環形交叉自平衡索桁架結構的制作方法
【專利摘要】一種環形交叉自平衡索桁架結構，由多榀單向自平衡索桁架相互交叉組合而成中間開口、周邊布置屋面的形式。所述單向自平衡索桁架由中部梁或桁架、上弦拉索、下弦拉索和撐桿組成，撐桿上下端部分別連接中部梁或桁架和上弦拉索或下弦拉索；所述的撐桿為圓管、矩形管或多肢格構式撐桿，和中部梁或桁架及上弦拉索或下弦拉索的連接均為鉸接；本發明提出的環形交叉自平衡索桁架結構具有建筑造型美觀、結構受力合理、抗風吸能力強、支座反力較小、抗連續倒塌能力強以及加工制作安裝易行等優點。
【專利說明】
環形交叉自平衡索桁架結構
技術領域
[0001]大跨空間結構在體育場館中得到了廣泛的應用，絕大多數體育場館的屋頂采用空間鋼結構作為其結構受力體系。對于體育館，屋頂往往為封閉形式，其主要結構體系有網架、網殼、管桁架、張弦梁、弦支網殼、索穹頂等。對于體育場，屋頂往往為中間開口、周邊布置屋面的形式，因此相對于中間沒有開口的體育館屋頂，體育場屋頂的整體性相對較差，其主要結構體系有管桁架、索桁架、斜拉結構體系等，其中，管桁架體系主要包括兩端落于體育場邊緣的拱桁架體系及多榀懸挑管桁架體系，其主要缺點為結構用鋼量較大;索桁架體系主要由受拉的拉索和受壓的撐桿組成，結構效率較高，其主要缺點在于通常需要截面較大的外環梁(桁架)以平衡內部的拉索拉力;斜拉結構體系通常采用高于屋頂的巨柱和連接柱頂和屋頂的拉索組成主要受力體系，主要缺點為柱子截面較大。
【背景技術】
[0002]大跨空間結構在體育場館中得到了廣泛的應用，絕大多數體育場館的屋頂采用空間鋼結構作為其結構受力體系。對于體育館，屋頂往往為封閉形式，其主要結構體系有網架、網殼、管桁架、張弦梁、弦支網殼、索穹頂等。對于體育場，屋頂往往為中間開口、周邊布置屋面的形式，因此相對于中間沒有開口的體育館屋頂，體育場屋頂的整體性相對較差，其主要結構體系有管桁架、索桁架、斜拉結構體系等，其中，管桁架體系主要包括兩端落于體育場邊緣的拱桁架體系及多榀懸挑管桁架體系，其主要缺點為結構用鋼量較大;索桁架體系主要由受拉的拉索和受壓的撐桿組成，結構效率較高，現有應用于體育場的索桁架體系主要缺點在于通常需要截面較大的外環梁(桁架)以平衡內部的拉索拉力;斜拉結構體系通常采用高于屋頂的巨柱和連接柱頂和屋頂的拉索組成主要受力體系，主要缺點為柱子截面較大。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提出一種適用于體育場中間開口、周邊布置屋面建筑功能的高效結構形式。該結構由多榀單向自平衡索桁架環形交叉布置而成。從單榀索桁架來看，索桁架由中部梁或桁架、上弦拉索、下弦拉索和撐桿組成，撐桿上下端部分別連接中部梁或桁架和上弦拉索或下弦拉索，索的預拉力通過兩端由中部梁或桁架來承擔，從而使索桁架成為一個獨立的力自平衡體系，當橫向荷載方向為由上往下時，下弦拉索進一步受拉，有效限制結構內力和變形的發展；當橫向荷載方向為由下往上時，上弦拉索進一步受拉，也有效限制了結構內力和變形的發展。因此自平衡索桁架結構尤其適合于兩個方向橫向荷載大小相當的情況。從結構整體來看，每榀單向索桁架可獨立于其他榀索桁架單獨承受荷載，因此即使某一榀或幾榀索桁架發生破壞退出工作，結構剩余部分仍可承擔荷載，結構發生整體連續性倒塌的概率較小。對于中間開口、周邊布置屋面的體育場結構，當屋面采用輕質材料同時風荷載較大時，自重作用下向下方向的荷載和風荷載及自重同時作用時向上的荷載有可能大小相當，因此該自平衡索桁架結構尤其適合于該種情況。
[0004]本發明的技術方案如下:
一種環形交叉自平衡索桁架結構，由多榀單向自平衡索桁架相互交叉組合而成中間開口、周邊布置屋面的形式。所述單向自平衡索桁架由中部梁或桁架、上弦拉索、下弦拉索和撐桿組成，撐桿上下端部分別連接中部梁或桁架和上弦拉索或下弦拉索。
[0005]所述的中部桁架為平面桁架或空間桁架。
[0006]所述的撐桿為圓管、矩形管或多肢格構式撐桿，和中部梁或桁架及上弦拉索或下弦拉索的連接均為鉸接。
[0007]有益效果:本發明提出的環形交叉自平衡索桁架結構具有建筑造型美觀、結構受力合理、抗風吸能力強、支座反力較小、抗連續倒塌能力強以及加工制作安裝易行等優點。
【附圖說明】
[0008]圖1是環形交叉自平衡索桁架結構軸側圖。
[0009]圖2是環形交叉自平衡索桁架結構俯視圖。
[0010]圖3是單榀自平衡索桁架立面圖。
【具體實施方式】
[0011]實施方式一:
如圖1?3所示，一種環形交叉自平衡索桁架結構，由多榀單向自平衡索桁架相互交叉組合而成中間開口、周邊布置屋面的形式。所述單向自平衡索桁架由中部梁1、上弦拉索2、下弦拉索3和撐桿4組成，撐桿4上下端部分別連接中部梁I和上弦拉索2或下弦拉索3。本實施例中撐桿4為圓管，和中部梁I及上弦拉索2或下弦拉索3的連接均為鉸接。
【主權項】
1.一種環形交叉自平衡索桁架結構，由多榀單向自平衡索桁架相互交叉組合而成中間開口、周邊布置屋面的形式;所述單向自平衡索桁架由中部梁或桁架、上弦拉索、下弦拉索和撐桿組成，撐桿上下端部分別連接中部梁或桁架和上弦拉索或下弦拉索。2.根據權利要求1所述的環形交叉張弦結構，其特征在于:所述的中部桁架為平面桁架或空間桁架。3.根據權利要求1所述的環形交叉張弦結構，其特征在于:所述的撐桿為圓管、矩形管或多肢格構式撐桿，和中部梁或桁架及上弦拉索或下弦拉索的連接均為鉸接。
【文檔編號】E04B7/14GK106088440SQ201610509818
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月3日
【發明人】楊大彬, 云超光, 劉春陽, 胡明娜
【申請人】山東建筑大學