專利名稱：雙層索－桿屋蓋體系的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種索-桿屋蓋體系，更具體地說是一種具有新穎的拉索、壓桿布置形式的雙層索-桿屋蓋體系，它可支承各種屋蓋，特別適用于會展場館、體育場館、劇院、機場候機樓、火車站站屋等大跨度空間結構的建筑。
背景技術：
近幾十年來，多種類型的大跨度屋蓋體系被廣泛采用，如由剛性構件組成的網殼結構。為獲得必要的剛度和良好的工作性能，網殼結構的高跨比通常較大，而且隨著跨度的增加，結構自重及用鋼量也過大。
新材料和新技術的采用使屋蓋結構逐步向輕型化發(fā)展，如索網結構、張拉膜結構等預應力柔性結構的應用。預應力體系的特點是，在沒有施加預應力之前體系沒有剛度，其形狀是不確定的。這里柔性指體系內部節(jié)點上只有索、膜等柔性受拉構件，而沒有剛性受壓構件。就結構受力而言，體系內部是連續(xù)受拉。這種結構的優(yōu)點是跨度大，造型優(yōu)美。它的缺點是結構必須依賴于外部支撐體系。只有將體系的邊界節(jié)點錨固在外部的邊界及下部支撐體系上，并在它們的強大支撐作用下，通過施加預應力，體系才能成為承受外部荷載的結構。邊界及下部支撐體系只有設計的非常堅固，才能平衡體系的內力流，這也使整個預應力結構的實現變得復雜而且造價昂貴。柔性結構的另一個缺點是在荷載作用下結構變形過大。
為了使結構的受力更加合理，人們提出了一種自應力的結構體系一張拉整體結構。張拉整體結構的特點是，由拉索與壓桿組成的自應力狀態(tài)下的穩(wěn)定自平衡體系，其中拉索是連續(xù)的，壓桿是不連續(xù)的。這里自應力狀態(tài)是指桿和索以特定的拓撲關系相互連接，在連接過程中由于單元間的相互作用以及節(jié)點與單元的相互作用，產生了索的受拉與桿的受壓。這種內力的產生與外界作用無關，它不需要將邊界節(jié)點錨固于外部支撐體系上，所以這種內力為自應力。張拉整體體系是自成一體的，與預應力體系有著本質的區(qū)別。這里穩(wěn)定和自平衡，表明了體系的初始力學狀態(tài)，在這一狀態(tài)下沒有任何外部荷載作用。體系的自平衡是在自應力狀態(tài)下的平衡。穩(wěn)定是指體系在受到外界干擾后，能重新恢復到平衡位置，體系的穩(wěn)定是與結構中各單元的合理拓撲關系密切相關的。而張拉整體與傳統結構(如網殼結構、拱形結構等)在構件布置和傳力方式方面也有著本質的區(qū)別，它是連續(xù)受拉、不連續(xù)受壓的。這種力學機理是工程領域所追求的非常合理的受力形式。但是，到目前為止，除了一些帶有藝術特征的張拉整體雕塑外，張拉整體結構尚無法被應用于建筑領域大跨度屋蓋體系的實際工程。
Geiger在其美國專利第4,736,553號中首次提出了一種圓形平面索桁架穹頂結構，這種索穹頂結構是受張拉整體原理啟發(fā)而產生的一種新型空間結構形式。該結構是由一系列脊索、斜索、垂直壓桿組成的類似平面桁架的片狀結構，脊索與斜索以輻射狀分別連接于中央拉力環(huán)、垂直壓桿及外部壓力環(huán)，在各圈垂直壓桿的底部由數道環(huán)索相互連接，在結構的上方覆蓋薄膜。這種結構與索網結構、膜結構等預應力柔性結構的區(qū)別是，在結構內部節(jié)點上除了有柔性受拉構件(如索)之外，還有剛性受壓構件(如鋼桿)，剛性構件與柔性構件的結合增加了結構的剛度，克服了柔性結構在荷載作用下變形過大的缺點。與傳統結構(如網殼結構)相比，索穹頂結構中的壓桿是不連續(xù)的，改變了傳統結構的連續(xù)受壓的傳力方式，更充分利用高強索的抗拉強度，用鋼量和自重顯著減少。但這種結構由于沒有采用三角劃分，使得呈輻射狀的穹頂上部缺乏側向剛度。此外，該結構呈輻射狀桿件布置，使得結構僅適用于圓形平面。
Levy在其美國專利第5,259,158號、美國專利第5,355,641號以及美國專利第5,440,840號中，以Geiger設計的索穹頂為基礎，對Geiger體系的索穹頂進行了三角劃分，使結構在幾何上更容易滿足橢圓形平面。經過三角劃分的Levy體系，對于橢圓形平面結構在長軸方向還設置了中心桁架。該結構同樣可設計成中間大開孔的索穹頂結構及可開合的索穹頂結構。
與Geiger體系相比，Levy體系增強了整體結構的剛度和穩(wěn)定性。Geiger體系與Levy體系均被應用于奧運會場館等大跨度空間結構的建筑。這兩種體系的優(yōu)點是改進了傳統的傳力方式，跨度大，用鋼量少，造型新穎。如根據Levy專利設計建成的奧運會主館-佐治亞穹頂，用鋼量不足30kg/m2。這兩種體系的傳力方式基本相同，都由內向外通過內拉力環(huán)(或中心桁架)、垂直壓桿及拉索(包括脊索、環(huán)索、斜索)傳遞到外圈的脊索、斜索上，最終通過這些脊索、斜索傳遞到外受壓環(huán)上，該受壓環(huán)承受來自體系內部各個方向索的拉力。該體系預應力的建立，依賴于將外圈的脊索、斜索錨固于受壓環(huán)上。通常，受壓環(huán)與內部構件相比尺寸巨大，它是由鋼筋混凝土或預應力混凝土制成，而且該受壓環(huán)已經成為整個建筑的一部分，因此很難把索穹頂視為一個獨立的結構。由于Geiger體系與Levy體系均依賴于強大的周邊及下部支撐體系，它們仍屬于預應力結構，不可避免地存在預應力結構的缺點。不僅如此，整個結構的節(jié)點制作、施工安裝也很復雜，使得造價更加昂貴。
鑒于剛性網殼結構、預應力柔性結構及索穹頂結構的不足，有必要開發(fā)出新型的大跨度輕型空間結構體系，做到既能夠易于安裝實現，又在經濟上具有可觀的實用價值，同時還具有新穎獨特的視覺效果。
實用新型內容本實用新型將張拉整體原理應用于大跨度屋蓋結構，目的在于提供一種受力合理、無需強大周邊及下部支撐的雙層索-桿屋蓋結構。該結構克服了網殼結構、預應力柔性結構及索穹頂結構的不足，同時具備自應力狀態(tài)下穩(wěn)定的自平衡、自重輕、自成一體等張拉整體結構的優(yōu)點，適用于會展場館、體育場館、劇院、機場候機樓、火車站站屋等大跨度空間結構的建筑。
