[实用新型]一种分段张弦预应力圆柱面巨型网壳结构

说明书

本实用新型公开了一种分段张弦预应力圆柱面巨型网壳结构，包括交叉立体桁架系圆柱面巨型网壳、预应力索杆体系及稳定索系，所述预应力索杆体系由各中间横向立体桁架拱下部对称布置的分段张弦预应力平面索杆体系构成，各分段张弦预应力平面索杆体系分成大致等长的三段，分别布置于所述各中间横向立体桁架拱的两侧及跨中，所述稳定索系由各分段张弦预应力平面索杆体系的撑杆下端之间沿结构纵向平行布置的稳定索构成，所述各稳定索两端锚固于两端横向立体桁架拱的主节点。本实用新型避免了结构跨度过大使得撑杆过长而导致的撑杆失稳问题，并能明显减小结构对使用空间的占用，索和撑杆均布置在立体桁架拱下部，便于结构维护、屋面布置与防水处理。

技术领域

本实用新型涉及一种建筑结构用屋盖结构，具体地说是一种适用于超大跨度屋盖的分段张弦预应力圆柱面巨型网壳结构。

背景技术

随着社会经济的不断发展，人们对大跨空间结构的跨越能力提出了越来越高的要求，新的建筑材料、建造技术、分析理论等的不断涌现也推动着大跨空间结构向超大跨度发展。而随着结构跨度的增加，单一形式的传统大跨空间结构受力性能不合理性越来越突出，已无法适应超大跨度发展的需求。工程师们也在不断探索，提出了各种新型结构体系，如弦支穹顶、索穹顶、局部双层结构以及巨型网格结构等。随着预应力技术在钢结构体系中的应用与发展，在巨型网壳结构基础上引入预应力体系后，可进一步改善结构的受力性能，增强结构的跨越能力。然而，合理的预应力体系布置需综合考虑，现有张弦梁结构中撑杆长度随结构跨度增大而增大，撑杆稳定问题突出，而且拉索的通长布置也显著影响了室内空间。如将部分索和撑杆布置在结构外侧，则索和撑杆外露，受外界环境影响较大，不利于结构的维护，也不利于屋面布置与防水处理，影响结构的耐久性和屋面美观。

实用新型内容

全跨竖向均布荷载作用下，拱在平面内的变形为中部凹陷，两侧凸起，拱可大致分为三个受力敏感区段；而在半跨竖向均布荷载作用下，拱的平面内变形为受荷载作用半跨凹陷，非受荷载作用半跨凸起，拱可大致分为两个受力敏感区段，考虑到半跨荷载可分别作用在左右半跨，因此，左右两侧均为拱的受力敏感区段。综合以上两种荷载工况，可将拱分为大致等长的三个受力敏感区段：左、右两侧及跨中拱段。

本实用新型的目的在于针对上述存在的问题和不足，基于拱的受力特点并结合巨型网壳结构与预应力体系概念，提出一种分段张弦预应力圆柱面巨型网壳结构，能以合理的受力性能实现结构超大跨，且能明显减小结构对使用空间的占用，同时，索和撑杆均布置在立体桁架拱下部，有利于结构维护及屋面布置与防水处理。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种分段张弦预应力圆柱面巨型网壳结构，包括交叉立体桁架系圆柱面巨型网壳和布置于交叉立体桁架系圆柱面巨型网壳下部的预应力索杆体系及稳定索系；所述交叉立体桁架系圆柱面巨型网壳是由若干纵向立体桁架与横向立体桁架拱垂直交叉构成的大网格结构，所述纵向立体桁架与横向立体桁架拱交叉处构成各横向立体桁架拱的主节点；所述预应力索杆体系由各中间横向立体桁架拱下部对称布置的分段张弦预应力平面索杆体系构成，所述各分段张弦预应力平面索杆体系分成大致等长的三段，分别布置于所述各中间横向立体桁架拱的两侧及跨中，各段均由独立的一根预应力拉索与若干撑杆构成，所述各预应力拉索两端锚固于所述中间横向立体桁架拱的主节点，所述撑杆布置于各段内所述中间横向立体桁架拱的主节点与所述预应力拉索之间，各相邻段预应力拉索在所述中间横向立体桁架拱的相邻两主节点之间相互交叉。

进一步，所述稳定索系由各分段张弦预应力平面索杆体系的撑杆下端之间沿结构纵向平行布置的稳定索构成，所述各稳定索两端锚固于两端横向立体桁架拱的主节点。

进一步，所述各稳定索不施加预应力，仅保证所述各撑杆在其所在中间立体桁架拱平面外的稳定性。