本發(fā)明公開了一種游牧式輕型吊裝帶穹頂結(jié)構(gòu)，屬于土木工程的空間結(jié)構(gòu)技術領域。

背景技術：

索穹頂結(jié)構(gòu)作為空間結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)類型之一，具有跨度大、自重輕、材料強度利用充分、結(jié)構(gòu)預制裝配化程度高、現(xiàn)場施工高效環(huán)保等優(yōu)點，已經(jīng)在實際工程領域獲得大量應用。在抗災搶險、部隊野外作戰(zhàn)等領域，往往需要在野外搭建大規(guī)模的簡易帳篷，以滿足住宿、物資堆放、野外醫(yī)院、作戰(zhàn)指揮等功能需要。目前簡易帳篷所能搭建的室內(nèi)空間大小有限，越來越難以滿足臨時避難場所、野戰(zhàn)醫(yī)院等的需要，因此如何在野外快速高效地搭建大跨空間結(jié)構(gòu)形成較大室內(nèi)空間是一個符合實際需求、亟待解決的關鍵性技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決了常規(guī)索穹頂結(jié)構(gòu)無法在野外快速安裝成形、施工復雜的問題，提出了一種新型游牧式張力結(jié)構(gòu)——游牧式輕型吊裝帶穹頂結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)既具有傳統(tǒng)索穹頂空間跨度大的優(yōu)點，同時具有運輸方便、快速拆裝、現(xiàn)場高效施工等優(yōu)點，可在較短時間內(nèi)營造適合各種生產(chǎn)生活的大跨度空間。

本發(fā)明公開了一種游牧式輕型吊裝帶穹頂結(jié)構(gòu)，包括外周受壓桁架和吊裝帶穹頂；所述外周受壓桁架環(huán)繞支撐吊裝帶穹頂?shù)乃闹?；所述吊裝帶穹頂包括吊裝帶環(huán)索、吊裝帶脊索、吊裝帶斜索和撐桿；所述吊裝帶脊索的兩端分別連接外周受壓桁架和中心撐桿，多根吊裝帶脊索于穹頂?shù)闹行奶幗徊鎱R合，形成整個穹頂?shù)捻斆?；所述吊裝帶環(huán)索由內(nèi)而外設置若干圈，每圈吊裝帶環(huán)索上設置若干撐桿；；所述撐桿的頂端連接吊裝帶脊索和相鄰內(nèi)圈吊裝帶斜索，撐桿的底端連接吊裝帶環(huán)索和相鄰外圈吊裝帶斜索；相鄰的兩環(huán)吊裝帶環(huán)索上位置對應的兩根撐桿之間通過吊裝帶斜索連接；所述吊裝帶斜索通過兩端耳板節(jié)點分別連接相鄰兩圈撐桿的上端和下端。本發(fā)明吊裝帶穹頂結(jié)構(gòu)通過張拉吊裝帶斜索在吊裝帶脊索、吊裝帶斜索、吊裝帶環(huán)索、鋁合金撐桿中都建立起預張力，形成具有一定剛 度的自平衡結(jié)構(gòu)體系。所有吊裝帶兩端使用預制帶耳板的鋼板夾住形成端節(jié)點，通過螺栓連接使鋼板和吊裝帶夾緊。

優(yōu)選的，所述吊裝帶斜索、撐桿、吊裝帶脊索、吊裝帶環(huán)索之間均采用叉耳式節(jié)點連接。

作為優(yōu)選，所述撐桿的材料選用為鋁合金。鋁合金自重輕、強度高、具有較好的防腐性能，能夠有效減小結(jié)構(gòu)的自重，方便于結(jié)構(gòu)的拆裝和運輸。

優(yōu)選的，吊裝帶采用合成纖維吊裝帶。合成纖維吊裝帶具有強度高、耐磨損、抗氧化、抗紫外線等優(yōu)點，同時質(zhì)地柔軟、不導電、無腐蝕，廣泛應用于交通運輸、建筑施工等領域。由于自重較輕，施工方便，可采用無支架提升的施工方法。

優(yōu)選的，外周受壓桁架由盤扣式鋼管腳手架搭設而成。所搭建腳手架在穹頂結(jié)構(gòu)外圍形成外圈受壓鋼桁架，同時作為豎向支撐體系承重整個結(jié)構(gòu)；穹頂結(jié)構(gòu)預應力構(gòu)件采用合成纖維吊裝帶，自重較鋼絲束拉索輕，施工方便，可采用無支架提升的施工方法。因此便于快速裝拆施工，并可轉(zhuǎn)運，重復使用，可作為游牧式臨時結(jié)構(gòu)構(gòu)筑大跨度內(nèi)部空間。

有益效果：本發(fā)明提供的游牧式輕型吊裝帶穹頂結(jié)構(gòu)，是采用吊裝帶和鋁合金撐桿作為預應力構(gòu)件，同時用盤扣式腳手架搭建起穹頂外周受壓桁架和支撐結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)采用預制裝配式體系，能夠?qū)崿F(xiàn)快速拆裝、反復利用、綠色環(huán)保、高效施工；結(jié)構(gòu)主體構(gòu)件采用鋁合金和吊裝帶，使得構(gòu)件輕質(zhì)耐久；通過采用盤扣式腳手架作為外周受壓桁架和支撐體系，使得本結(jié)構(gòu)能夠在野外快速形成大型的室內(nèi)空間，對于搶險救災、野外臨時避難場所、野戰(zhàn)醫(yī)院等方面有極大的益處。

