一種索穹頂?shù)闹谱鞣椒?br> 【專利摘要】本實用新型公開一種索穹頂，包括中央壓力環(huán)、外環(huán)桁架、沿中央壓力環(huán)等角度圓周分布的若干徑向脊索、與脊索連接的斜索和撐桿、與撐桿和斜索連接的環(huán)索；安裝時搭設(shè)中央壓力環(huán)拼裝胎架，并設(shè)置兩道內(nèi)外兩道放索平臺，進(jìn)行脊索、斜索的鋪設(shè)；將中央壓力環(huán)上環(huán)與內(nèi)脊索連接，內(nèi)脊索、中脊索的連接節(jié)點上連接內(nèi)撐桿和內(nèi)斜索，同時中央壓力環(huán)下環(huán)與內(nèi)斜索連接，內(nèi)撐桿與中斜索連接，在內(nèi)撐桿和中斜索的連接節(jié)點上通過內(nèi)環(huán)索連接；施加牽引力使結(jié)構(gòu)上升一定高度，拼裝完整，直至索穹頂牽引張拉完成。本實用新型不僅減少了索系高空組裝的作業(yè)量，確保施工安全性，同時在地面進(jìn)行索系整體組裝，再進(jìn)行高空的提升與張拉，保證結(jié)構(gòu)最終成型狀態(tài)。
【專利說明】一種索穹頂
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及建筑鋼結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別與一種索穹頂及其安裝方法有關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]索穹頂技術(shù)是近現(xiàn)代世界空間結(jié)構(gòu)技術(shù)的最高成就，基于美國著名建筑師富勒先生的張拉整體(TENSEGRITY)概念。這種結(jié)構(gòu)的剛度由受拉和受壓單元之間的平衡預(yù)張力提供，在施加預(yù)張力之前，體系幾乎沒有剛度，并且初始預(yù)張力的大小對體系的外形和結(jié)構(gòu)的剛度起著決定性作用。由于張拉整體結(jié)構(gòu)體系固有的符合大自然規(guī)律的特點，并最大限度地利用了材料和截面的特性，因此可以利用少量的材料建造超大跨度建筑。目前國外發(fā)達(dá)地區(qū)已成功地運用于大型高難度空間結(jié)構(gòu)工程項目，如美國喬治亞穹頂、美國太陽海岸穹頂?shù)?，?chuàng)造了索穹頂?shù)妮x煌時代。
[0003]在國內(nèi)索穹頂結(jié)構(gòu)的施工領(lǐng)域中，尚無如此大直徑結(jié)構(gòu)的施工先例。國內(nèi)外施工經(jīng)驗以及國內(nèi)張弦穹頂結(jié)構(gòu)安裝主要方式是中央豎立塔架，先安裝內(nèi)拉環(huán)，再連接索系。這樣的安裝方法，高空操作的勞動強度大，整體結(jié)構(gòu)受力的平衡度差，因此本 申請人:針對國內(nèi)大型索穹頂安裝技術(shù)中的空白，全新設(shè)計開發(fā)出一種索穹頂及其安裝方法，本案由此產(chǎn)生。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型所提供的索穹頂結(jié)構(gòu)以及安裝方法，采用地面整體組裝，整體同步提升不需借助吊車、塔架等輔助設(shè)備，減少施工成本和工期。最主要的是沒有高空作業(yè)，保證了工人在施工中的安全。沒有了大量的高空作業(yè)，工人在施工過程中處于安全位置，同時張拉作業(yè)量減小了 2/3，降低了施工的成本。索穹頂結(jié)構(gòu)分批分級張拉技術(shù)的應(yīng)用更是改變了結(jié)構(gòu)的成型狀態(tài)，使得結(jié)構(gòu)在張拉過程中受力的平衡、對稱，保證了整個結(jié)構(gòu)的成型圓度，通過合理的張拉順序控制使結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計給定的位形。
