[实用新型]大跨度双层球面网壳穹顶结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及轻体建筑结构，为一种大型空间刚结构建筑中的新型空间结构体系，具体涉及一种大跨度双层球面网壳穹顶结构，属于国际专利分类E04B技术领域。

背景技术

随着社会的进一步发展，公共活动空间如文化体育场馆等的需求也与日俱增，这些需求带动了结构体系，特别是空间结构体系的发展。建筑的结构体系不仅呈现出多样化的特征，而且已经发展到概念设计的阶段。所谓概念设计指的是，结构设计不仅把结构的安全、效率及经济作为结构设计的目标，而且更重要地把结构美表现出来，即在结构上体现出文化的内涵，这就是结构哲学的主要研究范畴。大空间建筑中最需要建筑与结构的紧密配合，因为力学上合理的建筑造型是能体现结构美，进而可以充分表现出文化内涵。在结构哲学研究的背景下，大跨度双层球面网壳穹顶结构是近来发展起来的新型空间结构体系。

发明内容

本实用新型的目的，在于提供一种力学结构合理，建筑造型完美的大跨度双层球面网壳穹顶结构。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

一种大跨度双层球面网壳穹顶结构，其穹顶由四个部分组成：焊接球网壳、为环形管桁架、人字柱和铸钢支座；该网壳结构位于环形管桁架的上面并与环形管桁架焊接、共同组成屋盖系统；人字柱与环形管桁架相贯焊接，共同组成钢结构穹顶。

所述的焊接球网壳为正放四角锥焊接球节点焊接而成，包括焊接空心球和无缝钢管。

所述的环形管桁架是由一圈较粗钢管和由外环、中环、内环排布的三圈相对较细钢管通过腹杆连接的管桁架结构即环梁形成。

所述的人字柱由两根钢管相贯连接而成，其下端与铸钢支座插接后进行焊接连接，其上端与环形管桁架相贯焊接。

所述的铸钢支座是由铸钢部件以及球铰可转动体系组成的，安装于沿径向向外倾斜15°的预埋件上。

本实用新型属于土木工程大跨度钢结构技术领域，其合理的设计使建筑物承受外荷载能力强，整体加固稳定，在用钢量不增大的情况下，大幅度提高拱形屋盖的使用安全度及使用跨度，有效解决了大跨度建筑物存在的不足，可产生较大的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为大跨度双层球面网壳穹顶结构示意图；

图2为环梁结构的剖面图；

图3为铸钢支座的结构示意图。

图中：1、焊接球网壳，2、环形管桁架系统，3、人字柱，4、铸钢支座，5、较粗钢管，6、外环相对细的钢管，7、中环相对细的钢管，8、内环相对细的钢管，9、竖向腹杆，10、腹杆，11、腹杆，12、腹杆，13、腹杆，14、铸钢件，15、铸钢件，16、铸钢件，17、铸钢件，18、球铰可转动体系，19、预埋板。

具体实施方式

参见图1，大跨度双层球面网壳穹顶结构，由四个部分组成：焊接球网壳1、环形管桁架2、人字柱3和铸钢支座4；网壳结构1位于环形管桁架2上面并与环形管桁架2焊接、共同组成屋盖系统；人字柱3与环形管桁架2相贯焊接，共同组成钢结构穹顶。焊接球网壳1为正放四角锥焊接球节点焊接而成，包括焊接空心球和无缝钢管(直缝焊管)；环形管桁架2由一圈较粗钢管和由外环、中环、内环排布的三圈相对较细钢管通过腹杆连接的管桁架结构即环梁形成；人字柱3由两根钢管相贯连接而成，其下端与铸钢支座4插接后进行焊接连接，其上端与环形管桁架2相贯焊接；铸钢支座4由铸钢部件以及球铰可转动体系组成的，安装于沿径向向外倾斜15°的预埋件上。

实施时包括以下步骤：

1)搭设承重脚手架，网壳及环粱进行高空原位散拼，屋盖成型后安装铸钢支座和人字柱。

2)网壳中心部分采用计算机控制液压系统整体提升，外围部分与环粱沿环向分片在地面胎具上拼装，用大吨位履带吊吊装就位。吊装前铸钢支座和人字柱提前安装就位。

3)网壳采用运圈外扩、逐步提升的方法就位，环粱在地面拼装，整体提升就位，铸钢支座和人字柱安装后，网壳与环粱实现空中对接。

4)网壳采用运圈外扩、逐步提升的方法就位，安装铸钢支座和人字柱后，环粱沿环向分段在地面组拼后用大吨位汽车吊吊装。

5)网壳采用运圈外扩、逐步提升的方法就位，环粱在空中拼装后整体提升，安装铸钢支座和人字柱后，网壳与环粱在空中合拢。

铸钢支座安装：铸钢支座，由铸钢部件以及球铰可转动体系组成(如图三：铸钢支座结构图)，安装在沿径向向外倾斜15°的预埋件上。安装程序如下：

①用全站仪在预埋件上放出铸钢支座中心控制点和控制轴线，根据控制轴线放出控制边线并焊接定位板。

②将铸钢支座各部件在地面组成整体，用汽车吊吊装就位，通过定位板精确调整铸钢底座位置后与预埋件点焊定位。