[实用新型]局部双层张弦球面网壳

说明书

技术领域

本实用新型涉及建筑领域，尤其涉及一种局部双层张弦球面网壳。

背景技术

近年来随着预应力钢结构的发展，新的结构形式大批涌现，如索穹顶和弦支穹顶结构。索穹顶结构具有构造简单，体系轻盈，绝大部分构件为受拉构件的特点；弦支穹顶是将索穹顶和单层网壳结合在一起而形成的新结构，提高了结构刚度，降低施工难度。但是这两种结构体系还分别存在一些不足：

1)索穹顶结构上下两层均为柔性体系，除撑杆外的杆件均不能承担压力，使得索穹顶的施工难度很大，虽然面世多年，但是至今建成的实际结构很少。

2)为保证索穹顶结构所有的索都处于受拉状态，必须施加较大的预应力，使得压杆和边环梁等构件的内力巨大，所以必须设置非常巨大的环梁，这加重了下部结构的负担。

3)由于索穹顶结构大部分杆件为受拉的索，使得索穹顶结构整体刚度不大，在荷载作用下变形较大，屋面材料一般为轻质的膜结构等，屋面材料的使用受到限制。

4)弦支穹顶结构上层单层网壳中绝大部分杆件受压，不利于受压构件的平面外稳定和上层局部单层网壳的平面外稳定性。

5)弦支穹顶上层单层网壳内力由下层钢索或者外荷载作用被动产生，不能自我调整内力，使得上层单层网壳环向杆件大部分被动受压，不能自我调整以减小压力。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种局部双层张弦球面网壳。

局部双层张弦球面网壳包括上、中、下三层，上层由径向杆件、环向杆件组成肋环形网格状布置的球面，它由多个环向杆件连接组成球面的纬线，纬线有多条，两相邻纬线的环向杆件连接点之间连接有径向杆件，组成球面的经线，其中，最内圈纬线的环向杆件连接点与径向杆件一端相连接，径向杆件另一端铰接于球面网壳中心顶点，中层包括多个单元角锥，单元角锥在上层肋环形网格中沿经线方向和纬线方向均间隔布置，靠近内层2～3圈单元角锥连续布置，多个单元角锥锥顶连接在下层的环向索上，环向索沿环向闭合布置，通过张拉环向索在结构中施加预应力。

所述的单元角锥是以腹杆一端汇交于锥顶，腹杆另一端与径向杆件、环向杆件连接，铰接于锥底节点。径向杆件、环向杆件之间的连接为刚接。径向杆件、环向杆件和腹杆为刚性构件。环向索为预应力拉索。环向索为钢丝索、钢绞线或钢棒。

本发明结构受力明确，建筑效果简洁通透。由于这种局部双层张弦球面网壳设置了环向拉索，腹杆布置稀疏，材料的强度利用率大幅提高，较传统的双层球面网壳，这种局部双层张弦球面网壳用钢量减少38％，但同样荷载作用下位移却大体相当。

由于这种结构体系是一种自平衡结构，所以在自重作用下，不存在水平推力，因此不需要布置巨大的环梁，从而减少了支撑结构的材料消耗，降低了建造成本。由于局部双层张弦球面网壳上层布置的径向杆件和环向杆件主要以承受轴力为主，端部弯矩很小，所以上层节点刚接连接较简单。上层节点采用刚接，结构刚度大，屋面材料可用刚性轻质板，也可用柔性膜材料，适用范围广。局部双层张弦球面网壳结构的腹杆部分受拉部分受压，环向索全部受拉，下层节点采用铰接。

由于局部双层张弦球面网壳腹杆数量相比双层球面网壳减少约3/4，故结构简洁，可以形成良好的建筑效果，与此同时，局部双层张弦球面网壳上层每一节点均有腹杆，上层结构的局部稳定性相对单层球面网壳和弦支穹顶结构却得到了增强。

附图说明

图1局部双层张弦球面网壳立体轴测图；

图2为图1所示的局部双层张弦球面网壳的上层结构体系布置图；

图3为图1所示的局部双层张弦球面网壳的下层支撑体系轴测图；

图4为图1所示的局部双层张弦球面网壳的四角锥轴测图；

图中：径向杆件1、环向杆件2、张拉环向索3、腹杆4、锥顶节点5、锥底节点6。

具体实施方式

局部双层张弦球面网壳包括上、中、下三层，上层由径向杆件1、环向杆件2组成肋环形网格状布置的球面，它由多个环向杆件2连接组成球面的纬线，纬线有多条，两相邻纬线的环向杆件2连接点之间连接有径向杆件1，组成球面的经线，其中，最内圈纬线的环向杆件2连接点与径向杆件1一端相连接，径向杆件1另一端铰接于球面网壳中心顶点6，中层包括多个单元角锥，单元角锥在上层肋环形网格中沿经线方向和纬线方向均间隔布置，靠近内层2～3圈单元角锥连续布置，多个单元角锥锥顶连接在下层的环向索3上，环向索3沿环向闭合布置，通过张拉环向索3在结构中施加预应力。