[发明专利]一种体内布索预应力巨型网壳结构

说明书

本发明公开了一种体内布索预应力巨型网壳结构，包括交叉立体桁架系柱面巨型网壳和布置于交叉立体桁架系柱面巨型网壳立体桁架内部的预应力索系，所述预应力索系由布置于所述巨型网壳各立体桁架段内部的预应力索对构成，所述预应力索对由对称布置的两根Y形索构成，所述Y形索一端锚固于所述立体桁架段下弦中间节点、另一端两分支锚固于所述立体桁架段端部两上弦节点。本发明无需布置撑杆，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，中部拉索通过滑轮连接，可自动调节中部拉索内索力，从而保证预应力索组内两侧预应力分布相同、使预应力作用效果更明显，且各立体桁架段内拉索预应力值可按实际工程需要分别调节，便于结构设计。

技术领域

本发明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体内布索预应力巨型网壳结构。

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。近年来提出的巨型网壳结构通过将传统网壳结构构件巨型化以及合理的力流引导，改善了结构的受力性能，较好地满足了超大跨度发展需求。随着预应力技术在钢结构体系中的应用与发展，工程师们在巨型网壳结构基础上引入预应力体系，通过刚性网壳和柔性索体系有机结合，充分发挥两种结构体系各自的受力优势，进一步改善了巨型网壳结构的受力性能，增强了结构的跨越能力。然而，现有预应力巨型网壳结构中多采用体外布索方式，通过设置一定数量的撑杆将预应力拉索布置在结构外部，撑杆长度随结构跨度增大而增加，撑杆稳定问题突出，且拉索的通长布置对室内净空影响显著。如将部分索和撑杆布置在屋面外侧，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。更重要的是，随结构跨度增大，巨型网壳结构中横向立体桁架和纵向立体桁架内各桁架段长度增加，在子结构等荷载作用下各桁架段呈弯曲受力状态，改变了各立体桁架段以轴向受力为主的受力状态，降低了各横向立体桁架的承载力，使整体结构受力性能明显降低，而现有预应力布索方案中撑杆多布置在主节点处，无法对各桁架段提供有效支撑。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的问题和不足，结合巨型网壳结构自身厚度较大的特点，将预应力体系布置于结构立体桁架内部，提出一种体内布索预应力巨型网壳结构，能以合理的受力性能实现结构超大跨，避免预应力体系布置对结构使用空间的占用；同时，因无需撑杆，避免了撑杆拉索预应力体系中的撑杆稳定问题，减少用钢量并降低了施工难度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种体内布索预应力巨型网壳结构，包括交叉立体桁架系柱面巨型网壳I和布置于交叉立体桁架系柱面巨型网壳I各立体桁架内部的预应力索系II，所述交叉立体桁架系柱面巨型网壳I包括相互垂直交叉连接的横向立体桁架拱与纵向立体桁架；横向立体桁架拱与纵向立体桁架的交叉连接处形成主节点；相邻主节点之间形成立体桁架段；所述预应力索系II包括若干预应力索组；所述预应力索组包括中部拉索，中部拉索两端分别连接有两个角部拉索；所述中部拉索的中部连接在立体桁架段下弦的中部，角部拉索分别连接在对应立体桁架段两端的主节点上弦节点处。

进一步的改进，所述立体桁架段包括横向立体桁架段与纵向立体桁架段。

进一步的改进，处于所述中部拉索同一端的两个角部拉索间的夹角C为45°~60°。

进一步的改进，所述立体桁架段包括两根上弦杆和一根下弦杆，两根上弦杆和一根下弦杆构成的三角形断面形式，上弦杆和下弦杆通过腹杆相互连接且上弦杆和下弦杆与腹杆连接处分别形成上弦节点和下弦节点；所述下弦杆被下弦节点均分成偶数节段。

进一步的改进，所述立体桁架段下弦的中部节点处安装有滑轮；中部拉索的中部自滑轮底部穿过。

进一步的改进，所述中部拉索两端分别连接有一个三角形节点板，一个三角形节点板分别连接有两个角部拉索。