專利名稱:一種鋼網(wǎng)格筒和核心筒及徑向柔性索盤組成的雜交結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種鋼網(wǎng)格筒和核心筒及徑向柔性索盤組成的雜交結(jié)構(gòu)，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。在傳統(tǒng)鋼網(wǎng)格筒與混凝土核心筒之間設(shè)置徑向布置的預(yù)應(yīng)力拉索形成雜交結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)提高外圍鋼網(wǎng)格筒豎向承載力的目的，從而形成更為穩(wěn)固的空間結(jié)構(gòu)體系。通過設(shè)置空間輻射式柔性索，保證在鋼網(wǎng)格筒與混凝土核心筒之間形成較為通透的建筑效果。利用柔性索對鋼網(wǎng)格筒的面外約束作用，有效牽制筒構(gòu)件的面外局部變形，降低鋼網(wǎng)格筒的缺陷敏感性，進而有效防止群柱失穩(wěn)破壞發(fā)生。柔性索盤能保證核心筒與外圍鋼網(wǎng)格筒協(xié)同受力，降低對核心筒及鋼網(wǎng)格筒的強度和剛度要求，顯著提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性。
【專利說明】
一種鋼網(wǎng)格筒和核心筒及徑向柔性索盤組成的雜交結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種雜交鋼結(jié)構(gòu)，特別涉及一種鋼網(wǎng)格筒、核心筒與徑向柔性索盤所組成的雜交結(jié)構(gòu)，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]作為豎向荷載承力結(jié)構(gòu)，鋼網(wǎng)格筒+混凝土核心筒結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用愈來愈多。其中最典型的工程應(yīng)用當屬中國動漫博物館和廣州新電視塔，前者采用了雙曲面菱形鋼網(wǎng)格筒，而后者采用了剛度方向有明顯差異的三角形鋼網(wǎng)格筒，內(nèi)置核心筒提供抗側(cè)力剛度及用于電梯等豎向交通通道。
[0003]對于上述鋼網(wǎng)格筒+混凝土核心筒，外圍鋼網(wǎng)格筒通常可采用柱面或雙曲面型式。無論采用何種型式，鋼網(wǎng)格筒在豎向荷載(重力荷載)及彎矩(風(fēng)或地震)作用下，由于其平面尺寸較大不會發(fā)生筒體整體失穩(wěn)，但極易發(fā)生筒體構(gòu)件大面積面外鼓曲失穩(wěn)，稱為群柱失穩(wěn)。由于群柱失穩(wěn)時鋼網(wǎng)格筒構(gòu)件沿徑向并無任何水平支撐，一旦失穩(wěn)破壞將完全喪失承載力，具有突然性，且失穩(wěn)荷載較低，是鋼網(wǎng)格筒結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制因素。鋼網(wǎng)格筒的豎向承載力與其高度和直徑變化有密切關(guān)系，隨著其外形尺度增大，其承擔(dān)豎向荷載的能力急劇下降，因而需要增大構(gòu)件尺寸才能滿足承載力要求，從而造成設(shè)計上的不經(jīng)濟?；谏鲜銮闆r，尋求豎向承載效率更高、結(jié)構(gòu)設(shè)計更加經(jīng)濟的雜交結(jié)構(gòu)型式是工程界的當務(wù)之急。顯然，僅僅改變鋼網(wǎng)格筒的網(wǎng)格型式及混凝土核心筒的結(jié)構(gòu)型式，尚不能有效提高鋼網(wǎng)格筒的豎向承載力，設(shè)計經(jīng)濟性也較差，故應(yīng)當考慮從改進結(jié)構(gòu)體型和結(jié)構(gòu)體系方面尋求解決方案。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為改善傳統(tǒng)鋼網(wǎng)格筒+混凝土核心筒在豎向荷載作用下外圍鋼網(wǎng)格筒易于發(fā)生群柱失穩(wěn)問題，顯著提高結(jié)構(gòu)的豎向和水平向承載力，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計上的經(jīng)濟性，本實用新型提出了一種一種鋼網(wǎng)格筒和核心筒及徑向柔性索盤組成的雜交結(jié)構(gòu)。
