[发明专利]一种双向折板柱面网壳结构及其构建方法

说明书

本发明公开了一种双向折板柱面网壳结构，所述双向折板柱面网壳结构包括：多个棱脊构件及多个连接不同棱脊构件的节点构件；所述棱脊构件对应于由菱形单层柱面网壳结构模型两个对角线方向进行弯折形成的棱脊；所述节点构件对应于由所述菱形单层柱面网壳结构模型两个对角线方向进行弯折形成的节点。本发明还提供一种双向折板柱面网壳结构的构建方法，可以有效提高单层柱面网壳结构的稳定性及承载能力。

技术领域

本发明涉及土木工程中大跨度空间结构技术领域，具体涉及一种双向折板柱面网壳结构及其构建方法。

背景技术

与平板网架结构相比，单层网壳结构是空间曲面形态，具有三维受力的特征，其质量更轻、传力更强、跨度更大、效率更高，被广泛应用于储煤仓、物流中心、交通枢纽和体育场馆等大型建筑的屋盖结构。单层柱面网壳是一种零高斯曲率网壳结构，在其跨度方向，接近平面拱的受力状态；在其纵向长度方向，类似于梁的受力形态，所以柱面网壳结构设计时稳定性往往超越强度和刚度起控制作用。单层网壳结构的面内刚度大，面外刚度小，同时单层柱面网壳结构的空间受力能力又低于单层球面网壳结构，导致单层柱面网壳结构的整体稳定性更差。因此，如何增强单层柱面网壳结构面外刚度和空间受力能力从而保证其稳定性成为结构设计中的关键问题。现有技术中关于单层柱面网壳结构静、动力稳定性能的研究，已经取得了较丰富的成果，但是对于如何提高单层柱面网壳结构面外刚度和空间受力能力，还有待提供更好的解决方案。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种双向折板柱面网壳结构及其构建方法，以提高单层柱面网壳结构的稳定性及承载能力。

为此，本发明提供如下技术方案：

一种双向折板柱面网壳结构，包括：多个棱脊构件及多个连接不同棱脊构件的节点构件；所述棱脊构件对应于由菱形单层柱面网壳结构模型两个对角线方向进行弯折形成的棱脊；所述节点构件对应于由所述菱形单层柱面网壳结构模型两个对角线方向进行弯折形成的节点。

可选地，所述棱脊构件为杆件，所述节点构件为球形件。

可选地，所述球形件为空心球体或实心球体。

可选地，所述杆件为钢管，所述球形件为钢球，相接的钢管与钢球通过焊接方式连接。

可选地，所述钢管为圆形钢管或矩形钢管。

可选地，所述杆件与所述球形件的材质均为木质；所述杆件的两端设有榫头结构，所述球形件上设有多个与所述榫头结构相适配的榫槽结构，所述榫头结构插入与其对应的榫槽结构中。

一种双向折板柱面网壳结构的构建方法，所述方法包括：

建立菱形单层柱面网壳结构模型；

将所述菱形单层柱面网壳结构模型两个对角线方向进行弯折形成双向折板柱面网壳结构模型；

根据所述双向折板柱面网壳结构模型及设定比例计算待构建双向折板柱面网壳结构的各棱脊及节点数据；

根据所述棱脊及节点数据确定所需的棱脊构件和节点构件；

利用所述棱脊构件和节点构件构建所述双向折板柱面网壳结构。

可选地，所述将所述菱形单层柱面网壳结构模型两个对角线方向进行弯折形成双向折板柱面网壳结构模型包括：

将所述菱形单层柱面网壳结构模型沿平行于所述柱面网壳一个对角线方向进行一次弯折，形成一个对角线方向的单向折板柱面网壳结构模型；

将所述菱形单层柱面网壳结构模型沿平行于所述柱面网壳另一个对角线方向进行一次弯折，形成另一个对角线方向的单向折板柱面网壳结构模型；

将沿两个对角线方向弯折分别形成的单向折板柱面网壳结构模型进行叠加，并添加由于二次弯折消失的折板顶部脊线，形成双向折板柱面网壳结构模型。