[0005]為了達(dá)到上述效果，本實用新型通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]一種索穹頂，包括中央壓力環(huán)、外環(huán)桁架、沿中央壓力環(huán)等角度圓周分布的若干徑向脊索、與脊索連接的斜索和撐桿、與撐桿和斜索連接的環(huán)索；中央壓力環(huán)包括上環(huán)和下環(huán)，之間通過鋼材支撐固定；脊索的一端連接中央壓力環(huán)的上環(huán)，另一端連接在外環(huán)桁架上，每條脊索的由多條獨立的脊索單元連接而成，每個連接的節(jié)點下方連接獨立的斜索和撐桿；最內(nèi)側(cè)的斜索與中央壓力環(huán)的下環(huán)連接固定，相鄰兩個脊索單元連接節(jié)點的斜索和撐桿連接，所有斜索和撐桿的連接節(jié)點處通過環(huán)索連接。
[0007]所述的脊索由內(nèi)而外分成內(nèi)脊索、中脊索、外脊索三道。
[0008]所述的內(nèi)脊索、中脊索的連接節(jié)點處同時連接內(nèi)斜索和內(nèi)撐桿，中脊索、外脊索的連接節(jié)點處同時連接中斜索和外撐桿；內(nèi)斜索的另一端與中央壓力環(huán)的下環(huán)連接，內(nèi)撐桿與中斜索連接，外撐桿和外斜索連接，外斜索的另一端與外環(huán)桁架連接。
[0009]所述的脊索一共有20條。
[0010]一種索穹頂?shù)陌惭b方法，包括以下步驟:[0011]一、搭設(shè)中央壓力環(huán)拼裝胎架，并設(shè)置兩道內(nèi)外兩道放索平臺，進(jìn)行內(nèi)外環(huán)索的放索；內(nèi)脊索、中脊索、外脊索連接完成，進(jìn)行脊索、斜索的鋪設(shè)；
[0012]二、將中央壓力環(huán)上環(huán)與內(nèi)脊索連接，內(nèi)脊索、中脊索的連接節(jié)點上連接內(nèi)撐桿和內(nèi)斜索，同時中央壓力環(huán)下環(huán)與內(nèi)斜索連接，內(nèi)撐桿與中斜索連接，在內(nèi)撐桿和中斜索的連接節(jié)點上通過內(nèi)環(huán)索連接；
[0013]三、每個脊索通過施加牽引力使結(jié)構(gòu)上升，上升至一定高度后，安裝外撐桿，同時外撐桿的與外斜索連接；所有外撐桿和外斜索的連接點上通過外環(huán)索連接；
[0014]四、繼續(xù)上升，直至索穹頂牽弓I張拉完成。
[0015]其中在所述索穹頂結(jié)構(gòu)的各個組件完成前，所有的工裝均為牽引工裝，牽引工裝為每一脊索一個，張拉工裝為每一脊索兩個，當(dāng)完成索穹頂?shù)慕M裝后，外脊索上的牽引工裝轉(zhuǎn)變成張拉工裝，同時外斜索仍然為牽引工裝，外脊索張拉至中心鋼壓力環(huán)距離樓面約完成脊索體系的張拉，并固定脊索。
[0016]上述的脊索固定后，外斜索的牽引工裝轉(zhuǎn)換成張拉工裝，張拉外斜索直至索穹頂形成結(jié)構(gòu)體系，此狀態(tài)下外斜索、外脊索與環(huán)桁架耳板之間連接。
[0017]采用上述方案后，本實用新型具有諸多積極效果，實現(xiàn)了索穹頂中央壓力環(huán)的地面的拼裝，免去了原有高空原位安裝需要搭設(shè)支撐架或者滿堂腳手架的施工成本，減少高空作業(yè)量，安裝精度控制方便。
[0018]整個索穹頂結(jié)構(gòu)共有132道鋼索組成，最終從一個柔性的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成一個剛性的結(jié)構(gòu)，本實用新型精確控制張拉方式以及張拉操作，符合提升過程中的應(yīng)力，確保順利安裝。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型較佳實施例的整體示意圖；