本實用新型提供一種雙層索-桿屋蓋體系，該體系包括(1)連續(xù)受壓的中心結構；(2)連續(xù)受壓的邊緣結構；(3)從中心結構至邊緣結構各沿一第一方向設置的多組第一斜桿和各沿一第二方向設置的多組第二斜桿；以及(4)在第一和第二斜桿之間進行連接的索。所述第一斜桿的內端點(桿件指向屋蓋體系內側的端點，以下同)位于上層，外端點(桿件指向屋蓋體系外側的端點，以下同)位于下層；所述第二斜桿的內端點位于下層，外端點位于上層；各組第一斜桿包括至少一根第一斜桿，每組中的第一斜桿互不相連，最內側的第一斜桿連接于中心結構，最外側的第一斜桿連接于邊緣結構；各組第二斜桿包括至少一根第二斜桿，每組中的第二斜桿互不相連，最內側的第二斜桿連接于中心結構，最外側的第二斜桿連接于邊緣結構；各組第一斜桿的第一方向和第二斜桿的第二方向在中心結構與邊緣結構之間互不相交；各組第一斜桿和第二斜桿交錯布置。所述在第一和第二斜桿之間進行連接的索，包括第一層間索，連接各第一斜桿的內端點與同組中內側相鄰的第一斜桿的外端點；第二層間索，連接各第二斜桿的內端點與同組中內側相鄰的第二斜桿的外端點；第一上層索，連接各第一斜桿的內端點與橫向相鄰的第二斜桿的外端點；第二上層索，連接各第一斜桿的內端點與所述橫向相鄰的第二斜桿的同組外側相鄰的第二斜桿的外端點；第一下層索，連接各第二斜桿的內端點與橫向相鄰的第一斜桿的外端點；第二下層索，連接各第二斜桿的內端點與所述橫向相鄰的第一斜桿的同組外側相鄰的第一斜桿的外端點。
采用上述索-桿屋蓋體系，結構的傳力方式與張拉整體結構相似。體系中壓桿和拉索以特定的拓撲關系相互連接，每個節(jié)點上都有一定數目的拉索與一個或多個壓桿。這種結構不需要錨固于外部支撐體系，在連接過程中，索的受拉力和桿的受壓力產生了相互作用，各節(jié)點與相連接的拉索、壓桿也產生了相互作用。當每個節(jié)點都實現了拉與壓的平衡，即達到自平衡狀態(tài)后，體系中所有的桿都處于受壓狀態(tài)，所有的索都處于受拉狀態(tài)，整個體系在自應力狀態(tài)下實現了穩(wěn)定的自平衡。本實用新型的索-桿屋蓋體系不依賴于周邊或下部支撐體系，安裝完成后的結構是一個獨立的結構，可直接放置于地面，也可提升一定高度放置于周邊點支撐的柱子上或其它下部結構上，因此該索-桿屋蓋體系是自成一體的，與需要錨固于外部支撐體系的預應力體系有本質的區(qū)別。而且，本實用新型的索-桿屋蓋體系采用連續(xù)受拉、不連續(xù)受壓的傳力方式，充分利用了高強索及鋼壓桿的材料特性，使得結構受力合理，整體結構用材少、自重輕。因而，本實用新型的索-桿屋蓋體系既克服了Geiger體系和Levy體系依賴外部強大支撐的缺點，又具有張拉整體結構的優(yōu)點。而且，由于該體系采用了特定方式的拉索、壓桿布置，各桿、索構件的受力分布均勻。因而，隨著跨度的增加，構件的尺寸變化不大，結構重量隨屋蓋跨度的增加而基本成比例地增加，有利于實現更大跨度的結構。而且，在工程實際中，本體系可采用較少類型的構件規(guī)格和節(jié)點，有利于工業(yè)化生產和降低造價。
較佳的是，所述邊緣結構包括一向內懸伸的索-桿結構，所述索-桿結構包括上層壓力環(huán)；下層壓力環(huán)；多對第一成對斜桿，每對斜桿在內端點處相交，所形成的相交節(jié)點位于上層且處于上層壓力環(huán)的內側，而所述成對斜桿的外端點分別連接至下層壓力環(huán)，各第一成對斜桿沿一相應的第一斜桿組的第一方向布置；多對第二成對斜桿，每對斜桿在內端點處相交，所形成的相交節(jié)點位于下層且處于下層壓力環(huán)的內側，而所述成對斜桿的外端點分別連接至上層壓力環(huán)，各第二成對斜桿沿一相應的第二斜桿組的第二方向布置，與所述第一成對斜桿交錯設置；連接各第一成對斜桿的內端點與相應第一斜桿組中最外側斜桿的外端點的層間索；連接各第二成對斜桿的內端點與相應第二斜桿組中最外側斜桿的外端點的層間索；連接各相鄰的第一成對斜桿和第二成對斜桿的內端點的層間索；連接各第一成對斜桿中的斜桿的外端點與相鄰的第二成對斜桿中的相鄰斜桿的外端點的層間索；連接各第一成對斜桿的內端點與相鄰的第二成對斜桿中的相鄰斜桿的外端點的上層索；連接各第二成對斜桿的內端點與相鄰的第一成對斜桿中的相鄰斜桿的外端點的下層索；連接各第二成對斜桿中的斜桿的外端點與相鄰的第一斜桿組中最外側斜桿的內端點的上層索；連接各第一成對斜桿中的斜桿的外端點與相鄰的第二斜桿組中最外側斜桿的內端點的下層索。
較佳的是，所述中心結構包括一向外懸伸的索一桿結構，所述向外懸伸的索-桿結構包括上層壓力環(huán)；下層壓力環(huán)；多對第一成對斜桿，每對斜桿在外端點處相交，所形成的相交節(jié)點位于下層且處于下層壓力環(huán)的外側，而所述成對斜桿的內端點分別連接至上層壓力環(huán)，各第一成對斜桿沿一相應的第一斜桿組的第一方向布置；多對第二成對斜桿，每對斜桿在外端點處相交，所形成的相交節(jié)點位于上層且處于上層壓力環(huán)的外側，而所述成對斜桿的內端點分別連接至下層壓力環(huán)，各第二成對斜桿沿一相應的第二斜桿組的第二方向布置，與所述第一成對斜桿交錯設置；連接各第一成對斜桿的外端點與相應第一斜桿組中最內側斜桿的內端點的層間索；連接各第二成對斜桿的外端點與相應第二斜桿組中最內側斜桿的內端點的層間索；連接各相鄰的第一成對斜桿和第二成對斜桿的外端點的層間索；連接各第一成對斜桿中的斜桿的內端點與相鄰的第二成對斜桿中的相鄰斜桿的內端點的層間索；連接各第二成對斜桿的外端點與相鄰的第一成對斜桿中的相鄰斜桿的內端點的上層索；連接各第一成對斜桿的外端點與相鄰的第二成對斜桿中的相鄰斜桿的內端點的下層索；連接各第一成對斜桿中的斜桿的內端點與相鄰第二斜桿組中最內側斜桿的外端點的上層索；連接各第二成對斜桿中的斜桿的內端點與相鄰第一斜桿組中最內側斜桿的外端點的下層索。
本體系中心結構和邊緣結構同樣可以采用索-桿結構，這為結構構件的制作、安裝帶來很大便利。由于本體系采用特殊的成對斜桿、拉索以及壓力環(huán)的布置，壓力環(huán)中的壓力與兩受力結構之間的中間斜桿所受壓力屬于同一量級，所以壓力環(huán)采用與中間斜桿規(guī)格相同的桿件即可，不需要巨大的鋼筋混凝土圈梁或預應力混凝土圈梁，這使得結構設計和施工安裝大大簡化，十分有利于工業(yè)化生產和降低造價。
不僅如此，由于本實用新型屋蓋體系構件分布規(guī)律性強，單元可靈活布置，能根據建筑功能要求設計成各種形狀，其應用范圍十分廣泛，能適用于會展場館、體育場館、劇院、機場候機樓、火車站站屋等大跨度空間結構的建筑。它的上、下層采用平面或曲面形式。曲面可為規(guī)則曲面或不規(guī)則曲面，可為凸曲面或凹曲面。其平面投影為橢圓形、圓形及其它非圓形平面，也可為四邊形及其它多邊形平面。屋蓋體系可整體閉合，可在中部大開孔。由于采用中間斜桿，上、下層的間距可調整，從而可以根據設計需要靈活調整結構的高跨比，上、下層可以相互平行，也可不平行。
