[实用新型]一种膜型网壳子结构圆柱面巨型网格结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及建筑业空间结构领域的膜型网壳子结构圆柱面巨型网格结构。

背景技术

双层圆柱面网壳结构是目前大跨度空间结构中应用比较广泛的一种结构形式，但这种结构随着跨度的进一步增大会出现一些不可避免的问题，如网格较小、杆件较短时，结构会因厚跨比太小而易导致整体失稳；而网格较大、杆件过长时，因内力过大而易导致压杆失稳，以及由此而引起的用钢量增大等。本人发明的平板网架子结构圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构突破了杆件大内力及压杆稳定与结构整体稳定的限制，能有效地实现向超大跨度的发展，但这种结构采用双层平板网架子结构，子结构网格尺寸较小，杆件与节点相对比较多，加工制作工作量较大，而且子结构边界网格尺寸与主体结构立体桁架上弦网格尺寸不相等，使得子结构与主体结构两者间的连接构造较为复杂。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种超大跨度的单层膜型网壳子结构圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构。以实现有效突破杆件大内力及压杆稳定与结构整体稳定的限制，同时简化构造，进一步减少用钢量、降低工程造价。

本实用新型的技术方案是：包括主体结构和布置于主体结构中的子结构两级，所述主体结构是一种由横向与纵向立体桁架交叉构成的圆柱面型大网格结构，其特征在于，所述子结构为单层膜型网壳，所述单层膜型网壳子结构的曲面是按照壳中只存在相互正交的两个主压应力、且各处的主压应力均相同、由薄膜理论求得曲面方程而成型的。所述膜型网壳子结构由一组相互正交的杆件与布置于正交杆之间的斜杆构成，所述正交杆件承受壳内主压应力，正交杆件之间的斜杆主要提高正交杆件的刚度与稳定性，各杆件之间通过焊接空心球节点连接。所述子结构下口边界为一闭合的四边形平面，以周边点支承的方式内嵌于主体结构大网格中，形成一种大网格套小网格的结构形式。

所述单层膜型网壳子结构边界网格尺寸与所述立体桁架上弦小网格尺寸相等，使得子结构边界与主体结构立体桁架上弦交界处没有杆件重叠，大大简化了子结构与主体结构两者之间的连接构造，子结构以周边点支承的方式内嵌于主体结构大网格中，保证了子结构的边界约束及其承载力。

所述立体桁架由两根平行上弦杆、一根下弦杆、上下弦杆之间的腹杆及两上弦杆之间的横杆与斜撑杆组成，所述立体桁架断面为三角形，上弦为四边形小网格，所述斜撑杆位于上弦四边形小网格内，以保持上弦四边形小网格的稳定性。所述立体桁架内腹杆、横杆与斜撑杆均采用相贯节点直接焊在上下弦杆上。

所述纵、横两向立体桁架通过焊接空心球节点连接，每个交叉区包括四个上弦节点和一个下弦节点。

本实用新型的优点：本实用新型的单层膜型网壳子结构外形光滑，构造比较简单，子结构下口边界为一闭合的四边形平面，能很好地封闭主体结构的四边形大网格，其子结构边界网格尺寸与立体桁架上弦小网格尺寸相等，使得子结构与主体结构能很好地配合，也大大简化了两者之间的连接构造，减少了加工制作工作量；子结构内部杆件主要承受轴向压力，能充分发挥材料的性能，和平板网架子结构相比，子结构采用单层形式，使得杆件和节点的数量大幅度减少，进一步减少了结构用钢量，降低了工程造价；整个结构的载荷由相对比较稀疏而宏大的主体结构承担，每个子结构基本只承担相应大网格范围内的荷载，因而子结构内部杆件基本可按构造要求配置。可适用于150～200m的超大跨度空间网壳屋盖结构。这种大网格套小网格的结构形式，能有效地克服压杆失稳的问题，可大幅度提高结构的整体刚度与稳定性、避免压杆失稳。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为单层膜型网壳子结构构成示意图；

图4为三角形截面立体桁架梁示意图；

图5为图4的A-A剖视图；

图6为子结构以周边点支承方式内嵌于大网格示意图；

图7为图6的A-A剖视图；

图8为立体桁架交叉区构造示意图。

具体实施方式

结合附图：

整个结构由主体结构I和布置于主体结构中的子结构II两级构成，结构内部各杆均为圆钢管，所述主体结构是一种由横向立体桁架1与纵向立体桁架2交叉构成的圆柱面大网格结构，其四边形大网格3的尺寸为10～30m，所述子结构为普通单层膜型网壳，内嵌于四边形大网格3中，形成一种大网格套小网格的结构形式，整个结构的载荷由相对比较稀疏而宏大的主体结构承担，子结构基本只承担相应大网格范围内的荷载。