[0020]圖2是本實用新型較佳實施例的立體狀態(tài)示意圖；
[0021]圖3是本實用新型較佳實施例中安裝過程狀態(tài)圖一；
[0022]圖4是本實用新型較佳實施例中安裝過程狀態(tài)圖二 ；
[0023]圖5是本實用新型較佳實施例中安裝過程狀態(tài)圖三；
[0024]圖6是本實用新型較佳實施例中安裝過程狀態(tài)圖四；
[0025]圖7是本實用新型較佳實施例中安裝過程狀態(tài)圖五；
[0026]圖8是本實用新型較佳實施例中安裝過程狀態(tài)圖六。
【具體實施方式】
[0027]結(jié)合說明書附圖，對本實用新型較佳實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0028]一種索穹頂，主要涉及到的部件包括有中央壓力環(huán)1、內(nèi)脊索21、中脊索22、外脊索23三個脊索單元構(gòu)成的脊索，內(nèi)斜索31、中斜索32、外斜索33，內(nèi)撐桿41、外撐桿42。
[0029]在中央壓力環(huán)I包括上下兩環(huán)，上環(huán)11直徑大于下環(huán)12直徑，兩者之間通過鋼材拼接固定。上環(huán)11和下環(huán)12外圓周都具有耳板用于與索系的連接。
[0030]本實施例中整個索穹頂規(guī)模直徑為71.2米，矢高為5.5米，圓周等間距分成20個徑向軸線，每個軸線位置布設(shè)一根脊索。內(nèi)脊索21的一端連接中央壓力環(huán)I的上環(huán)11。然后在相鄰脊索單元連接的節(jié)點上連接斜索和撐桿。在內(nèi)脊索21和中脊索22的連接節(jié)點上，連接了內(nèi)撐桿41和內(nèi)斜索31，同時內(nèi)斜索31與中央壓力環(huán)的下環(huán)12連接。在中脊索22和外脊索23的連接節(jié)點上，連接了外撐桿42和中斜索32，中斜索32與內(nèi)撐桿41連接，夕卜撐桿42與外斜索33連接，外斜索33的外端和外脊索23同時連接在外環(huán)桁架5上。
[0031]在所有內(nèi)斜索31和內(nèi)撐桿41的連接節(jié)點上連接內(nèi)環(huán)索61，在所有中斜索32和外撐桿42的連接節(jié)點上連接外環(huán)索62。
[0032]整個索穹頂工作時，首先，在地面中央搭設(shè)中央壓力環(huán)拼裝胎架，并設(shè)置兩道內(nèi)外兩道放索平臺，分別是內(nèi)平臺71和外平臺72，根據(jù)實際結(jié)構(gòu)，一般內(nèi)平臺71位于體育場地面，外平臺72設(shè)置在了圓形體育場的看臺席上。在各平臺上進(jìn)行內(nèi)外環(huán)索的放索。同時內(nèi)脊索21、中脊索22、外脊索23連接完成，根據(jù)20個徑向軸線位置排布，然后把所有斜索撐桿吊裝鋪設(shè)至各個位置上。
[0033]然后將中央壓力環(huán)上環(huán)11與內(nèi)脊索21連接，內(nèi)脊索、中脊索的連接節(jié)點上連接內(nèi)撐桿41和內(nèi)斜索31，同時中央壓力環(huán)下環(huán)12與內(nèi)斜索31連接，如圖3狀態(tài)圖所示。接著再把內(nèi)撐桿41與中斜索32連接，在內(nèi)撐桿41與中斜索32的連接節(jié)點上安裝內(nèi)環(huán)索61，如圖4所示的狀態(tài)，
[0034]接著，每個脊索通過施加牽引力使索穹頂結(jié)構(gòu)整體上升，上升至一定高度后，使得中脊索22和外脊索23連接節(jié)點的高度適合在外平臺72上安裝外撐桿42，如圖5所示。然后安裝外撐桿42，如圖6所示。接著安裝外斜索33，與外撐桿42連接，同時在該連接節(jié)點處安裝外環(huán)索62，圖7所示。