本實用新型的雙層索-桿屋蓋體系的其它特征和優(yōu)點，將在下文的具體描述中顯得更加清楚。


圖1為一橢圓平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖；圖2為圖1所示屋蓋體系的平面圖；圖3為圖1所示屋蓋體系的上層平面圖；圖4為圖1所示屋蓋體系的下層平面圖；圖5為圖1所示屋蓋體系中分布在上、下層之間的拉索、壓桿布置平面圖；圖6為圖5所示拉索、壓桿布置的四分之一立體軸測圖；圖7為圖1本實用新型的屋蓋體系中間斜桿-索的一單元結構的立體軸測圖；圖8為圖1本實用新型的屋蓋體系中間斜桿-索與邊界受力結構的一連接單元的立體軸測圖；圖9為另一橢圓平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖；圖10為一橢圓環(huán)形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖；圖11為圖10所示屋蓋體系的平面圖；圖12為另一橢圓環(huán)形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖；圖13為另一橢圓環(huán)形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖；圖14為一圓形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖；圖15為圖14所示屋蓋體系的平面圖；圖16為另一圓形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖；圖17為一圓環(huán)形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖；圖18為另一圓環(huán)形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖；圖19為一矩形內軸線示意圖；圖20為一矩形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖；圖21為一中空矩形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖；圖22為一正方形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖；圖23為一中空正方形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖；圖24為一雙層索-桿拱形結構的立體軸測圖。
具體實施方式
圖1所示為一橢圓平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖。應注意到，附圖中所示的是一些規(guī)則的結構布置，本領域的技術人員在閱讀本說明書后可以理解，該體系同樣可以應用于各種不規(guī)則的結構布置。在屋蓋體系的上層1，根據需要可全部覆蓋或部分覆蓋空間屋面材料。在本實施例中，下層2與上層1相互平行，但它們也可以不平行。上、下層之間通過多個斜桿3、斜索4、及垂直索5相連接。屋蓋體系的上、下層平面圖及桿3、索4、索5的空間布置圖參見圖2至圖6。圖中以較粗的實線表示壓桿，以較細的實線表示拉索。
圖2為圖1所示屋蓋體系的平面圖，其平面投影為具有長軸X-X、短軸Y-Y的橢圓平面。
圖3為圖1所示屋蓋體系的上層1平面圖。中心壓桿6分布在橢圓的長軸中心線上。除內壓力環(huán)7、外壓力環(huán)8及中心壓桿6外，其余網狀線條均為索。
圖4為圖1所示屋蓋體系的下層2平面圖。中心壓桿9分布在橢圓的長軸中心線上。除內壓力環(huán)10、外壓力環(huán)11及中心壓桿9外，其余網狀線條均為索。
圖5為圖1所示屋蓋體系的斜桿、斜索及垂直索布置平面圖。
圖6為圖1所示屋蓋體系的斜桿、斜索及垂直索布置的立體軸測圖?？紤]到對稱性，圖6僅給出了四分之一的索、桿布置圖。
多個斜桿3的上、下端點確定了整個屋蓋體系的上、下層各節(jié)點位置。這些斜桿3包含有(圖5、圖6)(1)中心斜桿12，上、下端點如13a和14a，呈鋸齒形分布在屋蓋體系上、下層橢圓的長軸X-X中心線上；(2)徑向分布的第一斜桿15，它的上層內端點確定了屋蓋體系的上層節(jié)點如13b，它的下層外端點確定了屋蓋體系的下層節(jié)點如14b，第一斜桿15從上層節(jié)點向外指向下層節(jié)點；(3)徑向分布的第二斜桿16，與第一斜桿15交錯排列分布，它的上層外端點確定了屋蓋體系的上層節(jié)點如13c，它的下層內端點確定了屋蓋體系的下層節(jié)點如14c，第二斜桿16從上層節(jié)點向內指向下層節(jié)點；(4)沿環(huán)向分布的第一成對內環(huán)向斜桿17，各對斜桿17在內端點處相交，確定了屋蓋體系的一個上層節(jié)點如13d，斜桿17的另一端確定了屋蓋體系的一個下層節(jié)點如14d，斜桿17從上層節(jié)點向外指向下層節(jié)點；(5)沿環(huán)向分布的第二成對內環(huán)向斜桿18，與第一成對內環(huán)向斜桿17交錯排列分布，各對斜桿18在內端點處相交，確定了屋蓋體系的一個下層節(jié)點如14e，斜桿18的另一端確定了屋蓋體系的一個上層節(jié)點如13e，斜桿18從上層節(jié)點向內指向下層節(jié)點；(6)沿環(huán)向分布的第一成對內環(huán)向斜桿19，各對斜桿19在外端點處相交，確定了屋蓋體系的一個下層節(jié)點如14f，斜桿19的另一端與斜桿18的外端點相連接如13e，斜桿19從上層節(jié)點向外指向下層節(jié)點；(7)沿環(huán)向分布的第二成對內環(huán)向斜桿20，與第一成對內環(huán)向斜桿19交錯排列分布，各對斜桿20在外端點處相交，確定了屋蓋體系的一個上層節(jié)點如13f，斜桿20的另一端與斜桿17的外端點相連接如14d，斜桿20從上層節(jié)點向內指向下層節(jié)點；(8)沿環(huán)向分布的第一成對外環(huán)向斜桿21，各對斜桿21在內端點處相交，確定了屋蓋體系的一個上層節(jié)點如13g，斜桿21的另一端確定了屋蓋體系的一個下層節(jié)點如14g，斜桿21從上層節(jié)點向外指向下層節(jié)點；(9)沿環(huán)向分布的第二成對外環(huán)向斜桿22，與第一成對外環(huán)向斜桿21交錯排列分布，各對斜桿22在內端點處相交，確定了屋蓋體系的一個下層節(jié)點如14h，斜桿22的另一端確定了屋蓋體系的一個上層節(jié)點如13h，斜桿22從上層節(jié)點向內指向下層節(jié)點。
