專利名稱：一種膜型網(wǎng)殼子結(jié)構(gòu)圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及建筑業(yè)空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的膜型網(wǎng)殼子結(jié)構(gòu)圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
雙層圓柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是目前大跨度空間結(jié)構(gòu)中應(yīng)用比較廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式，但 這種結(jié)構(gòu)隨著跨度的進(jìn)一步增大會(huì)出現(xiàn)一些不可避免的問題，如網(wǎng)格較小、桿件較短時(shí)，結(jié) 構(gòu)會(huì)因厚跨比太小而易導(dǎo)致整體失穩(wěn)；而網(wǎng)格較大、桿件過長(zhǎng)時(shí)，因內(nèi)力過大而易導(dǎo)致壓桿 失穩(wěn)，以及由此而引起的用鋼量增大等。本人發(fā)明的平板網(wǎng)架子結(jié)構(gòu)圓柱面交叉立體桁架 系巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)突破了桿件大內(nèi)力及壓桿穩(wěn)定與結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的限制，能有效地實(shí)現(xiàn)向超 大跨度的發(fā)展，但這種結(jié)構(gòu)采用雙層平板網(wǎng)架子結(jié)構(gòu)，子結(jié)構(gòu)網(wǎng)格尺寸較小，桿件與節(jié)點(diǎn)相 對(duì)比較多，加工制作工作量較大，而且子結(jié)構(gòu)邊界網(wǎng)格尺寸與主體結(jié)構(gòu)立體桁架上弦網(wǎng)格 尺寸不相等，使得子結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)兩者間的連接構(gòu)造較為復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種超大跨度的單層膜型網(wǎng) 殼子結(jié)構(gòu)圓柱面交叉立體桁架系巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。以實(shí)現(xiàn)有效突破桿件大內(nèi)力及壓桿穩(wěn)定與 結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的限制，同時(shí)簡(jiǎn)化構(gòu)造，進(jìn)一步減少用鋼量、降低工程造價(jià)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是包括主體結(jié)構(gòu)和布置于主體結(jié)構(gòu)中的子結(jié)構(gòu)兩級(jí)，所 述主體結(jié)構(gòu)是一種由橫向與縱向立體桁架交叉構(gòu)成的圓柱面型大網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述子結(jié)構(gòu)為單層膜型網(wǎng)殼，所述單層膜型網(wǎng)殼子結(jié)構(gòu)的曲面是按照殼中只存在相互正交 的兩個(gè)主壓應(yīng)力、且各處的主壓應(yīng)力均相同、由薄膜理論求得曲面方程而成型的。所述膜型 網(wǎng)殼子結(jié)構(gòu)由一組相互正交的桿件與布置于正交桿之間的斜桿構(gòu)成，所述正交桿件承受殼 內(nèi)主壓應(yīng)力，正交桿件之間的斜桿主要提高正交桿件的剛度與穩(wěn)定性，各桿件之間通過焊 接空心球節(jié)點(diǎn)連接。所述子結(jié)構(gòu)下口邊界為一閉合的四邊形平面，以周邊點(diǎn)支承的方式內(nèi) 嵌于主體結(jié)構(gòu)大網(wǎng)格中，形成一種大網(wǎng)格套小網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)形式。所述單層膜型網(wǎng)殼子結(jié)構(gòu)邊界網(wǎng)格尺寸與所述立體桁架上弦小網(wǎng)格尺寸相等，使 得子結(jié)構(gòu)邊界與主體結(jié)構(gòu)立體桁架上弦交界處沒有桿件重疊，大大簡(jiǎn)化了子結(jié)構(gòu)與主體結(jié) 構(gòu)兩者之間的連接構(gòu)造，子結(jié)構(gòu)以周邊點(diǎn)支承的方式內(nèi)嵌于主體結(jié)構(gòu)大網(wǎng)格中，保證了子 結(jié)構(gòu)的邊界約束及其承載力。所述立體桁架由兩根平行上弦桿、一根下弦桿、上下弦桿之間的腹桿及兩上弦桿 之間的橫桿與斜撐桿組成，所述立體桁架斷面為三角形，上弦為四邊形小網(wǎng)格，所述斜撐桿 位于上弦四邊形小網(wǎng)格內(nèi)，以保持上弦四邊形小網(wǎng)格的穩(wěn)定性。所述立體桁架內(nèi)腹桿、橫桿 與斜撐桿均采用相貫節(jié)點(diǎn)直接焊在上下弦桿上。