[实用新型]一种类椭圆内开口的大跨度外四切边双屋面叠合网壳体系

说明书

本实用新型公开了一种类椭圆内开口的大跨度外四切边双屋面叠合网壳体系及应用，包括高网壳、低网壳、网壳间连接腹杆、封闭桁架、钢支撑筒。高、低网壳相对叠合组成中心支撑构架，均为由径向落地弧形管桁架经旋转阵列、径向平移、环向管桁架连接后外四切边而成的四角落地网壳，中心设有类椭圆形开口；网壳间连接腹杆位于高、低网壳的平面重合区域；封闭桁架位于高、低网壳外四切边交汇处；钢支撑筒为双层叠合网壳的竖向支撑。本实用新型基于高、低网壳的叠合整体受力模式，并通过封闭桁架的围合和钢支撑筒的竖向支撑，构件组成模块明确，传力清晰，具有高整体刚度、高承载力特点，应用范围较广。

技术领域

本实用新型属于结构工程技术领域，尤其涉及一种类椭圆内开口的大跨度外四切边双屋面叠合网壳体系。大跨度指跨度不小于60米。

背景技术

管桁架体系是一种新型的空间大跨度桁架结构体系，属于刚性结构范畴，一般是由贯通的较大截面主管和多根与其相贯焊接连接并规则性布置的较小截面支管所构成。由于其体系轻盈、受力合理、刚度较大、外观优美，主要应用于体育场馆、机场候机楼、展览馆等大跨度空间建筑的屋盖结构体系中。

落地弧形管桁架体系是其中一类较为重要的空间大跨度结构形式。实际工程中，由于建筑和幕墙外观造型的需要，建筑屋盖和侧墙往往会连为一体且呈现较多的曲面形式。对于此类建筑，该类结构体系通过将屋盖管桁架进行弧形延伸至地面并进行固定，构成屋盖和侧墙为一体的整体管桁架结构形式；基于整体体系受力模式，使其能在较小自重的前提下跨越极大的空间跨度，同时给建筑内部空间功能的设置带来更好的发挥余地。

多榀弧形管桁架构成的整体结构体系一般有单层网壳、双层网壳和多层网壳形式。当空间跨度较大时，单层网壳体系的层高和构件尺寸对应也会很大，造成结构体系刚度、变形挠度难以满足规范要求，同时也为施工吊装和焊接操作带来巨大的困难。多层网壳体系由于构件密集、重量大，引起结构占用空间大、节点复杂、建筑透光性差等问题，其应用也受到很大的限制。因而合理有效的网壳体系设计方案是保证其承载性能和实施可行性的一个重要因素。

双层叠合网壳体系设计方案可较好地解决上述由多榀落地弧形管桁架构成的单层网壳体系、多层网壳体系所存在的诸多缺陷。该体系通过两个单层网壳体系在重合区域的腹杆连接而形成整体受力体系，在非重合区域仍各自呈现为单层网壳形式，具有重量轻、跨度大、刚度大的优点。

此外，当双层叠合网壳体系同时涉及大跨度、大悬挑、大开洞等复杂建筑功能时，结构体系将存在汇交构件较多、部件拼装复杂、体系受力复杂以及节点加强处理等问题，合理有效的叠合网壳体系形式设计及拼装方案也是保证其承载性能的一个重要因素。

综上所述，研究一种类椭圆内开口的大跨度外四切边双屋面叠合网壳体系的形式及设计方法，以适用于内部椭圆形露天开口的大跨度复杂空间建筑的屋盖结构体系及承载是十分必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种类椭圆内开口的大跨度外四切边双屋面叠合网壳体系，可以实现内部类椭圆形露天开口的大跨度复杂空间建筑的屋盖结构体系设计及承载。

该结构体系构件组成模块明确，构造合理，有效符合整体受力模式的设计原则，在充分发挥结构体系较大整体刚度和较轻自重的同时，基于由落地弧形管桁架旋转阵列生成并经外切边、类椭圆内开口边界处理的高低双层网壳叠合构成方案实现大跨度(跨度不小于60米)、大悬挑(悬挑不小于20米)、大开洞(开洞不小于20米)的大跨空间建筑造型及功能。

本实用新型的设计思路基于经类椭圆内开口、外四切边处理的高低双层叠合网壳的有效结合和整体受力模式：