大跨度弦支叉筒网壳结构体系的剖视图。

其中，1为斜向杆件，2为径向脊线杆件，3为环向杆件，4为第三竖向撑杆，5为第三环索，6为第三径向斜索，7为环向斜索。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1-3所示，本实施例提供的一种大跨度弦支叉筒网壳结构，包括位于整体结构上部的顶部结构和位于整体结构下部的底部结构，顶部结构包括8个分脊线式叉筒网壳结构，底部结构包括8个弦支结构，8个分脊线式叉筒网壳结构沿水平方向依次连接，8个分脊线式叉筒网壳结构分别架设在8个弦支结构上，8个弦支结构沿水平方向依次连接，顶部结构的竖直投影为正六边形，顶部结构的中心节点为8个分脊线式叉筒网壳结构的交汇处。本实施例通过将8个分脊线式叉筒网壳结构连接在一起形成正六边形，从而整体结构稳定，相互之间力的作用成为一个平衡，再通过在每一个分脊线式叉筒网壳结构的底部通过弦支结构对其支撑，提高上部叉筒网壳结构的面外刚度和整体刚度，使得结构整体的传力路径更明确，另外利用弦支结构与分脊线式叉筒网壳结构的脊线处连接，改善了传统叉筒网壳结构脊线处易产生应力集中的缺点；充分发挥了下部弦支体系的作用，引入预应力后，使得结构成为一个自平衡体系，减小结构对支座水平推力，而降低下部支承结构的设计难度。

在一些实施例中，分脊线式叉筒网壳结构包括多个长度不同的斜向杆件1、多个长度不同的径向脊线杆件2和多个长度不同的环向杆件3，多个长度不同的斜向杆件等间距分布，多个长度不同的径向脊线杆件等间距分布，多个长度不同的环向杆件等间距分布；其中，长度最长的斜向杆件、长度最长的径向脊线杆件和长度最长的环向杆件依次连接形成分脊线式叉筒网壳结构的三角形结构外轮廓，其余长度的斜向杆件的两端均与长度最长的径向脊线杆件和长度最长的环向杆件连接，其余长度的径向脊线杆件均与长度最长的斜向杆件和长度最长的环向杆件连接，其余长度的环向杆件均与长度最长的斜向杆件和长度最长的径向脊线杆件连接。从图1和图2可以看出，除了长度最长的斜向杆件、径向脊线杆件和环向杆件构成了外轮廓的三角形之外，其内部不同长度的斜向杆件、径向脊线杆件和环向杆件之间相互交叉也形成了三角形，并且由于不同长度的斜向杆件、径向脊线杆件和环向杆件都是等间距分布，从而不同长度斜向杆件、径向脊线杆件和环向杆件连接形成的三角形大小都是相同的，相当于长度最长的斜向杆件、径向脊线杆件和环向杆件所形成的三角形面积的1/64，因此，这个分脊线式叉筒网壳结构相当于是由64个小三角形构成的大三角形结构，由于三角形结构的稳定性较高，因此8个分脊线式叉筒网壳结构连接形成的正六边形结构稳定性也较高；另外，如图图1和图2所示，本实施例相邻的分脊线式叉筒网壳结构外轮廓的斜向杆件与径向脊线杆件相互重合，而相邻的分脊线式叉筒网壳结构的环向杆件则是相互连接，从而形成以顶部结构的中心节点为基准点等间距向外分布的正六边形。

在一些实施例中，弦支结构包括第一竖向撑杆、第二竖向撑杆、第三竖向撑杆4、第一环索、第二环索、第三环索5、第一径向斜索、第二径向斜索、第三径向斜索6和两个环向斜索7；

第一竖向撑杆、第二竖向撑杆以及第三竖向撑杆由顶部结构的中心节点向外等间距分布，第一竖向撑杆、第二竖向撑杆以及第三竖向撑杆的顶端均与对应在其顶部的斜向杆件、径向脊线杆件的脊线处和环向杆件铰接；通过第一竖向撑杆、第二竖向撑杆以及第三竖向撑杆的顶端对径向脊线杆件的脊线处形成支撑，改善了传统叉筒网壳结构脊线处易产生应力集中的缺点。

第一环索、第二环索以及第三环索由顶部结构的中心节点向外等间距分布，第一环索、第二环索以及第三环索的一端分别与第一竖向撑杆、第二竖向撑杆以及第三竖向撑杆的底端铰接；第一环索、第二环索以及第三环索的另一端分别与相邻的两个弦支结构的第一竖向撑杆、第二竖向撑杆以及第三竖向撑杆的底端铰接；

第一径向斜索的两端分别与第一竖向撑杆的底端以及第二竖向撑杆的顶端铰接，第二径向斜索的两端分别与第二竖向撑杆的底端以及第三竖向撑杆的顶端铰接，第三径向斜索的一端与第三竖向撑杆的底端铰接，第三径向斜索的另一端与对应在其顶部的斜向杆件、径向脊线杆件和环向杆件连接；

