钻石型索穹顶结构制造技术

本发明专利技术公开了钻石型索穹顶结构，包括内环索、外环索、中环交叉索、外环梁、内环撑杆、外环撑杆和中环撑杆，两个外环撑杆中间为外环索的锚点；两个中环撑杆中间为中环交叉索的交叉节点；所述内环撑杆、中环撑杆与锚点位置对应，所述交叉节点与外环撑杆位置对应；外脊索设在外环撑杆顶端与交叉节点之间；外谷索设在锚点与交叉节点之间；内谷索设在内环撑杆顶端与交叉节点之间；外径向索设在中环撑杆两端与锚点之间；内径向索设在中环撑杆与内环撑杆顶端之间及中环撑杆与内环撑杆底端之间。本发明专利技术结构合理、传力明确、施工简便、结构稳定且承载力较高，是高效的大跨度建筑结构形式。

【技术实现步骤摘要】
钻石型索穹顶结构
本专利技术涉及建筑结构领域，特别是涉及钻石型索穹顶结构。
技术介绍
大跨度建筑及相应的大跨空间结构的发展是代表一个国家建筑科学水平的重要标志之一。由于人们对大跨空间的需求，高强钢索越来越多地在建筑结构中得到应用。我国悬索结构在上世纪中叶开始发展，工程实践也逐渐增加，但与网架、网壳等其他空间形式相比，悬索建筑结构的发展仍然相对缓慢。悬索结构通过索的轴向拉伸来抵抗外荷载作用，可以最充分地利用钢材强度，采用高强度材料时，更可以大大减轻结构自重。根据拉索作用的不同，可将相关屋盖结构分为3类：拉索不直接支承屋面，而是和刚性构件相配合，形成刚柔杂交体系，如斜拉结构、悬吊结构、张弦结构等；拉索直接支承屋面，但未施加预应力，通过覆盖较重的屋面抵抗风吸力；拉索直接支承屋面，且索系自平衡，通过对拉索施加预应力获得结构竖向刚度，如索网结构、双层悬索结构等。其中，第3类拉索应用所形成的结构属于张拉结构；除此之外，膜结构也是张拉结构的重要组成部分。悬索结构的另一特点是结构施工比较方便。由于钢索的自重很小，屋面结构一般也较轻，因此进行屋盖安装时不需使用大型起重设备。施工时脚手架和模板也不是必需的，因而和其他结构形式的施工过程相比，可以降低施工费用。辐射式布置的双层索系可以用于圆形、椭圆形建筑平面，为解决双层索在圆形平面中央的汇交问题，在圆心处设置受拉内环，双层索一端锚挂于内环上，另一端锚挂在周边的受压外环上。双层车幅式预应力张拉结构在工程中的应用相比单层结构应用更加广泛，并且其建筑造型富于变化。由于张拉结构具有自重轻、易于施工、建筑造型适应性强等优点，因此该结构形式得到了较为广泛的关注和应用。双层车幅式预应力张拉结构在结构受力形式的方面来说具有较强的优势，但在建筑造型表现方面的潜力还有待挖掘。因此，对双层车幅式预应力索穹顶结构进行改造，拓展预应力索穹顶结构的实现形式，丰富该结构类型的建筑表现内容，成为当前业界亟需改进的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供钻石型索穹顶结构，使其结构合理、传力明确、施工简便、节约建筑材料、结构稳定性好且承载力较高，是高效的大跨度建筑结构形式，拓展了预应力索穹顶结构的实现形式，大大丰富了现有大跨度空间结构体系。