所述縱、橫兩向立體桁架通過焊接空心球節(jié)點(diǎn)連接，每個(gè)交叉區(qū)包括四個(gè)上弦節(jié) 點(diǎn)和一個(gè)下弦節(jié)點(diǎn)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型的單層膜型網(wǎng)殼子結(jié)構(gòu)外形光滑，構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，子結(jié)構(gòu)下口邊界為一閉合的四邊形平面，能很好地封閉主體結(jié)構(gòu)的四邊形大網(wǎng)格，其子結(jié) 構(gòu)邊界網(wǎng)格尺寸與立體桁架上弦小網(wǎng)格尺寸相等，使得子結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)能很好地配合， 也大大簡(jiǎn)化了兩者之間的連接構(gòu)造，減少了加工制作工作量；子結(jié)構(gòu)內(nèi)部桿件主要承受軸 向壓力，能充分發(fā)揮材料的性能，和平板網(wǎng)架子結(jié)構(gòu)相比，子結(jié)構(gòu)采用單層形式，使得桿件 和節(jié)點(diǎn)的數(shù)量大幅度減少，進(jìn)一步減少了結(jié)構(gòu)用鋼量，降低了工程造價(jià)；整個(gè)結(jié)構(gòu)的載荷由 相對(duì)比較稀疏而宏大的主體結(jié)構(gòu)承擔(dān)，每個(gè)子結(jié)構(gòu)基本只承擔(dān)相應(yīng)大網(wǎng)格范圍內(nèi)的荷載， 因而子結(jié)構(gòu)內(nèi)部桿件基本可按構(gòu)造要求配置?？蛇m用于150 200m的超大跨度空間網(wǎng)殼 屋蓋結(jié)構(gòu)。這種大網(wǎng)格套小網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)形式，能有效地克服壓桿失穩(wěn)的問題，可大幅度提高 結(jié)構(gòu)的整體剛度與穩(wěn)定性、避免壓桿失穩(wěn)。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A-A剖視圖；圖3為單層膜型網(wǎng)殼子結(jié)構(gòu)構(gòu)成示意圖；圖4為三角形截面立體桁架梁示意圖；圖5為圖4的A-A剖視圖；圖6為子結(jié)構(gòu)以周邊點(diǎn)支承方式內(nèi)嵌于大網(wǎng)格示意圖；圖7為圖6的A-A剖視圖；圖8為立體桁架交叉區(qū)構(gòu)造示意圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖整個(gè)結(jié)構(gòu)由主體結(jié)構(gòu)I和布置于主體結(jié)構(gòu)中的子結(jié)構(gòu)II兩級(jí)構(gòu)成，結(jié)構(gòu)內(nèi)部各桿 均為圓鋼管，所述主體結(jié)構(gòu)是一種由橫向立體桁架1與縱向立體桁架2交叉構(gòu)成的圓柱面 大網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其四邊形大網(wǎng)格3的尺寸為10 30m，所述子結(jié)構(gòu)為普通單層膜型網(wǎng)殼，內(nèi)嵌 于四邊形大網(wǎng)格3中，形成一種大網(wǎng)格套小網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)形式，整個(gè)結(jié)構(gòu)的載荷由相對(duì)比較 稀疏而宏大的主體結(jié)構(gòu)承擔(dān)，子結(jié)構(gòu)基本只承擔(dān)相應(yīng)大網(wǎng)格范圍內(nèi)的荷載。所述單層膜型網(wǎng)殼子結(jié)構(gòu)II的曲面是按照殼中只存在相互正交的兩個(gè)主壓應(yīng) 力、且各處的主壓應(yīng)力均相同、由薄膜理論求得曲面方程而成型的。子結(jié)構(gòu)外形光滑、接近 球面，且下口邊界4為一閉合的四邊形平面，能很好地封閉主體結(jié)構(gòu)的四邊形大網(wǎng)格3 ；所 述子結(jié)構(gòu)由一組相互正交的桿件5和布置于正交桿5之間的斜桿6構(gòu)成，所述正交桿件5 承受殼內(nèi)主壓應(yīng)力，正交桿件之間的斜桿6主要提高正交桿件的剛度與穩(wěn)定性，各桿件之 間通過焊接空心球節(jié)點(diǎn)7連接。所述立體桁架1與2均由兩根平行上弦桿8、一根下弦桿9、上下弦桿之間的腹桿 10及兩上弦桿之間的橫桿11與斜撐桿12組成；所述立體桁架斷面為三角形；所述橫桿11 與兩平行上弦桿8構(gòu)成所述立體桁架的上弦四邊形小網(wǎng)格，所述斜撐桿12位于上弦四邊形 小網(wǎng)格內(nèi)，以保持所述上弦四邊形小網(wǎng)格的穩(wěn)定性。所述上下弦桿、腹桿、橫桿與斜撐桿均 采用相貫節(jié)點(diǎn)直接焊在上下弦桿上。所述子結(jié)構(gòu)邊界網(wǎng)格尺寸a與所述立體桁架上弦小網(wǎng)格尺寸b相等，使得子結(jié)構(gòu)邊界與主體結(jié)構(gòu)立體桁架上弦交界處沒有桿件重疊，大大簡(jiǎn)化了子結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)兩者之 間的連接構(gòu)造；所述子結(jié)構(gòu)以周邊點(diǎn)支承13的方式內(nèi)嵌于主體結(jié)構(gòu)大網(wǎng)格3中，保證了子 結(jié)構(gòu)的邊界約束及其承載力。