附圖說明：

圖1為游牧式輕型吊裝帶穹頂結(jié)構(gòu)的三維圖。

圖2為吊裝帶端節(jié)點三維示意圖。

圖3為撐桿下節(jié)點三維示意圖。

圖4為撐桿上節(jié)點三維示意圖。

圖5為穹頂支座節(jié)點示意圖。

其中：1-吊裝帶環(huán)索，2-吊裝帶脊索，3-吊裝帶斜索，4-鋁合金撐桿，5-盤扣式腳手架，6-吊裝帶端節(jié)點金屬蓋板，7-耳板，8-高強螺栓，9-銷軸，10-撐桿下節(jié)點，11-吊裝帶，12-吊裝帶脊索索夾，13-穹頂支座端節(jié)點，14-插銷。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進一步陳述。

如圖1所示，包括外周受壓桁架和吊裝帶穹頂；

所述外周受壓桁架的平面投影呈正多邊形，外周受壓桁架環(huán)繞支撐吊裝帶穹頂?shù)乃闹埽?/p>

所述吊裝帶穹頂包括吊裝帶環(huán)索1、吊裝帶脊索2、吊裝帶斜索3和撐桿4；

所述吊裝帶脊索2的兩端分別連接外周受壓桁架和中心撐桿，多根吊裝帶脊索2于穹頂?shù)闹行奶幗徊鎱R合，形成整個穹頂?shù)捻斆妫?/p>

所述吊裝帶環(huán)索1由內(nèi)而外設置若干圈，每圈吊裝帶環(huán)索1上設置若干撐桿4；

所述撐桿4的頂端連接吊裝帶脊索2和相鄰內(nèi)圈吊裝帶斜索，撐桿4的底端連接吊裝帶環(huán)索1和相鄰外圈吊裝帶斜索；相鄰的兩環(huán)吊裝帶環(huán)索1上位置對應的兩根撐桿4之間通過吊裝帶斜索3連接；

所述吊裝帶斜索3通過兩端耳板節(jié)點分別連接相鄰兩圈撐桿4的上端和下端。

如圖2-5所示，吊裝帶11的兩端處均設置耳板節(jié)點用于相互連接，該耳板節(jié)點包括吊裝帶端節(jié)點金屬蓋板6和耳板7，吊裝帶端節(jié)點金屬蓋板6一端插入吊裝帶的端部，另一端插入耳板7，然后，通過高強螺栓8擰緊，將吊裝帶、吊裝帶端節(jié)點金屬蓋板6和耳板7連為一體。

撐桿4的底部處為撐桿下節(jié)點10，吊裝帶11的耳板7通過銷軸9與撐桿下節(jié)點10連接。

撐桿4的上節(jié)點和吊裝帶斜索3的上端均與吊裝帶脊索2通過吊裝帶索夾12鉸接；所述吊裝帶斜索3通過兩端耳板節(jié)點分別連接相鄰兩環(huán)撐桿4的上端和下端。

吊裝帶11的耳板節(jié)點與穹頂支座端節(jié)點13通過銷軸9連接，穹頂支座端節(jié)點13通過插銷14連接腳手架5。

由于所述吊裝帶穹頂結(jié)構(gòu)所有構(gòu)件均采用預制構(gòu)件，可以實現(xiàn)現(xiàn)場快速裝配成形，構(gòu)件之間均采用叉耳式節(jié)點通過銷軸進行連接。因此，能實現(xiàn)快速拆裝，便于任何地方使用。

本發(fā)明設計和施工的基本步驟：

1)吊裝帶穹頂結(jié)構(gòu)設計

(1)首先確定吊裝帶穹頂結(jié)構(gòu)的幾何拓撲關系，以及支座約束條件，根據(jù)其跨越能力初步確定構(gòu)件基本尺寸；

(2)基于吊裝帶穹頂結(jié)構(gòu)，進行結(jié)構(gòu)找形和找力分析，初步確定結(jié)構(gòu)位形、預應力以及構(gòu)件的材質(zhì)和規(guī)格；

(3)按臨時結(jié)構(gòu)進行極限承載力分析、正常使用極限狀態(tài)分析及其它必要分析；

(4)根據(jù)分析結(jié)構(gòu)，調(diào)整和優(yōu)化結(jié)構(gòu)各項參數(shù)，包括構(gòu)件的截面尺寸，吊裝帶的規(guī)格等。

(5)結(jié)構(gòu)設計完成以后進行各個構(gòu)件和節(jié)點的詳細設計并且交付工廠加工制造。

2)游牧式輕型吊裝帶穹頂結(jié)構(gòu)施工

(1)將所有構(gòu)件從倉庫運輸至建造位置后分類擺放整齊，簡單平整場地并且進行施工放線等前期準備；

(2)根據(jù)設計尺寸搭建外圍腳手架至設計標高，在設計標高進行吊裝帶穹頂?shù)难b配工作；

通過張拉吊裝帶斜索將結(jié)構(gòu)整體提升后，張拉吊裝帶斜索至目標狀態(tài)。