[0005]本實用新型提出的一種鋼網(wǎng)格筒和核心筒及徑向柔性索盤組成的雜交結(jié)構(gòu)，含有鋼網(wǎng)格筒、核心筒、預(yù)應(yīng)力拉索。預(yù)應(yīng)力拉索一端與鋼網(wǎng)格筒連接，另一端與核心筒連接，起到聯(lián)系鋼網(wǎng)格筒和核心筒使之協(xié)同受力的作用。
[0006]在上述雜交結(jié)構(gòu)中，鋼網(wǎng)格筒包括柱面網(wǎng)格筒和雙曲面網(wǎng)格筒兩種型式。
[0007]在上述雜交結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力拉索在豎向可采用連續(xù)布置、離散輪輻式布置、離散反輪輻式布置、離散平面布置等型式。
[0008]在上述雜交結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力拉索在水平方向可采用單索徑向布置、V型索徑向布置、單索沿核心筒切向布置等型式。
[0009]本實用新型提出的這種新型雜交結(jié)構(gòu)體系，通過在傳統(tǒng)鋼網(wǎng)格筒+混凝土核心筒結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加徑向預(yù)應(yīng)力拉索且布置在二者之間，可致使鋼網(wǎng)格筒豎向承載提高，具備以下優(yōu)點:
[0010](I)對于特別要求鋼網(wǎng)格筒與核心筒之間具有通透效果功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過在二者之間設(shè)置空間輻射索盤比設(shè)置剛性支撐或剛性樓板，前者無論對建筑設(shè)計還是結(jié)構(gòu)設(shè)計都具有更高吸引力。
[0011](2)在鋼網(wǎng)格筒與混凝土核心筒之間內(nèi)置輻射狀索盤，能有效防止豎向荷載作用下的鋼網(wǎng)格筒群柱失穩(wěn)，提高群柱失穩(wěn)荷載。輻射狀索盤形似柔性結(jié)構(gòu)，但其作用類似于剛性環(huán)板，相當于在鋼網(wǎng)格筒與混凝土核心筒之間沿高度嵌入了若干個剛性環(huán)板，組成環(huán)板的拉索能有效牽制與協(xié)調(diào)鋼網(wǎng)格筒構(gòu)件的面外局部變形，進而阻止群柱失穩(wěn)變形模式的出現(xiàn)。
[0012](3)鋼網(wǎng)格筒在豎向荷載或水平荷載作用下，群柱失穩(wěn)對筒殼初始幾何缺陷具有較大的敏感性，即所謂較小的初始缺陷幅值可顯著地降低其穩(wěn)定承載力;在鋼網(wǎng)格筒與混凝土核心筒之間附加空間輻射狀索盤后所形成的雜交結(jié)構(gòu)，特別對單層網(wǎng)格筒結(jié)構(gòu)，輻射狀索盤的出現(xiàn)極大地降低了鋼網(wǎng)格筒的缺陷敏感性，進而阻止了鋼網(wǎng)格筒群柱失穩(wěn)的發(fā)生。
[0013](4)通過柔性索盤的聯(lián)系作用，核心筒與外圍鋼網(wǎng)格筒可以完成協(xié)同受力，與相對孤立的受力狀態(tài)相比，前者對核心筒和外圍鋼網(wǎng)格筒的強度和剛度要求都顯著降低，進而能夠在設(shè)計中顯著減小核心筒和外圍鋼網(wǎng)格筒的構(gòu)件截面，從而展現(xiàn)出結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性。
【附圖說明】

[0014]圖1-1為鋼網(wǎng)格筒的正視圖:鋼網(wǎng)格筒采用柱面網(wǎng)格筒型式；
[0015]圖1-2為鋼網(wǎng)格筒的正視圖:鋼網(wǎng)格筒采用雙曲面網(wǎng)格筒型式；
[0016]圖2-1為結(jié)構(gòu)正視剖面圖:拉索采用豎向連續(xù)布置；
[0017]圖2-2為結(jié)構(gòu)正視剖面圖:拉索采用豎向離散布置輪輻式；
[0018]圖2-3為結(jié)構(gòu)正視剖面圖:拉索采用豎向離散布置反輪輻式；
[0019]圖2-4為結(jié)構(gòu)正視剖面圖:拉索采用豎向離散布置平面型式；