多個斜索4的上端點連接斜桿3的上層端點，下端點連接相鄰斜桿3的下層端點。這些斜索包含有五種情況(圖5、圖6)(1)沿徑向分布的第一層間索，如23等，從上層節(jié)點向外指向下層節(jié)點。它的連接有四種(a)層間索23*，上端點連接第一成對內環(huán)向斜桿17的上層內端點如13d，下端點連接與該斜桿17相鄰的第一斜桿15*的下層外端點如14a*；(b)層間索23*′，上端點連接第一斜桿15的上層內端點如13b，下端點連接與該第一斜桿15相鄰的第一成對內環(huán)向斜桿19的下層外端點如14f；(c)層間索23，上端點連接第一斜桿15′的上層內端點如13b′，下端點連接與該第一斜桿15′相鄰的另一第一斜桿15的下層外端點如14b；(d)層間索23′，上端點連接成對外環(huán)向斜桿21′的上層內端點如13g′，下端點連接與該斜桿21′相鄰的第一斜桿15＂的下層外端點如14b＂。
(2)徑向分布的第二層間索，如24等，沿上層節(jié)點向內指向下層節(jié)點，并且與第一層間索交錯排列分布。它的連接有四種(a)層間索24*，上端點連接第二斜桿16*的上層外端點如13c*，下端點連接與該第二斜桿16*相鄰的第二成對內環(huán)向斜桿18的下層內端點如14e；(b)層間索24*′，上端點連接第二成對內環(huán)向斜桿20的上層外端點如13f，下端點連接與該斜桿20相鄰的第二斜桿16的下層內端點如14c；(c)層間索24，上端點連接第二斜桿16的上層外端點如13c，下端點連接與該第二斜桿16相鄰的另一第二斜桿16′的下層內端點如14c′；(d)層間索24′，上端點連接第二斜桿16＂的上層外端點如13c＂，下端點連接與該第二斜桿16＂相鄰的第二成對外環(huán)向斜桿22的下層內端點如14h。
(3)沿環(huán)向分布的內環(huán)向斜索25，上端點連接第一成對內環(huán)向斜桿17的上層內端點如13d，下端點連接與該斜桿17相鄰的第二成對內環(huán)向斜桿18的下層內端點如14e，內環(huán)向斜索25呈鋸齒形分布。
(4)沿環(huán)向分布的內環(huán)向斜索26，上端點連接第二成對內環(huán)向斜桿20的上層外端點如13f，下端點連接與該斜桿20相鄰的第一成對內環(huán)向斜桿19的下層外端點如14f，內環(huán)向斜索26呈鋸齒形分布。
(5)沿環(huán)向分布的外環(huán)向斜索27，上端點連接第一成對外環(huán)向斜桿21的上層內端點如13g，下端點連接與該斜桿21相鄰的第二成對外環(huán)向斜桿22的下層內端點如14h，外環(huán)向斜索27呈鋸齒形分布。
在上層的中心壓桿及壓力環(huán)有(圖3，節(jié)點編號見圖6)(1)中心壓桿6，一端連接中心斜桿12的上層端點如13a，另一端連接與該斜桿12相鄰的第一斜桿15*位于橢圓長軸中心線上的上層內端點如13a*；(2)內壓力環(huán)7，包括首尾連接的多根壓桿，這些壓桿的一端連接第一斜桿15的上層內端點如13b或第二斜桿16*的上層外端點如13c*，另一端連接第二成對內環(huán)向斜桿18的上層外端點(即第一成對內環(huán)向斜桿19的上層內端點)如13e；(3)外壓力環(huán)8，包括首尾連接的多根壓桿，這些壓桿的一端連接第二斜桿16＂的上層外端點如13c＂，另一端連接與該第二斜桿16＂相鄰的第二成對外環(huán)向斜桿22的上層外端點如13h，或兩端分別連接第二成對外環(huán)向斜桿22的上層兩個相鄰外端點如13h和13h＂。
在下層的中心壓桿及壓力環(huán)有(圖4，節(jié)點編號見圖6)(1)中心壓桿9，一端連接中心斜桿12的下層端點如14a，另一端連接與該斜桿12相鄰的第二斜桿16*位于橢圓長軸中心線上的下層內端點如14c*；(2)內壓力環(huán)10，包括首尾連接的多根壓桿，這些壓桿的一端連接第一斜桿15*的下層外端點如14a*或第二斜桿16的下層內端點如14c，另一端連接第一成對內環(huán)向斜桿17的下層外端點(即第二成對內環(huán)向斜桿20的下層內端點)如14d；(3)外壓力環(huán)11，包括首尾連接的多根壓桿，這些壓桿的一端連接第一斜桿15＂的下層外端點如14b＂，另一端連接相鄰的第一成對外環(huán)向斜桿21′的下層外端點如14g′，或兩端分別連接第一成對外環(huán)向斜桿21的下層兩個相鄰外端點如14g和14g＂。
垂直索5連接上、下層的中心壓桿及內、外環(huán)向斜桿。這些垂直索包含有(圖5、圖6)(1)垂直索28，上端點連接上層中心壓桿7的端點如13a，下端點連接下層中心壓桿9的端點如14c*，或垂直索28′，上端點連接第一斜桿15*′的上層內端點如13a*′，下端點連接第二斜桿16*′的下層內端點如14c*′；(2)垂直索29，上端點連接第二成對內環(huán)向斜桿18的上層外端點如13e，下端點連接第一成對內環(huán)向斜桿17的下層外端點如14d；(3)垂直索30，上端點連接第二成對外環(huán)向斜桿22的上層外端點如13h，下端點連接第一成對外環(huán)向斜桿21的下層外端點如14g。
上層索將斜桿3的上層端點相互連接并呈網狀分布，這些索包含有六種情況(圖3，節(jié)點編號見圖6)(1)上層索31，內端點連接第一成對內環(huán)向斜桿17的上層內端點如13d，外端點連接與該斜桿17相鄰的第二成對內環(huán)向斜桿18的上層外端點如13e。
(2)上層索32，外端點連接第二成對內環(huán)向斜桿20的上層外端點如13f，內端點連接與該斜桿20相鄰的第一成對內環(huán)向斜桿19的上層內端點如13e。
(3)上層索33，內端點連接第一成對外環(huán)向斜桿21的上層內端點如13g，外端點連接與該斜桿21相鄰的第二成對外環(huán)向斜桿22的上層外端點如13h(13h＂)。
