[发明专利]一种葵花型索穹顶结构

说明书

技术领域

本发明涉及建筑领域，尤其涉及一种葵花型索穹顶结构。

背景技术

索穹顶结构是一种新型的空间结构形式，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。葵花型索穹顶自重轻、稳定性高，但当荷载增大到一定程度时，中心部分脊索容易退出工作，使结构位移的增大速率明显加快，若要使中心部分的脊索不退出工作，必须极大地提高环索的预应力，从而导致结构的其他部分构件内力明显增加，而且当外环索预应力增加到一定值时，其效果逐渐减弱。因此，如何使葵花型索穹顶能承受更大的荷载并保证变形随荷载平稳的增大是急需解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种脊索改为局部劲性杆件，中心上部为内环梁的葵花型索穹顶结构。

它具有中心内环梁、劲性杆件、环索、脊索、竖直撑杆、斜索以及边环梁，中心内环梁、劲性杆件、脊索和边环梁组成葵花形网格，劲性杆件的一端与中心内环梁铰接，劲性杆件的另一端与最内圈脊索的一端铰接，最外圈脊索的一端与边环梁锚接，竖直撑杆上端与脊索铰接，竖直撑杆下端与斜索的一端和环索铰接，斜索的另一端与和脊索铰接，最外圈斜索与边环梁锚接，环索沿环向闭合布置。

所述的劲性杆件为承受拉压力的劲性杆件。中心上部内环梁为承受弯矩、剪力和轴力的刚性环梁。中心内环梁标高最高，竖直撑杆顶部标高环向相同，径向由内向外递减。环索、脊索，斜索为预应力拉索。

本发明与背景技术相比具有的有益效果是：

1)结构形式美观，呈葵花状；

2)自重轻，结构构件较少；

3)充分发挥高强度材料的性能，本结构可采用受拉性能优越的高强度拉索和受压性能优越的混凝土环梁，充分发挥这两种材料各自的特性；

4)将由于无法承受压力而容易退出工作的中心部分的脊索换成劲性杆件，并将中心内环索换成刚性环梁，使结构的承载能力有较大的提高；

5)避免了位移变化突然增大的现象，使结构的位移随荷载的增大平缓变化，并使结构的位移有所减小。

附图说明

图1为葵花型索穹顶结构三维轴测图；

图2为葵花型索穹顶结构剖面示意图；

图3为葵花型索穹顶结构平面示意图；

图4为葵花型索穹顶结构上层葵花形脊索、劲性杆件及内环梁示意图；

图5为葵花型索穹顶结构斜索、竖直撑杆、环索示意图；

图6为本发明的算例示意图；

图7为本发明的荷载-位移图。

具体实施方式

一种葵花型索穹顶结构具有中心内环梁1、劲性杆件2、环索3、脊索4、竖直撑杆5、斜索6以及边环梁7，中心内环梁1、劲性杆件2、脊索4和边环梁7组成葵花形网格，劲性杆件2的一端与中心内环梁1铰接，劲性杆件2的另一端与最内圈脊索4的一端铰接，最外圈脊索4的一端与边环梁7锚接，竖直撑杆5上端与脊索4铰接，竖直撑杆5下端与斜索6的一端和环索3铰接，斜索6的另一端与和脊索4铰接，最外圈斜索6与边环梁7锚接，环索3沿环向闭合布置。

所述的劲性杆件2为承受拉压力的劲性杆件。中心上部内环梁1为承受弯矩、剪力和轴力的刚性环梁。中心内环梁1标高最高，竖直撑杆5顶部标高环向相同，径向由内向外递减。环索3、脊索4，斜索6为预应力拉索。

一种葵花型索穹顶结构是脊索为局部劲性杆件，中心上部为内环梁的葵花型索穹顶体系，它由不同强度的材料组合而成。边环梁为受压边环梁，可利用下部结构柱顶圈梁，一般为钢筋混凝土梁，刚度大，受压性能好，施工也方便，斜索和脊索的锚固用的钢板可预埋在该梁上，张拉操作空间宽敞，操作方便。脊索、斜索、环索可采用高强钢丝，钢绞线，钢丝绳等，内环梁、劲性杆件、竖直撑杆可采用型钢。拉索施工时，首先要确定其零应力状态下的长度，加工索头、锚具，在实际施工中，拉索的初始预应力值与设计值仍有可能出现较大的差距，所以竖直撑杆可以设计为长度可调节的构件，环索与脊索之间的连接可采用可调节索，连接和调整方便。索与索连接，索与梁连接的节点已有许多形式可选择。结构的构件装配完毕后，结构仍处于无应力状态，当余下的小部分索张拉到位时，结构成形并具有刚度，可承受外部荷载作用。

下面给出一具体算例。