[0020]圖3-1為結(jié)構(gòu)俯視圖:拉索采用單索徑向布置(8個方向)；
[0021 ]圖3-2為結(jié)構(gòu)俯視圖:拉索采用V型索徑向布置(4個方向)；
[0022]圖3-3為結(jié)構(gòu)俯視圖:拉索采用V型索徑向布置(6個方向)；
[0023]圖3-4為結(jié)構(gòu)俯視圖:拉索采用單索沿核心筒切向布置(6根索)；
[0024]圖3-5為結(jié)構(gòu)俯視圖:拉索采用單索沿核心筒切向布置(8根索)。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖1-1?圖3-5，詳細說明本實用新型的實施方式。
[0026]如圖1-1?圖3-5所示，一種鋼網(wǎng)格筒和核心筒及徑向柔性索盤組成的雜交結(jié)構(gòu)包括以下組成部件:
[0027]1--鋼網(wǎng)格筒，包含兩種型式:1-1--柱面網(wǎng)格筒、1-2--雙曲面網(wǎng)格筒；
[0028]2——核心筒；
[0029]3 預(yù)應(yīng)力拉索；
[0030]如圖2-1?圖2-4所示，所述雜交結(jié)構(gòu)，含有鋼網(wǎng)格筒1、核心筒2及預(yù)應(yīng)力拉索3;所述預(yù)應(yīng)力拉索3—端與鋼網(wǎng)格筒I連接，另一端與核心筒2連接，起到聯(lián)系鋼網(wǎng)格筒I和核心筒2使之協(xié)同受力的作用。
[0031 ] 如圖1_1和圖1_2所不，所述鋼網(wǎng)格筒I包括柱面網(wǎng)格筒1-1和雙曲面網(wǎng)格筒1-2兩種型式。
[0032]如圖2-1?圖2-4所示，所述預(yù)應(yīng)力拉索3在豎向可采用連續(xù)布置(圖2-1)、離散輪輻式布置(圖2-2)、離散反輪輻式布置(圖2-3)、離散平面布置(圖2-4)等型式。
[0033]如圖3-1?圖3-5所示，所述預(yù)應(yīng)力拉索3在水平方向可采用單索徑向布置(圖3-l)、v型索徑向布置(圖3-2和圖3-3，分別為4個方向和6個方向)、單索沿核心筒切向布置(圖3-4和圖3-5，分別為6根索和8根索)等型式。
【主權(quán)項】
1.一種鋼網(wǎng)格筒和核心筒及徑向柔性索盤組成的雜交結(jié)構(gòu)，含有鋼網(wǎng)格筒(I)、核心筒(2)，其特征在于:還含有預(yù)應(yīng)力拉索(3);所述預(yù)應(yīng)力拉索(3)，一端與鋼網(wǎng)格筒(I)連接，另一端與核心筒(2)連接，起到聯(lián)系鋼網(wǎng)格筒(I)和核心筒(2)使之協(xié)同受力的作用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼網(wǎng)格筒和核心筒及徑向柔性索盤組成的雜交結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鋼網(wǎng)格筒(I)包括柱面網(wǎng)格筒(1-1)和雙曲面網(wǎng)格筒(1-2)兩種型式。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼網(wǎng)格筒和核心筒及徑向柔性索盤組成的雜交結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述預(yù)應(yīng)力拉索(3)在豎向采用連續(xù)布置、或離散輪輻式布置、或離散反輪輻式布置、或離散平面布置型式。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼網(wǎng)格筒和核心筒及徑向柔性索盤組成的雜交結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述預(yù)應(yīng)力拉索(3)在水平方向采用單索徑向布置、或V型索徑向布置、或單索沿核心筒切向布置型式。
【文檔編號】E04B1/34GK205712478SQ201620349551
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】郭彥林, 童精中, 章友浩, 朱博莉, 周鵬, 王海山, 王宇偉, 王群
【申請人】清華大學(xué), 浙江中南建設(shè)集團鋼結(jié)構(gòu)有限公司