[实用新型]一种下弦为预应力拉索的双层柱面网壳

说明书

技术领域

本实用新型属于大跨度屋盖结构技术领域的预应力网壳结构，特别涉及一种下弦为预应力拉索的双层柱面网壳。

背景技术

预应力网壳结构是一种新型空间结构，它将预应力技术引入空间钢结构，拓展了预应力技术的应用范围。预应力和空间结构可视为土建行业的新技术和新体系，因而二者结合的预应力空间网壳结构就代表了土建工程中的最新成就。拉索预应力网壳结构是在普通网壳结构中根据实际需要配置高强预应力索，借助张拉预应力索在局部或整体引入预应力而形成的一种结构体系。它的基本思想是在施加了预应力后，使结构产生反变形，以降低内力峰值；在荷载作用下拱形网壳的水平推力由下弦柔性拉索承受，形成自平衡体系，以减轻拱形网壳对支座产生的水平推力并减少滑动支座的水平位移。引入预应力这种控制力来调整和改善结构受力状况，即出现最大量的减力杆和最小量的增力杆，达到节约材料，提高结构的整体刚度，降低结构高度及节约工程造价之目的。

目前，预应力索多布置在网壳结构体外，需要另外占用空间，这就会增加预应力网壳结构高度，为保证室内净高，必然增加房屋高度，加大网壳结构以外的费用；同时需要增设的附加支撑杆件和节点往往给人一种压抑感，建筑使用、装饰效果及经济效益都较差。

另外，施加预应力后的网壳在外荷载作用下各个下弦杆件的内力是不同的，而现在一般拉索预应力网壳结构仅在下弦索或者部分下弦索施加相同的预应力，这就会使结构材料强度不能得到充分发挥，用钢量增加，造成材料的浪费。

再者，拉索预应力网壳结构是一种风荷载敏感结构，对于现代的大跨度建筑，一般采用轻屋面系统的拉索预应力网壳结构，在风荷载较大地区或台风区域，在风吸力作用下可能出现下弦拉索松弛或者受压而退出工作的情况，其自平衡体系亦不存在，安全度丧失，所以往往需要在屋面备重确保风吸力作用下结构不失去稳定性和安全度，因此现有的拉索预应力网壳结构不适应于风吸力的作用。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提出一种下弦为预应力拉索的双层柱面网壳，将双层柱面网壳沿短跨方向的下弦所用杆件用高强钢索代替，在每段下弦索上施加不同的预应力，并在网壳体内设置了用于抵抗风吸力的斜牵索，从而形成一种新型拉索预应力双层网壳结构。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：提供了一种下弦为预应力拉索的双层柱面网壳，包括双层柱面网壳(1)和牵索式支撑机构，所述双层柱面网壳(1)包括上弦杆(3)、腹杆(4)、下弦杆(5)、下弦索(6)、上弦螺栓球节点(7)和下弦螺栓球节点(8)，所述上弦杆(3)设置在所述双层柱面网壳(1)的顶部，并沿双层柱面网壳(1)短跨方向及长跨方向成棋盘式交叉布置，所述上弦螺栓球节点(7)设置在由上弦杆(3)形成的交叉节点上；所述下弦杆(5)设置在所述双层柱面网壳(1)的底部，并沿双层柱面网壳(1)长跨方向布置；所述下弦索(6)设置在所述双层柱面网壳(1)的底部，并沿双层柱面网壳(1)短跨方向布置；所述下弦杆(5)与下弦索(6)形成棋盘式交叉布置，所述下弦螺栓球节点(8)设置在由下弦杆(5)及下弦索(6)形成的交叉节点上；所述腹杆(4)设置在所述上弦杆(3)和下弦杆(5)之间，其两端分别连接至所述上弦螺栓球节点(7)和下弦螺栓球节点(8)，并且每个所述上弦螺栓球节点(7)与相邻的四个所述下弦螺栓球节点(8)连接形成正四角锥；所述双层柱面网壳(1)采用下弦周边支承；

牵索式支撑机构包括上弦固定节点(10)、斜牵索(2)和下承式支座节点(9)，所述上弦固定节点(10)布置在所述所述上弦螺栓球节点(7)上，所述下承式支座节点(9)分别设置在所述双层柱面网壳(1)短跨方向的两端的下方，所述斜牵索(2)两端分别连接至所述上弦固定节点(10)和下承式支座节点(9)，所述下承式支座节点(9)与两个所述上弦固定节点(10)连接形成等腰三角形。

进一步地，所述下弦索(6)设置在所述双层柱面网壳(1)短跨方向的相邻两个下弦螺栓球节点(8)之间。

进一步地，所述下弦螺栓球节点(8)的两侧上焊有连接耳板(11)，所述下弦索(6)分别连接至与其相邻的两个下弦螺旋球节点(8)上的连接耳板(11)上。

进一步地，所述下弦索(6)上设有用于调节拉索长度的调节套管(12)。

进一步地，相邻所述下承式支座节点(9)之间的间距为1～3个网格。

进一步地，所述上弦固定节点(10)分布在所述下承式支座节点(9)的内侧，其为距所述下承式支座节点(9)五分之一至三分之一的双层柱面网壳(1)短跨跨度范围内任意一个上弦螺栓球节点(7)。