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：钻石型索穹顶结构，包括内环索、外环索、中环交叉索、外脊索、外谷索、内谷索、外径向索、内径向索、外环梁，以及分别沿所述内环索、外环索、中环交叉索所在的圆周均匀设置的内环撑杆、外环撑杆和中环撑杆，其中：所述内环索为上下两层，所述内环撑杆设于两层内环索之间；所述外环撑杆底端连接在外环梁上，顶端连接所述外环索，相邻的两个外环撑杆中间为所述外环索锚于外环梁上的锚点；所述中环撑杆两端连接所述中环交叉索，相邻的两个中环撑杆中间为所述中环交叉索的交叉节点；所述内环撑杆、中环撑杆与锚点位置对应，所述交叉节点与外环撑杆位置对应；所述外脊索在所述外环撑杆顶端与所述交叉节点之间设置；所述外谷索在所述锚点与所述交叉节点之间设置；所述内谷索在所述内环撑杆顶端与所述交叉节点之间设置；所述外径向索在所述中环撑杆顶端与所述锚点之间以及所述中环撑杆底端与所述锚点之间分别设置；所述内径向索在所述中环撑杆顶端与所述内环撑杆顶端之间以及所述中环撑杆底端与所述内环撑杆底端之间分别设置。作为进一步地改进，还包括设置在所述外环梁下的支撑结构。所述支撑结构为沿所述外环梁圆周均匀布置且对称设置的支撑柱。所述内径向索和外径向索的直径不小于所述外脊索、外谷索、内谷索的直径，且不大于所述内环索、外环索的直径。所述中环撑杆的高度大于等于所述内环撑杆的高度。还包括覆盖在顶部的PTFE或PVC张拉膜材。由于采用上述技术方案，本专利技术至少具有以下优点：(1)由于采用车幅式预应力结构作为基本体系，在原结构形式基础上增加内环索系并附加造型索得到钻石型索穹顶结构，从而使得新结构体系在保留了预应力索穹顶结构优点的基础上进一步丰富了其实现形式，拓展了其应用范围。(2)由于支撑结构仅包括支撑于外压环下部的支撑柱且均匀地布置在索穹顶外压环，中间无支撑结构。这种分布方式，使得钻石型索穹顶预应力结构四周的竖向刚度足够大。实际应用时，可同时在支撑柱底做铰接方式处理，最大程度上降低了支撑结构对于上部自平衡预应力结构的影响，因此在满足建筑使用要求的同时使得结构更加稳定，受力更加合理。本支撑结构可以多种形式实现，从而为下部建筑功能的实现提供了更多的结构形式选择。(3)综上，本专利技术结构合理、传力明确、施工简便、结构稳定性好且承载力较高，是高效的大跨度建筑结构形式，使得建筑空间和预应力索穹顶形体相得益彰，实现了技术、艺术和功能的整体优化，大大丰富了现有大跨度空间结构体系。附图说明上述仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。图1是本专利技术的钻石型索穹顶结构平面图。图2是本专利技术的钻石型索穹顶结构支撑柱分布轴测图。图3脊索剖面示意图。图4是子单元轴测图。图5是径向索剖面示意图。图6是谷索剖面示意图。图7是外环梁和支撑柱示意图。图8是内环索和内环撑杆示意图。图9是中环交叉索和中环撑杆示意图。图中：1-支撑柱，2-外径向索，3-内径向索，4-外脊索，5-外谷索，6-内谷索，7-外环梁，8-外环索，9-中环交叉索，10-内环索，11-外环撑杆，12-中环撑杆，13-内环撑杆。具体实施方式请参阅图1所示，本专利技术提供一种钻石型预应力索穹顶结构，包括内环索10、外环索8、中环交叉索9、外脊索4、外谷索5、内谷索6、外径向索2、内径向索3、外环梁7，以及分别沿所述内环索10、外环索8、中环交叉索9所在的圆周均匀设置的内环撑杆、外环撑杆和中环撑杆。请配合参阅图2所示，所述外环梁7下还设有支撑结构，所述支撑结构可设为沿外环梁7均匀布置的支撑柱1。