(4)上層索34，內端點連接上層中心壓桿7的端點如13a，外端點連接第二斜桿16*的上層外端點如13c*，或內端點連接第一斜桿15*′的上層內端點如13a*′，外端點連接第二斜桿16*′的上層外端點如13c*′。
(5)上層索如35等，其連接有四種(a)上層索35*，內端點連接第一斜桿15*位于橢圓長軸中心線上的上層端點如13a*，外端點連接與該第一斜桿15*相鄰的第二成對內環(huán)向斜桿18的上層外端點如13e，或內端點連接第一斜桿15*位于橢圓長軸中心線上的上層端點如13a*，外端點連接與該第一斜桿15*橫向相鄰的第二斜桿16*的上層外端點如13c*；(b)上層索35′，外端點連接第二斜桿16的上層外端點如13c，內端點連接與該第二斜桿16相鄰的第一成對內環(huán)向斜桿19的上層內端點如13e；(c)上層索35，內端點連接第一斜桿15的上層內端點如13b，外端點連接與該第一斜桿15橫向相鄰的第二斜桿16的上層外端點如13c；(d)上層索35＂，內端點連接第一斜桿15＂的上層內端點如13b＂，外端點連接與該第一斜桿15＂相鄰的第二成對外環(huán)向斜桿22′的上層外端點如13h′。
(6)上層索36，內端點連接第一斜桿15的上層內端點如13b，外端點連接與該第一斜桿15橫向相鄰的第二斜桿16的同組外側相鄰的第二斜桿16′的上層外端點如13c′。
下層索將斜桿3的下層端點相互連接并呈網狀分布，這些索包含有六種情況(圖4，節(jié)點編號見圖6)(1)下層索37，內端點連接第二成對內環(huán)向斜桿18的下層內端點如14e，外端點連接與該斜桿18相鄰的第一成對內環(huán)向斜桿17的下層外端點如14d。
(2)下層索38，外端點連接第一成對內環(huán)向斜桿19的下層外端點如14f，內端點連接與該斜桿19相鄰的第二成對內環(huán)向斜桿20的下層內端點如14d。
(3)下層索39，內端點連接第二成對外環(huán)向斜桿22的下層內端點如14h，外端點連接與該斜桿22相鄰的第一成對外環(huán)向斜桿21的下層外端點如14g(14g＂)。
(4)下層索40，內端點連接下層中心壓桿9的端點如14a，外端點連接第一斜桿15*的下層外端點如14a*，或內端點連接第二斜桿16*′的下層內端點如14c*′，外端點連接第一斜桿15*′的下層外端點如14a*′。
(5)下層索如41等，其連接有四種(a)下層索41*，內端點連接第二斜桿16*位于橢圓長軸中心線上的下層端點如14c*，外端點連接與該第二斜桿16*相鄰的第一成對內環(huán)向斜桿17的下層外端點如14d，或內端點連接第二斜桿16*位于橢圓長軸中心線上的下層端點如14c*，外端點連接與該第二斜桿16*橫向相鄰的第一斜桿15*的下層外端點如14a*；(b)下層索41′，外端點連接第一斜桿15的下層外端點如14b，內端點連接與該第一斜桿15′相鄰的第二成對內環(huán)向斜桿20的下層內端點如14d；(c)下層索41，內端點連接第二斜桿16的下層內端點如14c，外端點連接與該第二斜桿16橫向相鄰的第一斜桿15的下層內端點如14b；(d)下層索41＂，內端點連接第二斜桿16＂的下層內端點如14c＂，外端點連接與該第二斜桿16＂相鄰的第一成對外環(huán)向斜桿21的下層外端點如14g(14g＂)。
(6)下層索42，內端點連接第二斜桿16的下層內端點如14c，外端點連接與該第二斜桿16橫向相鄰的第一斜桿15的同組外側相鄰的第一斜桿15′的下層外端點如14b′。
從上面的描述中可以看到，本實用新型的索一桿屋蓋體系包括分別布置在其中心處和邊緣處的連續(xù)受壓的結構，而在其間分布著多組不連續(xù)的斜桿，這些斜桿通過連續(xù)的索相連，形成空間網狀結構。在上述的實施例中，(1)中心結構包括壓力環(huán)7、10，成對的環(huán)向斜桿19、20，第一層間索23*′，第二層間索24*′，上層索32、35′，下層索38、41′，以及環(huán)向斜索26和垂直索29，并且，由于該實施例是中心封閉的結構，所以在壓力環(huán)7、10內側還包括中心斜桿12、上層中心壓桿6及下層中心壓桿9，第一斜桿15*(15*′)，第二斜桿16*(16*′)，成對的環(huán)向斜桿17、18，上層索31、34、35*，下層索37、40、41*，層間索23*、24*，以及環(huán)向斜索25和垂直索28；(2)所述邊緣結構包括壓力環(huán)8、11，成對的環(huán)向斜桿21、22，上層索33、35＂，下層索39、41＂，以及環(huán)向斜索27和垂直索30；(3)多組不連續(xù)的第一斜桿15(15′、15＂)、第二斜桿16(16′、16＂)沿徑向分布在所述中心結構與邊緣結構之間，并通過第一層間索23、第二層間索24以及上層索35、36和下層索41、42相連。
在本實施例中，中心結構和邊緣結構采用的是一種較佳的索-桿結構形式，但本領域的技術人員可以理解，它們也可以采用其它形式的結構，如環(huán)向的桁架或者雙層的混凝土環(huán)形結構。不過，由于本屋蓋體系采用特定形式的拉索、壓桿布置，每個節(jié)點均可實現各自的平衡，邊緣結構的內力僅需平衡最靠近它的節(jié)點的內應力，邊緣結構的內力與內部結構相差不大，無需像Geiger體系和Levy體系那樣采用巨大的鋼筋混凝土圈梁或預應力混凝土圈梁。
圖7為本實用新型屋蓋體系中間斜桿-索的一單元結構的立體軸測圖。圖8為本實用新型屋蓋體系中間斜桿-索與邊界結構(該邊界結構可以是中心或邊緣結構，其基本形式是相同的。圖中僅以邊緣結構為例)的一連接單元的立體軸測圖。這里與圖3、圖4及圖6所示屋蓋體系中相同的單元采用相同的編號。從上面的描述中可以看到，圖1所示的屋蓋體系正是由這些單元按一定的規(guī)律排列而成的。如本領域的技術人員可以理解的，當采用不同的排列方式時，這些單元可形成如下所述的或其它形狀的結構體系。而且，中間斜桿-索單元結構也可以不是布置在中心和邊緣結構之間，而是布置在相對側的兩個邊界結構之間。
圖9所示為另一橢圓平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖。該屋蓋體系的上、下層由內向外各有四圈壓力環(huán)，以及與壓力環(huán)相對應的有成對環(huán)向斜桿、環(huán)向斜索、垂直索、上層索及下層索，結構布置方法與圖1所示屋蓋體系相同，只是結構跨度增大，索、桿數量也相應增加，并增加了兩圈內壓力環(huán)及相應的成對環(huán)向斜桿、環(huán)向斜索、垂直索、上層索及下層索。
