一种葵花三撑杆单斜索型索穹顶结构制造技术

本发明专利技术公开了一种三撑杆单斜索葵花型索穹顶结构。现有技术存在着结构施工难度大，节点构造复杂，对施工误差和构件加工误差的敏感性高度不足。本发明专利技术包括对称空间基本单元、下弦环索、内环索、外环梁。对称空间基本单元为空间立体四边形，包括四根上弦脊索、三根撑杆、一根斜索，三根撑杆的一端连接在脊索顶节点和两个脊索侧节点上，斜索的一端连接在脊索底节点上，撑杆和斜索的另一端汇交于对称空间基本单元的下弦节点。对称空间基本单元沿环向扩展，相邻对称空间基本单元整体的下弦节点通过环索段连接，构成下弦环索；环向子结构沿径向扩展，最底部环向子结构支承在外环梁上，顶部设有内环索。本发明专利技术结构稳定，建筑造型简洁、美观、空间效果强。

A sunflower cable dome structure with three strut and single inclined cable

The invention discloses a sunflower type cable dome structure with three strut and single inclined cable. The existing technology has many disadvantages, such as the difficulty of structure construction, the complexity of node structure, and the high sensitivity to construction error and component processing error. The invention includes a symmetrical space basic unit, a lower chord ring cable, an inner ring cable and an outer ring beam. The basic unit of symmetric space is a three-dimensional quadrilateral space, including four upper chords, three braces and a diagonal cable. One end of the three braces is connected to the top node of the chords and two side nodes of the chords, one end of the diagonal cable is connected to the bottom node of the chords, and the other end of the brace and the diagonal cable is connected to the bottom node of the basic unit of symmetric space. The basic unit of symmetrical space extends along the ring direction, and the lower chord nodes of the whole basic unit of adjacent symmetrical space are connected by the ring cable section to form the lower chord ring cable; the ring substructure extends along the radial direction, and the lowest ring substructure is supported on the outer ring beam, and the top is provided with the inner ring cable. The invention has stable structure, simple building shape, beautiful appearance and strong space effect.