请配合参阅图3-6所示：所述内环索10为上下两层，所述内环撑杆13设于两层内环索10之间；所述外环撑杆11底端连接在外环梁7上，顶端连接所述外环索8，相邻的两个外环撑杆11中间为所述外环索8锚于外环梁7上的锚点；所述中环撑杆12两端连接所述中环交叉索9，相邻的两个中环撑杆12中间为所述中环交叉索9的交叉节点；所述内环撑杆13、中环撑杆12与锚点位置对应，所述交叉节点与外环撑杆11位置对应；所述外脊索4在所述外环撑杆11顶端与所述交叉节点之间设置；所述外谷索5在所述锚点与所述交叉节点之间设置；所述内谷索6在所述内环撑杆13顶端与所述交叉节点之间设置；所述外径向索2在所述中环撑杆12顶端与所述锚点之间以及所述中环撑杆12底端与所述锚点之间分别设置；所述内径向索3在所述中环撑杆12顶端与所述内环撑杆13顶端之间以及所述中环撑杆12底端与所述内环撑杆13底端之间分别设置。概括而言，上述索穹顶结构主要包括主承重结构和造型结构两部分，两部分共同形成整体自平衡张拉预应力结构。其中，主承重结构包含外环索8(形成外压环)、内环索10(形成内拉环)、径向索(包括外径向索2、内径向索3)、撑杆(包括外环撑杆11中环撑杆12和内环撑杆13、)和支撑结构；所述支撑结构为外压环下部的支撑柱1；所述支撑柱1沿外压环呈中心对称分布，中间无支撑结构。主承重结构属于大跨本文档来自技高网...

【技术保护点】
钻石型索穹顶结构，其特征在于，包括内环索、外环索、中环交叉索、外脊索、外谷索、内谷索、外径向索、内径向索、外环梁，以及分别沿所述内环索、外环索、中环交叉索所在的圆周均匀设置的内环撑杆、外环撑杆和中环撑杆，其中：所述内环索为上下两层，所述内环撑杆设于两层内环索之间；所述外环撑杆底端连接在外环梁上，顶端连接所述外环索，相邻的两个外环撑杆中间为所述外环索锚于外环梁上的锚点；所述中环撑杆两端连接所述中环交叉索，相邻的两个中环撑杆中间为所述中环交叉索的交叉节点；所述内环撑杆、中环撑杆与锚点位置对应，所述交叉节点与外环撑杆位置对应；所述外脊索在所述外环撑杆顶端与所述交叉节点之间设置；所述外谷索在所述锚点与所述交叉节点之间设置；所述内谷索在所述内环撑杆顶端与所述交叉节点之间设置；所述外径向索在所述中环撑杆顶端与所述锚点之间以及所述中环撑杆底端与所述锚点之间分别设置；所述内径向索在所述中环撑杆顶端与所述内环撑杆顶端之间以及所述中环撑杆底端与所述内环撑杆底端之间分别设置。

【技术特征摘要】
1.钻石型索穹顶结构，其特征在于，包括内环索、外环索、中环交叉索、外脊索、外谷索、内谷索、外径向索、内径向索、外环梁，以及分别沿所述内环索、外环索、中环交叉索所在的圆周均匀设置的内环撑杆、外环撑杆和中环撑杆，其中：所述内环索为上下两层，所述内环撑杆设于两层内环索之间；所述外环撑杆底端连接在外环梁上，顶端连接所述外环索，相邻的两个外环撑杆中间为所述外环索锚于外环梁上的锚点；所述中环撑杆两端连接所述中环交叉索，相邻的两个中环撑杆中间为所述中环交叉索的交叉节点；所述内环撑杆、中环撑杆与锚点位置对应，所述交叉节点与外环撑杆位置对应；所述外脊索在所述外环撑杆顶端与所述交叉节点之间设置；所述外谷索在所述锚点与所述交叉节点之间设置；所述内谷索在所述内环撑杆顶端与所述交叉节点之间设置；所述外径向索在所述中环撑杆顶端与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：范重，胡纯炀，赵长军，刘云博，
申请(专利权)人：中国建筑设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11