[0035]全部安裝完畢后，將所有的牽引工裝改成張拉工裝，繼續(xù)上升，直至整個索穹頂牽引張拉完成，圖8所不。
[0036]索穹頂結(jié)構(gòu)的20個軸線位置如圖2所示，20根脊索同時提升，提升時采用牽引工作。張拉時采用張拉工裝，每個點位設(shè)置2個千斤頂，共有40個千斤頂同時工作，因此控制張拉的同步是結(jié)構(gòu)受力均勻的重要措施。控制張拉同步有兩個步驟:
[0037]1、在張拉前調(diào)整脊索連接處的螺母，使螺桿露出的長度相同，即初始張拉位置相同。
[0038]2、在張拉過程中將每級的張拉力在張拉過程中再次細(xì)分為4?10小級，在每小級中盡量使千斤頂給油速度同步，在張拉完成每小級后，所有千斤頂停止給油，測量索體的伸長值。如果不同索體的伸長值不同，則在下一級張拉的時候，伸長值小的一側(cè)首先張拉出這個差值，然后另一端再給油。如此通過每一個小級停頓調(diào)整的方法來達(dá)到整體同步的效果。
[0039]3、由于索穹頂結(jié)構(gòu)均在近高空位置完成，結(jié)構(gòu)要從初始狀態(tài)到達(dá)理論設(shè)計的狀態(tài)需要進(jìn)行整體的提升，整體提升的過程需要外脊索與外斜索的提升力相互配合。到達(dá)一定高度后進(jìn)行牽引共裝與張拉工裝的轉(zhuǎn)換。
[0040]上述實施例僅用于解釋說明本實用新型的發(fā)明構(gòu)思，而非對本實用新型權(quán)利保護(hù)的限定，凡利用此構(gòu)思對本實用新型進(jìn)行非實質(zhì)性的改動，均應(yīng)落入本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種索穹頂，其特征在于:包括中央壓力環(huán)、外環(huán)桁架、沿中央壓力環(huán)等角度圓周分布的若干徑向脊索、與脊索連接的斜索和撐桿、與撐桿和斜索連接的環(huán)索；中央壓力環(huán)包括上環(huán)和下環(huán)，之間通過鋼材支撐固定；脊索的一端連接中央壓力環(huán)的上環(huán)，另一端連接在外環(huán)桁架上，每條脊索的由多條獨立的脊索單元連接而成，每個連接的節(jié)點下方連接獨立的斜索和撐桿；最內(nèi)側(cè)的斜索與中央壓力環(huán)的下環(huán)連接固定，相鄰兩個脊索單元連接節(jié)點的斜索和撐桿連接，所有斜索和撐桿的連接節(jié)點處通過環(huán)索連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種索穹頂，其特征在于:所述的脊索由內(nèi)而外分成內(nèi)脊索、中脊索、外脊索三道。
3.如權(quán)利要求2所述的一種索穹頂，其特征在于:所述的內(nèi)脊索、中脊索的連接節(jié)點處同時連接內(nèi)斜索和內(nèi)撐桿，中脊索、外脊索的連接節(jié)點處同時連接中斜索和外撐桿；內(nèi)斜索的另一端與中央壓力環(huán)的下環(huán)連接，內(nèi)撐桿與中斜索連接，外撐桿和外斜索連接，外斜索的另一端與外環(huán)桁架連接。
4.如權(quán)利要求1所述的一種索穹頂，其特征在于:所述的脊索一共有20條。
【文檔編號】E04B7/14GK203626105SQ201320758054
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】項杰, 洪國松, 孫鋒, 陳水祥, 陳紅梅, 董蘇洲, 胡洪明, 王欣, 陳雅能, 丁向榮 申請人:浙江精工鋼結(jié)構(gòu)集團(tuán)有限公司