圖10所示為一橢圓環(huán)形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖。其平面投影為具有長軸X-X、短軸Y-Y的橢圓環(huán)形平面。在屋蓋體系的上層101，僅在環(huán)形空間覆蓋屋面材料，環(huán)形中央為橢圓形大開孔。這種屋蓋體系適用于露天體育場的建設，觀眾席上方架設防雨棚，運動場上方為露天開放式。
圖11為屋蓋體系的平面圖。它的結構布置方法與圖1相同，只是去掉了圖1中上層內壓力環(huán)7及下層內壓力環(huán)10以內的索、桿部分。這里與圖1所述屋蓋體系相似的單元采用相似的編號，僅在圖1的編號基礎上加100，如圖1中的編號1在圖10中則為101。
該屋蓋體系包含相互平行的上層101及下層102(圖10)。多個斜桿103(圖10)確定了整個屋蓋體系的上、下層各節(jié)點位置。這些斜桿包含有(圖11)沿徑向分布的第一斜桿115(115′、115＂)，沿徑向分布的第二斜桿116(116′、116＂)，沿環(huán)向分布的成對內環(huán)向斜桿119、120，沿環(huán)向分布的成對外環(huán)向斜桿121、122。
多個斜索104一端連接斜桿103的上層端點，另一端連接相鄰斜桿103的下層端點。這些斜索包含有(圖11)沿徑向分布的第一層間索123(123′、123*′)，沿徑向分布的第二層間索124(124′、124*′)，沿環(huán)向分布的內環(huán)向斜索126，沿環(huán)向分布的外環(huán)向斜索127。
垂直索105連接上、下層的內、外環(huán)向斜桿。這些垂直索包含有(圖11)垂直索129、130。
上層101包含內壓力環(huán)107(圖11)、外壓力環(huán)108(圖11)及分布在內、外壓力環(huán)之間的上層索(圖10)132、133、135(135′、135＂)、136。下層102包含內壓力環(huán)110(圖11)、外壓力環(huán)111(圖11)及分布在內、外壓力環(huán)之間的下層索(圖10)138、139、141(141′、141＂)、142。
以上各單元間的連接關系與圖1所示結構各單元間的連接關系相同。
圖12所示為另一橢圓環(huán)形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖。該屋蓋體系布置方法與圖10所示屋蓋體系相同，壓力環(huán)也都是內、外兩圈，只是其所示的結構跨度增大，索、桿數量也相應增加。
圖13所示為另一橢圓環(huán)形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖。在屋蓋體系的上、下層，由內向外分別有三圈壓力環(huán)，結構布置方法與圖10所示屋蓋體系相同，只是因為結構跨度增大，索、桿數量也相應增加，且增加了一圈中間壓力環(huán)及相應的成對環(huán)向斜桿、環(huán)向斜索、垂直索、上層索及下層索。
圖14所示為一圓形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖。圖15為結構平面圖。該結構布置方法與圖1所示屋蓋體系相同，只是將圖1所示屋蓋體系的長、短軸設為軸長相等，即在內壓力環(huán)之內只有一個中心垂直索。
圖16所示為另一圓形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖。在屋蓋體系的上、下層，由內向外分別有四圈壓力環(huán)，結構布置方法與圖14所示屋蓋體系相同，只是因為結構跨度增大，索、桿數量也相應增加，而且增加了兩圈內壓力環(huán)及相應的成對環(huán)向斜桿、環(huán)向斜索、垂直索、上層索及下層索。
圖17所示為一圓環(huán)形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖。該屋蓋體系布置方法與圖12所示屋蓋體系相同，只是將圖12所示屋蓋體系的長、短軸設為軸長相等。
圖18所示為另一圓環(huán)形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖。在屋蓋體系的上、下層，由內向外分別有三圈壓力環(huán)，結構布置方法與圖17所示屋蓋體系相同，只是增加了一圈內壓力環(huán)及相應的成對環(huán)向斜桿、環(huán)向斜索、垂直索、上層索及下層索。
圖19所示為一矩形平面內軸線示意圖。虛線201、202將矩形A分為三部分，中間部分為矩形B，矩形B兩端各與半個正方形(C1、C2部分)組合，兩端半個正方形沿45°方向的對角線(線段203-206)與中間矩形B沿矩形A長邊方向的中心線(線段207)共同組成了矩形的內軸線。
圖20所示為一矩形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖。該屋蓋體系包含相互平行的上、下兩層。多個斜桿的上、下端點確定了整個屋蓋體系的上、下層各節(jié)點位置。這些斜桿包含有(1)分別沿縱、橫向(與矩形長、短邊平行的方向，以下同)交錯排列分布的第一、第二斜桿，第一斜桿沿上層節(jié)點向外指向下層節(jié)點，第二斜桿沿上層節(jié)點向內指向下層節(jié)點；(2)沿矩形四周分布的周邊斜桿；(3)沿內軸線方向分布的軸向斜桿。
多個索上端點連接斜桿的上層端點，下端點連接相鄰斜桿的下層端點。這些索包含有(1)沿縱、橫向交錯排列分布的第一、第二層間索。連接相鄰第一、第二斜桿的上、下層端點，或連接第一、第二斜桿與相鄰周邊斜桿、軸向斜桿的上、下層端點，第一層間索沿上層節(jié)點向外指向下層節(jié)點，第二層間索沿上層節(jié)點向內指向下層節(jié)點；(2)沿矩形四周分布的周邊斜索，連接周邊斜桿的相鄰內端點；(3)沿內軸線方向分布的軸向斜索，連接軸向斜桿的相鄰外端點；(4)連接周邊斜桿相鄰外端點的垂直索及連接軸向斜桿相鄰內端點的垂直索。
在屋蓋體系的上、下層內，分別包含內軸線方向的壓桿、矩形四周壓力邊及網狀索。網狀索包含有(1)連接相鄰第一斜桿與第二斜桿的索；(2)連接相鄰第一斜桿與周邊斜桿的索；(3)連接相鄰第二斜桿與周邊斜桿的索；(4)連接相鄰第一斜桿與軸向斜桿的索；(5)連接相鄰第二斜桿與軸向斜桿的索；(6)連接相鄰周邊斜桿的索；(7)連接相鄰軸向斜桿的索。
