一种预应力空间网格结构制造技术

本发明专利技术公开了一种预应力空间网格结构，包括正方体连接构件，受压杆和预应力绳索。上述正方体形状构件采取正方体刚架的形式，八个顶点处设有定位孔与预应力钢索连接。相邻两个构件连接时，通过构件内预应力钢索确定连接面的形心，使用受压杆连接两个连接面的形心。最后通过与压杆平行的四根构件间预应力绳索施加预应力。通过上述过程重复延伸，可以形成平面或空间上的网格结构。本发明专利技术除了正方形结点部分，受压杆、预应力绳索都属于铰接体系，压杆单纯受压便于计算，预应力施加方便，容易形成大跨度，且稳定性较强。结构采用结点和受压杆、预应力绳索拼装的形式，便于控制尺寸。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种预应力空间网格结构，包括正方体连接构件，受压杆和预应力绳索。上述正方体形状构件采取正方体刚架的形式，八个顶点处设有定位孔与预应力钢索连接。相邻两个构件连接时，通过构件内预应力钢索确定连接面的形心，使用受压杆连接两个连接面的形心。最后通过与压杆平行的四根构件间预应力绳索施加预应力。通过上述过程重复延伸，可以形成平面或空间上的网格结构。本专利技术除了正方形结点部分，受压杆、预应力绳索都属于铰接体系，压杆单纯受压便于计算，预应力施加方便，容易形成大跨度，且稳定性较强。结构采用结点和受压杆、预应力绳索拼装的形式，便于控制尺寸。【专利说明】-种预应力空间网格结构
本专利技术涉及一种张拉结构，特别是一种预应力空间网格结构。
技术介绍
张拉结构是一组不连续的受压构件与一套连续的受拉单元组成的自支承、自应力 的空间网格体系，由Snelson和化liar在上世纪60年代提出。张拉整体结构固有的符合 自然规律的特点，最大限度地利用了材料和截面的特性，具有外形美观且非连续，质量轻盈 且材料效率高的优点。在结构上，张拉在运动学上的不确定性导致了它是一个动态平衡体 系，具有整体结构自身内力平衡，刚度随预应力变化，自由度较大等特征。 现有的张拉结构主要是杆索结构。对传统张拉结构的研究主要关注结构的单元布 局、力学特性与预应力的分析，包括几何学、拓扑和图形分析、力学分析及试验研究，代表性 的例子包括Snelson的T棱柱模型、四面体模型和宝石模型。 由于张拉结构属于动不定结构，受力分析与计算较复杂，早期的张拉结构工程运 用一直较少。上世纪80年代开始，科学家开始探索包含张拉原理的大跨度空间结构，比较 成功的利用张拉原理形成的大跨度结构有索弯顶和张弦梁。美国工程师Geiger提出了支 承于周边受压环梁上的一种索杆预应力张拉整体弯顶体系，即索弯顶，成为单纯包含杆索 的张拉结构在大跨结构中最成功的运用。但是它依赖外部预应力，无法实现自平衡，并且结 构复杂。日本大学的齐藤（Saitoh)教授提出了用撑杆连接抗弯构件而形成的自平衡体系， 即张弦梁体系。该种体系利用了梁的抗弯性能施加预应力，本质上不是一种传统的张拉结 构，而是作为类似梁的构件来使用，因此在两端也需要支撑。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种构件简单，控制方便，结 构稳定且可W自身平衡，预应力控制简单的预应力空间网格结构。 为了达到上述目的，本专利技术采用W下技术方案；一种预应力空间网格结构，包括至 少两个正方体连接构件、受压杆和预应力绳索，其特征在于所述的正方体连接构件的顶点 处设有定位孔，所述的正方体连接构件的任意一面为连接面，所述连接面的两个对角线上 设有构件内预应力绳索，所述的两条对角线相较于0点，另一个正方体连接构件连接面的 两条对角线相交于〇'点，所述的0点与〇'点之间设有与两个连接面相互垂直的受压杆，所 述的受压杆两端与构件内预应力绳索较接，所述的正方体连接构件连接面的四个顶点与另 一个正方体连接构件连接面的相应的四个顶点之间设有构件间预应力绳索，所述的构件间 预应力绳索用于施加预应力，所述的构件间预应力绳索与两个连接面相互垂直，所述的构 件内预应力绳索与构件间预应力绳索通过定位孔固定。 所述的正方体连接构件的边长为2a，所述的受压杆的长度为10a-16a之间，所述 的受压杆的长度与直径的比小于1/15。 所述的构件内预应力绳索的长度为2*v/五，所述的构件间预应力绳索的长度与受 压杆相等。 