【技术实现步骤摘要】
一种葵花三撑杆单斜索型索穹顶结构
本专利技术属于建筑学
，具体涉及一种葵花三撑杆单斜索型索穹顶结构。
技术介绍
索穹顶结构具有优异的受力性能、优美的结构造型和出众的经济指标。目前的研究与实践，均以“拉索的海洋与压杆的孤岛”的Fuller构想为基础开展，即索穹顶内每个上下弦节点均只设有一根竖向受压杆件以形成张力场中的压力“孤岛”。由于压杆的水平投影为一个点，同一圈压杆投影形成一道点环，即压杆垂直于水平面，且互不连通，导致其稳定性较差。尤其是肋环型索穹顶结构，上弦节点没有环向构件对其进行约束，致使结构的抗扭刚度和稳定性均存在明显不足。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术不足，提出了一种非传统“拉索的海洋与压杆的孤岛”Fuller构想的葵花三撑杆单斜索型索穹顶结构。本专利技术包括对称空间基本单元、下弦环索、内环索、外环梁。所述的对称空间基本单元包括四根上弦脊索、三根撑杆、一根斜索；四根上弦脊索围合成空间立体四边形，该空间立体四边形的水平投影为两个共底等腰三角形组成的自由等腰四边形。相邻的两根上弦脊索交于一个脊索节点，包括一个脊索顶节点、一个脊索底节点、两个脊索侧节点；脊索顶节点与两个脊索侧节点构成一个等腰三角形的上平面，脊索底节点与两个脊索侧节点构成一个等腰三角形的下平面；三根撑杆的一端分别连接在脊索顶节点以及两个脊索侧节点上，斜索的一端连接在脊索底节点上，三根撑杆和一根斜索的另一端汇交于对称空间基本单元的下弦节点；对称空间基本单元整体以脊索顶节点、脊索底节点和下弦节点构成的平面对称；每个对称空间基本单元脊索顶节点和脊索底节点的连线与索穹顶结构的中心轴处于同一平面；将对称空间基本单元沿环向扩展，即相邻两个对称空间基本单元共用一个脊索侧节点，多个对称空间基本单元围合成圆环形的环向子结构；相邻对称空间基本单元的下弦节点通过环索段连接，同一圈的环向子结构的环索段构成该圈环向子结构的下弦环索；将环向子结构沿径向扩展，即将下一环向子结构中对称空间基本单元的脊索顶节点作为上一环向子结构中对称空间基本单元的脊索底节点；最底部环向子结构中的对称空间基本单元的脊索底节点支承在刚度较大的外环梁上；最顶部环向子结构中对称空间基本单元的脊索顶节点通过内环索段连接，内环索段首尾相连构成内环索。本专利技术具有的有益效果：1、本专利技术建筑造型简洁、美观、空间效果强；2、本专利技术和传统常规的葵花型索穹顶结构相比，环索数和斜索数可减少一半，减少了索材用量，有效降低工程造价，且便于施工张拉成形；3、本专利技术设有多根撑杆，有效提高撑杆以及整个结构的稳定性；4、本专利技术的提出，为索穹顶结构的建筑选型提供了新方案。附图说明图1为本专利技术整体结构俯视图；图2为本专利技术整体结构立体图；图3为对称空间基本单元的结构示意图；图4为一个对称空间基本单元中上平面和下平面示意图；图5为对称空间基本单元的侧视图；图6为对称空间基本单元环向扩展示意图；图7为一道环向子结构示意图；图8为环向子结构径向扩展示意图；图9为对称空间基本单元中上平面和下平面的位置示意图。具体实施方式如图1和2所示，一种葵花三撑杆单斜索型索穹顶结构，包括对称空间基本单元(图1中阴影部分)、下弦环索、内环索、外环梁。如图3、4、5所示，每个对称空间基本单元包括四根上弦脊索1(图中实线)、三根撑杆2(图中密虚线)、一根斜索3(图中点划线)。四根上弦脊索1首尾相接，围合成空间立体四边形，该空间立体四边形的水平投影为两个共底等腰三角形组成的自由等腰四边形，其水平投影为两个共底等腰三角形组成的等腰四边形。相邻的两根上弦脊索1交于一个脊索节点，包括一个脊索顶节点A、一个脊索底节点B、两个脊索侧节点C和D。脊索顶节点A与两个脊索侧节点C和D构成一个等腰三角形的上平面Ⅰ，脊索底节点B与两个脊索侧节点C和D构成一个等腰三角形的下平面Ⅱ，上平面Ⅰ与下平面Ⅱ处于不同的平面。三根撑杆2的一端分别连接在脊索顶节点A、两个脊索侧节点C和D上，斜索3的一端连接在脊索底节点B上，三根撑杆2和一根斜索3的另一端汇交于对称空间基本单元的下弦节点4，下弦节点4位于四根上弦脊索围合的空间立体四边形下方。对称空间基本单元整体以脊索顶节点A、脊索底节点B和下弦节点4构成的平面对称。每个对称空间基本单元脊索顶节点A和脊索底节点B的连线与索穹顶结构的中心轴处于同一平面。如图6、7所示，将对称空间基本单元沿环向扩展，即相邻两个对称空间基本单元共用一个脊索侧节点，多个对称空间基本单元围合成圆环形的环向子结构。相邻对称空间基本单元的下弦节点4通过环索段5(图中疏虚线)连接，同一圈的环向子结构的环索段5构成该圈环向子结构的下弦环索。如图8所示，将环向子结构沿径向扩展，即将下一环向子结构中对称空间基本单元的脊索顶节点作为上一环向子结构中对称空间基本单元的脊索底节点，径向扩展至2～5道环向子结构，本实施例采用3道环向子结构(如图1和2)。相邻两道环向子结构中，下道环向子结构中对称空间基本单元的上平面Ⅰ与上道环向子结构中对称空间基本单元的下平面Ⅱ处于不同的平面。如图1、2所示，最底部环向子结构中的对称空间基本单元的脊索底节点支承于刚度较大的圆环形的外环梁6；最顶部环向子结构中相邻的对称空间基本单元的脊索顶节点通过内环索段连接，内环索段首尾相连构成内环索7，内环索7也可以是整体环形。如图9所示，每个上平面Ⅰ和下平面Ⅱ与水平面的夹角通过下式求出。其中，f为结构矢高，L为结构跨度，ri为第i个脊索节点与整体结构中心轴的水平距离，n为节点的数量。本专利技术所述具体实施方案为本专利技术的较佳实施案例，并非用来限定本专利技术的实施范围。即凡依本专利技术申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本专利技术的技术范畴。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种葵花三撑杆单斜索型索穹顶结构，包括对称空间基本单元、下弦环索、内环索、外环梁；其特征在于：/n所述的对称空间基本单元包括四根上弦脊索、三根撑杆、一根斜索；/n四根上弦脊索围合成空间立体四边形，该空间立体四边形的水平投影为两个共底等腰三角形组成的自由等腰四边形；相邻的两根上弦脊索交于一个脊索节点，包括一个脊索顶节点、一个脊索底节点、两个脊索侧节点；脊索顶节点与两个脊索侧节点构成一个等腰三角形的上平面，脊索底节点与两个脊索侧节点构成一个等腰三角形的下平面；/n三根撑杆的一端分别连接在脊索顶节点以及两个脊索侧节点上，斜索的一端连接在脊索底节点上，三根撑杆和一根斜索的另一端汇交于对称空间基本单元的下弦节点；/n对称空间基本单元整体以脊索顶节点、脊索底节点和下弦节点构成的平面对称；每个对称空间基本单元脊索顶节点和脊索底节点的连线与索穹顶结构的中心轴处于同一平面；/n将对称空间基本单元沿环向扩展，即相邻两个对称空间基本单元共用一个脊索侧节点，多个对称空间基本单元围合成圆环形的环向子结构；相邻对称空间基本单元的下弦节点通过环索段连接，同一圈的环向子结构的环索段构成该圈环向子结构的下弦环索；/n将环向子结构沿径向扩展，即将下一环向子结构中对称空间基本单元的脊索顶节点作为上一环向子结构中对称空间基本单元的脊索底节点；/n最底部环向子结构中的对称空间基本单元的脊索底节点支承在刚度较大的外环梁上；最顶部环向子结构中对称空间基本单元的脊索顶节点通过内环索段连接，内环索段首尾相连构成内环索。/n...