在本實施例中，沿內軸線分布的軸向斜桿及其相關索、桿構成連續(xù)受壓的中心結構，沿矩形四周分布的周邊斜桿及其相關的索、桿構成連續(xù)受壓的邊緣結構，而多組不連續(xù)的斜桿和連續(xù)的索在它們之間的布置形式與前述實施例是類似的，只是各組斜桿是沿平行于矩形長、短邊的方向排列的。
圖21所示為一中空矩形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖。內矩形四個角的點與對應外矩形四個角的點的連線，組成了屋蓋體系的對角線。
該屋蓋體系包含相互平行的上、下兩層。多個斜桿的上、下端點確定了整個屋蓋體系的上、下層各節(jié)點位置。這些斜桿包含有(1)沿縱、橫向交錯排列分布的第一、第二斜桿；第一斜桿沿上層節(jié)點向外指向下層節(jié)點，第二斜桿沿上層節(jié)點向內指向下層節(jié)點；(2)沿內矩形四周分布的內周邊斜桿；(3)沿外矩形四周分布的外周邊斜桿；(4)沿對角線方向分布的對角斜桿。
多個索上端點連接斜桿的上層端點，下端點連接相鄰斜桿的下層端點。這些索包含有(1)沿縱、橫向交錯排列分布的第一、第二層間索，連接相鄰第一、第二斜桿的上、下層端點，或連接相鄰第一、第二斜桿與內周邊斜桿(或外周邊斜桿、對角斜桿)的上、下層端點，第一層間索沿上層節(jié)點向外指向下層節(jié)點，第二層間索沿上層節(jié)點向內指向下層節(jié)點；(2)沿內矩形四周分布的內周邊斜索，連接相鄰內周邊斜桿的外端點；(3)沿外矩形四周分布的外周邊斜索，連接相鄰外周邊斜桿的內端點；(4)沿對角線分布的對角斜索，連接相鄰對角斜桿的外端點；(5)連接相鄰內周邊斜桿、外周邊斜桿及對角斜桿的垂直索。
在屋蓋體系的上、下層內，分別包含對角線方向壓桿、內矩形壓力邊、外矩形壓力邊及網狀索。這些網狀索包含有(1)連接相鄰第一斜桿與第二斜桿的索；(2)連接相鄰第一斜桿與內周邊斜桿、外周邊斜桿的索；(3)連接相鄰第二斜桿與內周邊斜桿、外周邊斜桿的索；(4)連接相鄰第一斜桿與對角斜桿的索；(5)連接相鄰第二斜桿與對角斜桿的索；(6)連接相鄰內周邊斜桿的索；(7)連接相鄰外周邊斜桿的索；(8)連接相鄰對角斜桿的索。
圖22所示為一正方形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖。該結構布置方法與圖20所示屋蓋體系相同，只是將圖20所示矩形的長、短邊設為長度相等。
圖23所示為一中空正方形平面雙層索-桿屋蓋體系的立體軸測圖。該結構布置方法與圖2 1所示屋蓋體系相同，只是將圖21所示中空矩形的長、短邊設為長度相等。
圖24所示為一雙層索-桿拱形結構的立體軸測圖。其平面投影為一長條矩形。該拱形結構包含相互平行的上、下兩層。多個斜桿的上、下端點確定了拱形結構的上、下層各節(jié)點位置，這些斜桿包含有(1)沿拱長方向交錯排列分布的多組第一、第二斜桿，第一斜桿沿上層節(jié)點向外指向下層節(jié)點，第二斜桿沿上層節(jié)點向內指向下層節(jié)點；(2)沿矩形四周分布的周邊斜桿；(3)沿拱的中軸線方向分布的中心斜桿。
多個索上端點連接斜桿的上層端點，下端點連接相鄰斜桿的下層端點。這些索包含有(1)沿矩形四周分布的周邊斜索，連接相鄰周邊斜桿的內端點；(2)連接相鄰周邊斜桿的垂直索；(3)連接第一、第二斜桿與相鄰中心斜桿的垂直索。
在上、下層內，分別包含矩形四周壓力邊及分布在矩形四周壓力邊之內的網狀索。這些索包含有(1)連接相鄰第一斜桿與第二斜桿的索；(2)連接相鄰第一斜桿與周邊斜桿的索；(3)連接相鄰第二斜桿與周邊斜桿的索；(4)連接相鄰第一斜桿與中心斜桿的索；(5)連接相鄰第二斜桿與中心斜桿的索；(6)連接相鄰周邊斜桿的索。
上面詳細描述和圖示了本實用新型的雙層索-桿屋蓋體系的多個較佳的實施例，但應予理解的是，本實用新型并不局限于上述所述和所示的具體形式，本領域的技術人員在閱讀了本說明書和附圖之后，可以按照具體工程的需要作出許多的變化和修改，這些變化和修改均落入本實用新型的保護范圍之內。
例如，本實用新型的雙層索-桿屋蓋體系的厚度可視具體結構形式而定，并且厚度可變。屋蓋體系的上、下兩層采用平面或曲面形式。曲面可為規(guī)則曲面或不規(guī)則曲面，可為凸曲面或凹曲面。該屋蓋體系的平面投影可為橢圓形、圓形及其它非圓形平面，也可為四邊形及其它多邊形平面。結構可整體閉合，可在中部大開孔，也可由單榀組成多榀屋蓋體系。這些變化形式，均可通過調節(jié)斜桿長度和斜度、各組斜桿的數量和間隔、各組斜桿的排布方向以及中心和邊緣結構的布置來實現。如，盡管本實用新型的實施例中是沿徑向或垂直于邊緣結構排布的，但根據具體結構平面形式的需要，也可以不是沿徑向或垂直于邊緣結構排布的。
權利要求1.一種雙層索-桿屋蓋體系，該體系包括連續(xù)受壓的中心結構；連續(xù)受壓的邊緣結構；從中心結構至邊緣結構各沿一第一方向設置的多組第一斜桿(15，115)和各沿一第二方向設置的多組第二斜桿(16，116)，其中，所述第一斜桿(15，115)的內端點位于上層，外端點位于下層；所述第二斜桿(16，116)的內端點位于下層，外端點位于上層；各組第一斜桿包括至少一根第一斜桿，每組中的第一斜桿互不相連，最內側的第一斜桿連接于中心結構，最外側的第一斜桿連接于邊緣結構；各組第二斜桿包括至少一根第二斜桿，每組中的第二斜桿互不相連，最內側的第二斜桿連接于中心結構，最外側的第二斜桿連接于邊緣結構；各組第一斜桿的第一方向和第二斜桿的第二方向在中心結構與邊緣結構之間互不相交；各組第一斜桿和第二斜桿交錯布置；在第一和第二斜桿之間進行連接的索(23，24，35，36，41，42；123，124，135，136，141，142)，包括第一層間索(23，123)，連接各第一斜桿的內端點與同組中內側相鄰的第一斜桿的外端點；第二層間索(24，124)，連接各第二斜桿的內端點與同組中內側相鄰的第二斜桿的外端點；第一上層索(35，135)，連接各第一斜桿的內端點與橫向相鄰的第二斜桿的外端點；第二上層索(36，136)，連接各第一斜桿的內端點與所述橫向相鄰的第二斜桿的同組外側相鄰的第二斜桿的外端點；第一下層索(41，141)，連接各第二斜桿的內端點與橫向相鄰的第一斜桿的外端點；第二下層索(42，142)，連接各第二斜桿的內端點與所述橫向相鄰的第一斜桿的同組外側相鄰的第一斜桿的外端點。
