[实用新型]一种稳定性的外伸型双层空间智能悬挑结构体系

说明书

一种稳定性的外伸型双层空间智能悬挑结构体系，包括格构柱、空间悬挑结构、环梁和屋盖，所述格构柱为截面菱形的格构柱，格构柱上端为仿蜻蜓翅膀的仿生双层空间悬挑结构，双层空间悬挑结构中上层空间结构主脉端部设置有可移动、限位和锁定的平衡块，所述的环梁包括悬挑上环梁、悬挑下环梁和屋盖环梁，分别作为双层空间悬挑结构上层内边缘、双层空间悬挑结构下层内边缘及屋盖外边缘，双层空间悬挑结构与格构柱环向分布，屋盖设置于双层空间悬挑结构的内侧，格构柱通过环梁为双层空间悬挑结构和屋盖提供支撑。本实用新型跨度大、结构安全性和稳定性高、耗材少、自重轻，实现了悬挑结构造型的突破。

技术领域

本实用新型属于建筑结构技术领域，具体涉及一种包括仿生结构的稳定性的外伸型双层空间智能悬挑结构体系。

背景技术

悬挑结构在建筑中的应用非常广泛，常见的有挑檐、阳台、体育场看台顶棚、车站站台顶棚以及剧院的挑台等。随着技术的日新月异，在当代建筑中，悬挑的尺度越来越大，应用的方式越来越多，在建筑表现力的创造上也发挥着越来越重要的作用。

由于大空间结构设计问题的复杂性，在实际应用中往往因为荷载传递及结构受力的不合理，导致建筑结构稳定性及整体强度有所折减。内聚形的悬挑结构具有较高的结构稳定性，但其外形常规,结构单一，难以满足人们对结构艺术化的审美。在悬挑结构中，单层悬挑结构质轻且便于施工，但稳定性较差，杆件材料强度得不到充分发挥，而使用双层悬挑结构又会使建筑用材成倍增加，不仅造成浪费更增加了结构自重，因此悬挑结构形态构造单一，在造型和受力上未有所突破。传统的悬挑结构，由于承受非常大的竖向力作用，使得在悬挑根部会产生很大的弯矩，其跨度因此受到限制，否则难以满足刚度和稳定性的要求。

对于建筑结构来说，跨度越大，则其自重就越大且其水平构件的弯矩将按跨度比的平方增长，这是极其不利的，钢结构强度高而质量轻且结构形式灵活，用于大跨度结构具有较大的优势，因此在建筑结构中应用广泛，例如体育馆、候车室、飞机库、航站楼等大跨度结构都用到了钢结构。但是当建筑结构追求减轻结构自重，以降低大跨度下自重所引起的荷载效应时，结构构件截面变得相对薄弱，尤其钢结构中大量使用工字形截面，箱型截面，空心钢管，导致结构的稳定性大大降低。因此，结构在承受动荷载时，尤其时风荷载和地震荷载时表现的不太理想。

仿生建筑结构可归纳为两种类型：一类是“技术推进型”，即从研究生物出发，系统研究一种或多种生物的结构特征，然后将有价值的生物结构形式应用到建筑结构上去；另一类为“需求推进型”，即在建筑结构构件设计中碰到难题后，转向生物界寻找灵感和启发，在对生物各类结构形式的甄别、分析和组合后加以模仿，从而设计出最优的建筑结构方案。本实用新型的外伸型双层空间智能悬挑结构基于第一类基本思路，重点研究蜻蜓翅膀的结构特征，然后在此基础上进行空间悬挑结构的仿生设计。

研究表明蜻蜓翅膀的主脉在蜻蜓翅膀中承担较大的轴力和弯矩而从脉几乎不承担或承担很小的轴力和弯矩，但是从脉在结构的整体刚度和稳定性方面起着重要作用。同时从脉将蜻蜓翅膀划分为一个个小的网格，避免了一小块翅膜的破损诱发的整个翅膜的撕裂。蜻蜒翅膀可视为一由翅脉和翅膜组成的空间悬臂结构，纵横交叉的的翅脉组成的空间网格结构使蜻蜓翅膀显得既轻又强。蜻蜓翅膀的前缘远离躯体的一端，有一片角质加厚区--翅痣。翅痣的横向截面是一个空腔，里面充有少量液体。这个小小的结构极具意义，能消除飞行过程中的颤振。本实用新型通过对翅痣的优化设计，采用了减震平衡块系统，在蜻蜓翅痣的基础上，加入了传感器测量系统以及计算机分析系统，并且采用了可移动的平衡块，使平衡块能对仿蜻蜓翅膀的仿生外伸型双层空间智能悬挑结构所承受的荷载有更优异的抵消作用。

实用新型内容

本实用新型目的在于针对现有技术的缺陷提供一种大跨度、受力合理、外形独特的包括仿生结构的高稳定性外伸型双层空间智能悬挑结构体系。