[发明专利]全张拉索桁建筑结构体系及其形态调节方法

说明书

本发明提供了一种全张拉索桁建筑结构体系及其形态调节方法，所述全张拉索桁建筑结构体系包括：一刚性外环梁、一上环索、一下环索、多根上径向索、多根下径向索、多根撑杆及多根斜拉索，所述上环索和所述下环索设置于所述刚性外环梁的内侧，所述多根上径向索设置于所述上环索与所述刚性外环梁之间，所述多根下径向索设置于所述下环索与所述刚性外环梁之间，所述多根撑杆设置于所述上环索与所述下环索之间，且相邻两根撑杆之间设置一斜拉索，所述刚性外环梁为马鞍形，刚性外环梁只需要进行竖向约束，整个结构形成自平衡体系，通过调整设置在相邻两根撑杆之间的斜拉索的初始长度(初应力)，即可实现对全张拉索桁建筑结构体系形状的调节。

技术领域

本发明涉及建筑结构设计领域，特别涉及一种全张拉索桁建筑结构体系及其形态调节方法。

背景技术

柔性全张拉结构主要是由受拉构件(例如索、膜、拉杆等)或者由受拉构件与较少受压构件构成的以张力维持结构形态和刚度的结构体系。

在传统的结构中，结构从几何和材料中获取刚度，这种主要从几何和材料中获取刚度的结构即所谓的刚性结构。而柔性张拉结构为静不定、动不定体系，它自身的刚度不能维持稳定的初始状态，其初始状态的稳定性必须通过预应力提供的几何刚度来保证。全张拉结构设计需要进行找形分析，初始结构形态即为找形平衡态，此状态的形与力一一对应，此状态往往与建筑师要求的造型差距较大，全张拉结构不能像刚性结构直接构建结构形态，常规的全张拉索桁结构体系往往较平缓，结构形态受到极大限制，使得全张拉结构形态很难与建筑师要求的形态吻合，造成建筑师要求的建筑形态全张拉结构体系不能实现。

因此，有必要开发出一种全张拉索桁建筑结构体系以满足建筑师对于建筑形态的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全张拉索桁建筑结构体系及其形态调节方法，以解决使用现有技术中全张拉索桁建筑结构体系存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种全张拉索桁建筑结构体系，所述全张拉索桁建筑结构体系包括：一刚性外环梁、一上环索、一下环索、多根上径向索、多根下径向索、多根撑杆及多根斜拉索，所述上环索和所述下环索设置于所述刚性外环梁的内侧，所述多根上径向索设置于所述上环索与所述刚性外环梁之间，所述多根下径向索设置于所述下环索与所述刚性外环梁之间，所述多根撑杆设置于所述上环索与所述下环索之间，且相邻两根撑杆之间设置一斜拉索，所述刚性外环梁为马鞍形。

可选的，在所述的全张拉索桁建筑结构体系中，所述的全张拉索桁建筑结构体系呈马鞍形。

可选的，在所述的全张拉索桁建筑结构体系中，所述上环索、所述斜拉索和任一撑杆构成三角形；所述下环索、所述斜拉索和任一撑杆构成三角形。

可选的，在所述的全张拉索桁建筑结构体系中，所述上环索和所述下环索分别可由多根子索首尾顺次连接组成。

可选的，在所述的全张拉索桁建筑结构体系中，所述上环索、所述下环索、所述多根上径向索、所述多根下径向索、所述多根斜拉索中任意两者的连接节点均不能滑移。

可选的，在所述的全张拉索桁建筑结构体系中，所述上环索、所述下环索和所述刚性外环梁共轴，所述多根斜拉索在四个象限中双轴对称布置。

相应的，本发明还提供一种全张拉索桁建筑结构体系的形态调节方法，所述全张拉索桁建筑结构体系的形态调节方法包括如下步骤：

对上环索、下环索、多根上径向索、多根下径向索及多根斜拉索施加初始预应力，并进行找形、找力分析，以确定全张拉索桁建筑结构体系的形态及所有斜拉索的内力；

根据所述内力计算每根斜拉索的初始长度，并获取每根斜拉索的初始预应力与初始长度的比例关系；