所述的构件间预应力绳索截面面积为Ai，则构件间预应力绳索刚度为EAi，受压杆 截面面积为A，则受压杆刚度为EA，所述的构件间预应力绳索总长度为10a，收紧的距离为 b，则构件间预应力绳索预应力为受压杆轴力为构件间预应力绳索轴力的四倍即 受压杆变形为0点和〇'点的轴向位移为构件内预应力绳索变 形为心+如_姜軒_怎,此时构件内预应力绳索内力式 V 4 5(1 J > 〇 采用上述技术方案后，本专利技术具有W下有益效果：本专利技术结构简洁、受力合理和质 量较轻，满足大跨度建筑的要求，扩大了张拉结构在大跨度空间结构领域的运用；预应力控 制方便，可W完全通过调节两个构件间的四根预应力绳索来完成，结构稳定且不易失稳。结 构的跨度延伸可W通过增加构件和压杆，绳索的数目来完成。构件制作方便，压杆受力简 单，预应力绳索技术成熟。可W作为大跨度空间结构来使用。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术的正方体连接构件的结构示意图。 图2为本专利技术的相邻两个正方体连接构件的连接示意图。 图3为本专利技术一种预应力空间网格结构的示意图。 图4为本专利技术预应力绳索的结构示意图。 图5为本专利技术连接接头的结构示意图。 【具体实施方式】 下面根据具体实施例和说明书附图对本专利技术作进一步的解释。 如图1所示，一种预应力空间网格结构，包括至少两个正方体连接构件、受压杆和 预应力绳索，其特征在于所述的正方体连接构件的顶点处设有定位孔，所述的正方体连接 构件的任意一面为连接面，所述连接面的两个对角线上设有构件内预应力绳索，所述的正 方体连接构件的边长为2a，正方体八个顶点的坐标为A (a, -a, a), B(a, a, a), C (-a, a, a), D( -a, -a, a), E (a, -a, -a), F (a, a, -a), G (-a, a, -a)和 H (-a, -a, -a)，所述的两条对角线相较于 0点，当面AB阳与杆相连时，先用预应力绳索连接AF，BE, AF与邸相交与0点并组成一个 体系。0点用于与受压杆相连。另一个正方体连接构件连接面的两条对角线相交于〇'点， 所述的0点与〇'点之间设有与两个连接面相互垂直的受压杆，所述的受压杆两端与构件内 预应力绳索较接，所述的正方体连接构件连接面的四个顶点与另一个正方体连接构件连接 面的相应的四个顶点之间设有构件间预应力绳索，所述的构件间预应力绳索用于施加预应 力，所述的构件间预应力绳索与两个连接面相互垂直，所述的构件内预应力绳索与构件间 预应力绳索通过定位孔固定。 【权利要求】1. 一种预应力空间网格结构，包括至少两个正方体连接构件、受压杆和预应力绳索，其 特征在于所述的正方体连接构件的顶点处设有定位孔，所述的正方体连接构件的任意一面 为连接面，所述连接面的两个对角线上设有构件内预应力绳索，所述的两条对角线相较于0 点，另一个正方体连接构件连接面的两条对角线相交于0'点，所述的0点与0'点之间设有 与两个连接面相互垂直的受压杆，所述的受压杆两端与构件内预应力绳索铰接，所述的正 方体连接构件连接面的四个顶点与另一个正方体连接构件连接面的相应的四个顶点之间 设有构件间预应力绳索，所述的构件间预应力绳索用于施加预应力，所述的构件间预应力 绳索与两个连接面相互垂直，所述的构件内预应力绳索与构件间预应力绳索通过定位孔固 定。2. 根据权利要求1所述的一种预应力空间网格结构，其特征在于所述的正方体连接构 件的边长为2a，所述的受压杆的长度为10a_16a之间，所述的受压杆的长度与直径的比小 于 1/15〇3. 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预应力空间网格结构，包括至少两个正方体连接构件、受压杆和预应力绳索，其特征在于所述的正方体连接构件的顶点处设有定位孔，所述的正方体连接构件的任意一面为连接面，所述连接面的两个对角线上设有构件内预应力绳索，所述的两条对角线相较于O点，另一个正方体连接构件连接面的两条对角线相交于O’点，所述的O点与O’点之间设有与两个连接面相互垂直的受压杆，所述的受压杆两端与构件内预应力绳索铰接，所述的正方体连接构件连接面的四个顶点与另一个正方体连接构件连接面的相应的四个顶点之间设有构件间预应力绳索，所述的构件间预应力绳索用于施加预应力，所述的构件间预应力绳索与两个连接面相互垂直，所述的构件内预应力绳索与构件间预应力绳索通过定位孔固定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周一一，潘暑贤，沈炜，
申请(专利权)人：江苏筑森建筑设计有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32