2.如權利要求1所述的雙層索-桿屋蓋體系，其特征在于，所述邊緣結構包括一向內懸伸的索-桿結構，所述索-桿結構包括上層壓力環(huán)(8，108)；下層壓力環(huán)(11，111)；多對第一成對斜桿(21，121)，每對斜桿在內端點處相交，所形成的相交節(jié)點(13g)位于上層且處于上層壓力環(huán)的內側，而所述成對斜桿的外端點分別連接至下層壓力環(huán)，各第一成對斜桿沿一相應的第一斜桿組的第一方向布置；多對第二成對斜桿(22，122)，每對斜桿在內端點處相交，所形成的相交節(jié)點(14h)位于下層且處于下層壓力環(huán)的內側，而所述成對斜桿的外端點分別連接至上層壓力環(huán)，各第二成對斜桿沿一相應的第二斜桿組的第二方向布置，與所述第一成對斜桿交錯設置；連接各第一成對斜桿的內端點與相應第一斜桿組中最外側斜桿的外端點的層間索(23′，123′)；連接各第二成對斜桿的內端點與相應第二斜桿組中最外側斜桿的外端點的層間索(24′，124′)；連接各相鄰的第一成對斜桿和第二成對斜桿的內端點的層間索(27，127)；連接各第一成對斜桿中的斜桿的外端點與相鄰的第二成對斜桿中的相鄰斜桿的外端點的層間索(30，130)；連接各第一成對斜桿的內端點與相鄰的第二成對斜桿中的相鄰斜桿的外端點的上層索(33，133)；連接各第二成對斜桿的內端點與相鄰的第一成對斜桿中的相鄰斜桿的外端點的下層索(39，139)；連接各第二成對斜桿中的斜桿的外端點與相鄰的第一斜桿組中最外側斜桿的內端點的上層索(35″，135″)；連接各第一成對斜桿中的斜桿的外端點與相鄰的第二斜桿組中最外側斜桿的內端點的下層索(41″，141″)。
3.如權利要求2所述的雙層索-桿屋蓋體系，其特征在于，所述中心結構包括一向外懸伸的索-桿結構，所述向外懸伸的索-桿結構包括上層壓力環(huán)(7，107)；下層壓力環(huán)(10，110)；多對第一成對斜桿(19，119)，每對斜桿在外端點處相交，所形成的相交節(jié)點(14f)位于下層且處于下層壓力環(huán)的外側，而所述成對斜桿的內端點分別連接至上層壓力環(huán)，各第一成對斜桿沿一相應的第一斜桿組的第一方向布置；多對第二成對斜桿(20，120)，每對斜桿在外端點處相交，所形成的相交節(jié)點(13f)位于上層且處于上層壓力環(huán)的外側，而所述成對斜桿的內端點分別連接至下層壓力環(huán)，各第二成對斜桿沿一相應的第二斜桿組的第二方向布置，與所述第一成對斜桿交錯設置；連接各第一成對斜桿的外端點與相應第一斜桿組中最內側斜桿的內端點的層間索(23*′，123*′)；連接各第二成對斜桿的外端點與相應第二斜桿組中最內側斜桿的內端點的層間索(24*′，124*′)；連接各相鄰的第一成對斜桿和第二成對斜桿的外端點的層間索(26，126)；連接各第一成對斜桿中的斜桿的內端點與相鄰的第二成對斜桿中的相鄰斜桿的內端點的層間索(29，129)；連接各第二成對斜桿的外端點與相鄰的第一成對斜桿中的相鄰斜桿的內端點的上層索(32，132)；連接各第一成對斜桿的外端點與相鄰的第二成對斜桿中的相鄰斜桿的內端點的下層索(38，138)；連接各第一成對斜桿中的斜桿的內端點與相鄰第二斜桿組中最內側斜桿的外端點的上層索(35′，135′)；連接各第二成對斜桿中的斜桿的內端點與相鄰第一斜桿組中最內側斜桿的外端點的下層索(41′，141′)。
4.如權利要求2或3所述的雙層索-桿屋蓋體系，其特征在于，所述上層和下層壓力環(huán)由多根壓桿首尾連接而成，且壓桿兩端設置在第一斜桿、第二斜桿、以及第一和第二成對斜桿與壓力環(huán)連接的節(jié)點處。
5.如權利要求3所述的雙層索-桿屋蓋體系，其特征在于，所述中心結構還包括另一向內懸伸的索-桿結構，該結構與所述向外懸伸的索-桿結構共用上層壓力環(huán)(7)和下層壓力環(huán)(10)；布置在所述另一向內懸伸索-桿結構內側的連續(xù)受壓的索-桿結構。
6.如權利要求3所述的雙層索-桿屋蓋體系，其特征在于，還包括位于中心結構與邊緣結構之間、橫向于各組第一斜桿和各組第二斜桿布置的至少一道連續(xù)受壓的結構，所述連續(xù)受壓的結構包括共用上層壓力環(huán)和下層壓力環(huán)的一向內懸伸的索-桿結構和一向外懸伸的索-桿結構，并通過索或直接與各組第一斜桿和第二斜桿相連。
7.如權利要求1、2、3或5所述的雙層索-桿屋蓋體系，其特征在于，所述屋蓋體系的平面投影圖呈圓形或橢圓形，所述各組第一斜桿的第一方向和所述各組第二斜桿的第二方向為所述圓形或橢圓形的徑向。
8.如權利要求1、2或3所述的雙層索-桿屋蓋體系，其特征在于，所述屋蓋體系的平面投影圖呈圓環(huán)形或橢圓環(huán)形，所述各組第一斜桿的第一方向和所述各組第二斜桿的第二方向為所述圓環(huán)形或橢圓環(huán)形的徑向。
9.如權利要求1、2或3所述的雙層索-桿屋蓋體系，其特征在于，所述屋蓋體系的平面投影圖呈矩形或中空矩形，且所述中心結構包括沿矩形對角線延伸的對角結構，所述各組第一斜桿的第一方向和所述各組第二斜桿的第二方向分別垂直于矩形兩組相對的邊。
10.如權利要求1或2所述的雙層索-桿屋蓋體系，其特征在于，所述屋蓋體系的平面投影圖呈長條矩形，所述各組第一斜桿和各組第二斜桿僅包括一根斜桿，所述中心結構包括鋸齒形連續(xù)分布的多根中心斜桿，連接相鄰的中心斜桿和第一斜桿的索以及連接相鄰的中心斜桿和第二斜桿的索。
專利摘要本實用新型提供一種雙層索－桿屋蓋體系，該體系包括連續(xù)受壓的中心結構、連續(xù)受壓的邊緣結構、以及從中心結構至邊緣結構各沿一第一方向設置的多組第一斜桿和各沿一第二方向設置的多組第二斜桿。所述第一斜桿的內端點位于上層，外端點位于下層。所述第二斜桿的內端點位于下層，外端點位于上層。斜桿彼此不連續(xù)地布置。各組第一斜桿和第二斜桿交錯布置。在第一和第二斜桿之間有連續(xù)設置的索。屋蓋體系布置靈活，可整體閉合，可在中部大開孔，也可由單榀組成多榀屋蓋體系，適用于各種場館的大跨度空間結構的建筑。該體系可全部采用拉索與壓桿，造型新穎，用材節(jié)省，受力合理，構件制作方便，易于施工安裝，具有很好的經濟實用性。
文檔編號E04B7/14GK2926362SQ20062004092
公開日2007年7月25日 申請日期2006年4月10日 優(yōu)先權日2006年4月10日
發(fā)明者張莉 申請人:薛貴寶