[发明专利]一种葵花型多撑杆索穹顶及其安装方法

说明书

本发明公开了一种葵花型多撑杆索穹顶，该葵花型多撑杆索穹顶包括脊索、斜索、环索、主撑杆、次撑杆。该新型结构是在传统葵花型索穹顶的内部除主撑杆外，在脊索和斜索之间增设次撑杆，次撑杆可有一根或多根，其下端设有调节套筒。同时还提供了该葵花形多撑杆索穹顶的安装方法。与传统葵花型索穹顶相比，本发明多撑杆索穹顶结合了平面索桁架与索穹顶的特点，在不增加环索数量的前提下，能提高结构整体刚度，增大索穹顶的跨越能力，增强脊索和斜索的局部刚度，防止松弛，便于敷设屋面材料；在不降低结构效率的前提下，降低撑杆高度进而增加净空；施工简单方便，适用于超大跨度建筑的屋盖，具有广阔的应用和推广价值。

技术领域

本发明属于土木工程的空间结构技术领域，公开了一种新型的全张力结构，具体涉及一种葵花型多撑杆索穹顶及其安装方法。

背景技术

索穹顶是支承于周边受压环梁上的一种索杆全张力结构，其设计思想来源于美国建筑师Fuller提出的“张拉整体”概念。现代体育场馆对大跨度大空间的需求日益增长，人们创造性的提出了大量新型的大跨度预应力空间结构体系，例如张弦梁、弦支穹顶、索网结构等，但是在众多的空间结构体系中，索穹顶是实际工程应用中最接近于“张拉整体”概念的结构，随着索穹顶结构理论研究的深入，在国内体育场馆结构中的应用也日益增加，例如鄂尔多斯市伊金霍洛旗全民健身体育中心体育馆，太原煤炭交易中心、天津理工大学体育馆等。

虽然，现有的索穹顶结构的空间跨越能力已经表现得出类拔萃，但是，需要应对更大跨度时，传统索穹顶也存在某些不足之处：（1）脊索或斜索在较大的屋面荷载作用下容易松弛；（2）跨度进一步增大时需增加环索圈数，否则单根脊索和斜索长度过长，局部刚度降低，影响屋面材料的敷设（3）外圈撑杆较长，占用内部使用空间，易与内部看台或其他构件干涉。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种适用于超大跨度建筑的新型全张力结构体系，相较于传统葵花型索穹顶而言，它能提供更大的整体刚度和局部刚度，有效防止拉索松弛，降低撑杆高度，适用于更大的结构跨度，具有广泛的应用和推广前景。

技术方案如下：

一种葵花型多撑杆索穹顶，包括脊索、斜索、环索、主撑杆、次撑杆；其中，脊索和斜索有多圈，呈葵花型布置，最内圈脊索与中心撑杆铰接，最外圈脊索与边环梁铰接；竖直的主撑杆上端与脊索铰接，下端与斜索一端铰接，斜索另一端与脊索铰接；环索呈环形闭合布置，连接在主撑杆和斜索的节点处；除主撑杆外，在脊索和斜索之间设有次撑杆，次撑杆为一根或多根，上下两端通过索夹与脊索和斜索相连，其下端设有套筒。

进一步地，所述次撑杆设有可调节的套筒，在进行张拉前保持可自由伸缩状态，不参与结构受力。

进一步地，所述主撑杆和次撑杆的长度满足H2﹥(X2)H1/(X1+X2)，与上下弦索组成鱼腹式桁架，其中H1为主撑杆的长度，H2为相邻次撑杆的长度；X1为主撑杆与相邻次撑杆之间的距离，X2为次撑杆与脊索、斜索交点之间的距离。

进一步地，所述脊索、斜索和环索为预应力拉索，主、次撑杆均为无缝圆钢管。

进一步地，所述葵花型多撑杆索穹顶的施工张拉可分为两个阶段施加预应力。首先，在中心搭设临时塔架，安装中心撑杆，脊索一端与内环连接，用提升装置提升各脊索，在提升过程中逐步安装索夹、主撑杆、斜索、环索。脊索提升到位后与外环梁锚固，通过张拉斜索施加第一阶段预应力，在脊索、斜索、环索、主撑杆中建立预应力；随后，高空安装次撑杆上下两端索夹与次撑杆，套筒保持自由伸缩状态，安装完成后采用千斤顶进行顶升施加第二阶段预应力，在脊索、斜索、环索、主撑杆、次撑杆中建立预应力，顶升时可采用临时销轴固定；最后，当结构达到设计预应力后对套筒施焊固定。