所述橫、縱兩向立體桁架1和2通過焊接空心球節(jié)點(diǎn)連接，每個(gè)交叉區(qū)包括四個(gè)上 弦節(jié)點(diǎn)14和一個(gè)下弦節(jié)點(diǎn)15。
權(quán)利要求1.一種膜型網(wǎng)殼子結(jié)構(gòu)圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，包括主體結(jié)構(gòu)和布置于主體結(jié)構(gòu)中的子 結(jié)構(gòu)兩級(jí)，所述主體結(jié)構(gòu)是一種由橫向與縱向立體桁架交叉構(gòu)成的圓柱面型大網(wǎng)格結(jié)構(gòu)， 其特征在于，所述子結(jié)構(gòu)為單層膜型網(wǎng)殼，所述單層膜型網(wǎng)殼子結(jié)構(gòu)的曲面是按照殼中只 存在相互正交的兩個(gè)主壓應(yīng)力、且各處的主壓應(yīng)力均相同、由薄膜理論求得曲面方程而成 型的，所述子結(jié)構(gòu)由一組相互正交的桿件及布置于正交桿件之間的斜桿構(gòu)成，各桿件之間 通過焊接空心球節(jié)點(diǎn)連接，所述子結(jié)構(gòu)以周邊點(diǎn)支承的方式內(nèi)嵌于主體結(jié)構(gòu)大網(wǎng)格中，形 成一種大網(wǎng)格套小網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜型網(wǎng)殼子結(jié)構(gòu)圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述單 層膜型網(wǎng)殼子結(jié)構(gòu)邊界網(wǎng)格尺寸與所述立體桁架上弦小網(wǎng)格尺寸相等，子結(jié)構(gòu)以周邊點(diǎn)支 承的方式內(nèi)嵌于主體結(jié)構(gòu)大網(wǎng)格中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜型網(wǎng)殼子結(jié)構(gòu)圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述立 體桁架由兩根平行上弦桿、一根下弦桿、上下弦桿之間的腹桿及兩上弦桿之間的橫桿與斜 撐桿組成，所述立體桁架斷面為三角形，上弦為四邊形小網(wǎng)格，所述斜撐桿位于上弦四邊形 小網(wǎng)格內(nèi)，以保持上弦四邊形小網(wǎng)格的穩(wěn)定性，所述立體桁架內(nèi)腹桿、橫桿與斜撐桿均采用 相貫節(jié)點(diǎn)直接焊在上下弦桿上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜型網(wǎng)殼子結(jié)構(gòu)圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述縱、 橫兩向立體桁架通過焊接空心球節(jié)點(diǎn)連接，每個(gè)交叉區(qū)包括四個(gè)上弦節(jié)點(diǎn)和一個(gè)下弦節(jié) 點(diǎn)ο
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種膜型網(wǎng)殼子結(jié)構(gòu)圓柱面巨型網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。包括主體結(jié)構(gòu)(Ⅰ)和布置于主體結(jié)構(gòu)中的子結(jié)構(gòu)(Ⅱ)兩級(jí)，所述主體結(jié)構(gòu)(Ⅰ)是一種由橫向(1)與縱向立體桁架(2)交叉構(gòu)成的圓柱面型大網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述子結(jié)構(gòu)為單層膜型網(wǎng)殼，所述單層膜型網(wǎng)殼子結(jié)構(gòu)(Ⅱ)的曲面是按照殼中只存在相互正交的兩個(gè)主壓應(yīng)力、且各處的主壓應(yīng)力均相同、由薄膜理論求得曲面方程而成型的，所述子結(jié)構(gòu)由一組相互正交的桿件及布置于正交桿之間的斜桿構(gòu)成，各桿件之間通過焊接空心球節(jié)點(diǎn)連接，所述子結(jié)構(gòu)以周邊點(diǎn)支承的方式內(nèi)嵌于主體結(jié)構(gòu)大網(wǎng)格(3)中，形成一種大網(wǎng)格套小網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)形式。本實(shí)用新型能有效突破桿件大內(nèi)力及壓桿穩(wěn)定與結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的限制，簡(jiǎn)化了構(gòu)造，進(jìn)一步減少了用鋼量、降低了工程造價(jià)。
文檔編號(hào)E04B1/342GK201924495SQ20102019953
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者周緒紅, 賀擁軍 申請(qǐng)人:賀擁軍