[实用新型]一种双层网壳大跨度环向耗能结构体系

说明书

一种双层网壳大跨度环向耗能结构体系，其包括依次相连的多个外凸形花瓣状结构单元，所述花瓣状结构单元上部通过环梁连接构成整体结构，所述花瓣状结构单元之间依次通过铰接和固接的方式连接，所述铰接为通过可实现自恢复的钢结构铰接装置连接，所述花瓣状结构单元底部连接基础。本实用新型的结构体系环向耗能，变形协调性好，自重轻，解决了大跨建筑特别是钢结构建筑的多种难题。结构体系中铰接和刚接依次布置形成可呼吸结构实现消纳，使结构在承温度应力时可控制变形，从而既实现结构在重力、风、地震等荷载作用下超静定的空间结构,又能以静定的结构来适应较大的温度应力作用,实现结构的自由伸缩。

技术领域

本实用新型涉及建筑结构技术领域，特别涉及一种能够释放温度应力，环向耗能减震的双层网壳大跨度结构体系。

背景技术

网壳是一种与平板网架类似的空间杆系结构，是以杆件为基础，按一定规律组成网格，按壳体结构布置的空间构架，它兼具杆系和壳体的性质。其传力特点主要是通过壳内两个方向的拉力、压力或剪力逐点传力。此结构是一种国内外颇受关注、有广阔发展前景的空间结构。网壳结构又包括单层网壳结构、预应力网壳结构、板锥网壳结构、肋环型索承网壳结构、单层叉筒网壳结构等。这些结构既可以用于中、小跨度的民用和工业建筑，也可用于大跨度的各种建筑，特别是超大跨度的建筑，在建筑平面上可以适应多种形状，如圆形、矩形、多边形、扇形以及各种不规则的平面，在建筑外形上可以形成多种曲面。但是网壳结构在受到风荷载、温差作用等外荷载或附加作用时，需要一定的变形余量来保持其结构的稳定性，现有的大跨度巨型钢结构在运行过程中因大变形常导致钢结构的失稳或失效，存在较大的安全隐患。

实用新型内容

针对现有技术不足，本实用新型提供了一种双层网壳大跨度、消纳附加荷载或作用，确保结构稳定的“可呼吸”的环向耗能大跨结构体系。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案为：一种双层网壳大跨度环向耗能结构体系，其包括依次相连的多个外凸形花瓣状结构单元，所述花瓣状结构单元上部通过环梁连接构成整体结构，所述花瓣状结构单元之间依次通过铰接和固接的方式连接，所述铰接为通过可实现自恢复的钢结构铰接装置连接，所述花瓣状结构单元底部连接基础。

进一步地，所述的花瓣状结构单元为8个或4对，相邻两对花瓣状结构单元之间采用铰接连接，每对花瓣状结构单元之间采用固结连接，形成环向的耗能体系。

进一步地，所述的花瓣状结构单元由两个曲线空间管桁架和中间的双层网壳结构组成。所述的曲线空间管桁架以三根钢管为弦杆连接变径向桁架为截面倒三角形空间管桁架，弦杆之间通过腹杆连接固定形成曲线空间管桁架，曲线空间管桁架弦杆为空间圆心坐标点对应的不同曲率半径拟合而成的空间曲线。

进一步地，两个所述曲线空间管桁架两端部连接，两端向中间逐步分离，分离的两曲线空间管桁架之间由双层网壳连接，形成花瓣状结构。

进一步地，所述曲线空间管桁架的两根上弦杆的曲率半径相同，形成竖向回转，两个曲线空间管桁架形成横向回转从而在空间上形成双向回转的花瓣状结构。

进一步地，所述的花瓣状结构单元上部通过V形撑连接基础并通过V形撑将上部荷载传递给基础。

进一步地，所述的钢结构铰接装置包括分别设置在相邻花瓣状结构单元上的设置有弹性橡胶体的基座和活动件，基座为盆式固定支承面，活动件配合伸入盆式固定支承面内，基座和活动件之间留有缝隙。利用被半封闭在钢制盆腔内的弹性橡胶体，在三向受力状态下具有流体性的特点，来实现活动件结构的转动；同时依靠中间钢板上的聚四氟乙烯板与活动件上的不锈钢板的低摩擦系数来实现右部结构的竖直位移，使基座所受的剪切应力不再由橡胶块全部承担，而间接作用于钢制底盆及聚四氟乙烯板与不锈钢板之间的滑移面上。

进一步地，所述的环梁为双层环梁，包括采用三角状连接的上环梁和下环梁，下环梁较上环梁内经大。