两个环向斜索的一端均与第三竖向撑杆的底端铰接，两个环向斜索沿第三竖向撑杆对称分布，两个环向斜索的另一端均与对应在其顶部的斜向杆件、径向脊线杆件和环向杆件连接，两个环向斜索的另一端分别与两个相邻的弦支结构的环向斜索连接。

在一些实施例中，斜向杆件、径向脊线杆件和环向杆件均采用方形钢管或圆形钢管。

在一些实施例中，8个脊线杆件的最外端以及相邻两个弦支结构的环向斜索连接处设有固定铰支座。

在一些实施例中，斜向杆件、径向脊线杆件和环向杆件两两之间的连接方式为刚性连接。

在一些实施例中，第一环索、第二环索、第三环索、第一径向斜索、第二径向斜索、第三径向斜索和两个环向斜索均采用钢丝束或钢绞线。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种大跨度弦支叉筒网壳结构，其特征在于：包括位于整体结构上部的顶部结构和位于整体结构下部的底部结构，顶部结构包括8个分脊线式叉筒网壳结构，底部结构包括8个弦支结构，8个分脊线式叉筒网壳结构沿水平方向依次连接，8个分脊线式叉筒网壳结构分别架设在8个弦支结构上，8个弦支结构沿水平方向依次连接，顶部结构的竖直投影为正六边形，顶部结构的中心节点为8个分脊线式叉筒网壳结构的交汇处。

2.按照权利要求1所述的一种大跨度弦支叉筒网壳结构，其特征在于：分脊线式叉筒网壳结构包括多个长度不同的斜向杆件、多个长度不同的径向脊线杆件和多个长度不同的环向杆件，多个长度不同的斜向杆件等间距分布，多个长度不同的径向脊线杆件等间距分布，多个长度不同的环向杆件等间距分布；其中，长度最长的斜向杆件、长度最长的径向脊线杆件和长度最长的环向杆件依次连接形成分脊线式叉筒网壳结构的三角形结构外轮廓，其余长度的斜向杆件的两端均与长度最长的径向脊线杆件和长度最长的环向杆件连接，其余长度的径向脊线杆件均与长度最长的斜向杆件和长度最长的环向杆件连接，其余长度的环向杆件均与长度最长的斜向杆件和长度最长的径向脊线杆件连接。

3.按照权利要求2所述的一种大跨度弦支叉筒网壳结构，其特征在于：弦支结构包括第一竖向撑杆、第二竖向撑杆、第三竖向撑杆、第一环索、第二环索、第三环索、第一径向斜索、第二径向斜索、第三径向斜索和两个环向斜索；

第一竖向撑杆、第二竖向撑杆以及第三竖向撑杆由顶部结构的中心节点向外等间距分布，第一竖向撑杆、第二竖向撑杆以及第三竖向撑杆的顶端均与对应在其顶部的斜向杆件、径向脊线杆件的脊线处和环向杆件铰接；

第一环索、第二环索以及第三环索由顶部结构的中心节点向外等间距分布，第一环索、第二环索以及第三环索的一端分别与第一竖向撑杆、第二竖向撑杆以及第三竖向撑杆的底端铰接；第一环索、第二环索以及第三环索的另一端分别与相邻的两个弦支结构的第一竖向撑杆、第二竖向撑杆以及第三竖向撑杆的底端铰接；

第一径向斜索的两端分别与第一竖向撑杆的底端以及第二竖向撑杆的顶端铰接，第二径向斜索的两端分别与第二竖向撑杆的底端以及第三竖向撑杆的顶端铰接，第三径向斜索的一端与第三竖向撑杆的底端铰接，第三径向斜索的另一端与对应在其顶部的斜向杆件、径向脊线杆件和环向杆件连接；

两个环向斜索的一端均与第三竖向撑杆的底端铰接，两个环向斜索沿第三竖向撑杆对称分布，两个环向斜索的另一端均与对应在其顶部的斜向杆件、径向脊线杆件和环向杆件连接，两个环向斜索的另一端分别与两个相邻的弦支结构的环向斜索连接。

4.按照权利要求2所述的一种大跨度弦支叉筒网壳结构，其特征在于：斜向杆件、径向脊线杆件和环向杆件均采用方形钢管或圆形钢管。

5.按照权利要求3所述的一种大跨度弦支叉筒网壳结构，其特征在于：8个脊线杆件的最外端以及相邻两个弦支结构的环向斜索连接处设有固定铰支座。

6.按照权利要求2或4任一项所述的一种大跨度弦支叉筒网壳结构，其特征在于：斜向杆件、径向脊线杆件和环向杆件两两之间的连接方式为刚性连接。

7.按照权利要求3所述的一种大跨度弦支叉筒网壳结构，其特征在于：第一环索、第二环索、第三环索、第一径向斜索、第二径向斜索、第三径向斜索和两个环向斜索均采用钢丝束或钢绞线。