[发明专利]一种拉索预应力巨型网格罩篷结构

说明书

本发明公开了一种拉索预应力巨型网格罩篷结构，包括环形的上部巨型网壳结构、上部交叉索撑体系和下部预应力索杆体系；所述上部巨型网壳结构包括若干同轴设置的立体桁架环，立体桁架环通过径向立体桁架连接，且与径向立体桁架连接处形成主节点区，径向立体桁架沿立体桁架环环向均匀布置且数量为偶数；立体桁架环与径向立体桁架形成大网格；若干相互对称的大网格内布置有上部交叉索撑体系；上部巨型网壳结构下方安装有下部预应力索杆体系。本发明克服了全张拉结构体系中结构刚度主要依赖于预应力体系的张拉、张拉施工精度要求高的缺陷，明显降低施工难度；壳满足多样化的建筑造型需求且可广泛应用于体育场、足球场等非封闭建筑。

技术领域

本发明涉及一种建筑结构用屋盖结构，具体地说是一种拉索预应力巨型网格罩篷结构。

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。

近年来工程师们在传统空间结构基础上，提出了巨型网格结构、索穹顶、张弦梁、弦支网壳等新型结构体系，改善了结构的受力性能，增强了结构的跨越能力，较好地满足了超大跨度发展需求。

但对超大跨度非封闭建筑，如体育场、足球场等，屋盖中部往往设有较大开口。此类建筑如采用传统空间结构形式进行开洞处理，将破坏其完整的壳体结构形式，改变其原有以“薄膜”作用为主的受力状态，结构刚度和承载力较低、设计难度较大。

如采用索穹顶、车辐式张拉结构等结构形式时，虽然此类全张拉结构显示出良好的受力性能，但这种结构体系有着不可忽略的弊端，其受力性能依赖于自身的形状，即结构的形状、刚度与预应力的分布及张拉密切相关。所以，此类结构对预应力体系的施工提出了超高要求。同时，此类结构由于自身的特点多采用柔性轻质膜材作为屋面覆盖材料而难以采用传统刚性屋面。虽然膜材通透性、自洁性好，但也具有造价高、风荷载敏感、使用寿命短等缺陷。这些因素极大地限制了其适用范围。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题和不足，提供一种拉索预应力巨型网格罩篷结构体系，可用于超大跨度非封闭建筑。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种拉索预应力巨型网格罩篷结构，包括环形的上部巨型网壳结构、上部交叉索撑体系和下部预应力索杆体系；所述上部巨型网壳结构包括若干同轴设置的立体桁架环，立体桁架环通过径向立体桁架连接，且与径向立体桁架连接处形成主节点区，径向立体桁架沿立体桁架环环向均匀布置且数量为偶数；立体桁架环与径向立体桁架形成大网格；若干相互对称的大网格内布置有上部交叉索撑体系；上部巨型网壳结构下方安装有下部预应力索杆体系。

进一步的改进，所述立体桁架环包括由内至外依次同轴设置的内部立体桁架环、若干中部立体桁架环和外部立体桁架环。

进一步的改进，所述上部交叉索撑体系包括布置在同一径向所有大网格内的上部交叉索撑；所述上部交叉索撑端部固定在大网格四角主节点区的上弦节点上。

进一步的改进，所述下部预应力索杆体系包括若干沿径向立体桁架长度方向布置的径向预应力索撑单元、将径向预应力索撑单元连接的预应力环索和下部交叉索撑。

进一步的改进，所述径向预应力索撑单元包括与主节点区下弦节点铰接的竖向撑杆；竖向撑杆下端铰接连接有径向设置的径向预应力索。

进一步的改进，所述径向预应力索与竖向撑杆所形成的夹角小于90°。

进一步的改进，所述竖向撑杆顶部和径向预应力索的外端均与主节点区的下弦节点相连。

进一步的改进，所述竖向撑杆包括与内部立体桁架环相连的内环撑杆和与中部立体桁架环相连的外环撑杆；预应力环索铰接于内环撑杆下端；相邻的内环撑杆之间布置下部交叉索撑。