【技术特征摘要】
1.一种葵花三撑杆单斜索型索穹顶结构，包括对称空间基本单元、下弦环索、内环索、外环梁；其特征在于：
所述的对称空间基本单元包括四根上弦脊索、三根撑杆、一根斜索；
四根上弦脊索围合成空间立体四边形，该空间立体四边形的水平投影为两个共底等腰三角形组成的自由等腰四边形；相邻的两根上弦脊索交于一个脊索节点，包括一个脊索顶节点、一个脊索底节点、两个脊索侧节点；脊索顶节点与两个脊索侧节点构成一个等腰三角形的上平面，脊索底节点与两个脊索侧节点构成一个等腰三角形的下平面；
三根撑杆的一端分别连接在脊索顶节点以及两个脊索侧节点上，斜索的一端连接在脊索底节点上，三根撑杆和一根斜索的另一端汇交于对称空间基本单元的下弦节点；
对称空间基本单元整体以脊索顶节点、脊索底节点和下弦节点构成的平面对称；每个对称空间基本单元脊索顶节点和脊索底节点的连线与索穹顶结构的中心轴处于同一平面；
将对称空间基本单元沿环向扩展，即相邻两个对称空间基本单元共用一个脊索侧节点，多个对称空间基本单元围合成圆环形的环向子结构；...

【专利技术属性】
技术研发人员：董石麟，刘宏创，涂源，朱谢联，陈伟刚，苗峰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33