一種索穹頂與空間鋼桁架組合的圓形罩棚的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種拉索和鋼結構組合的新型結構體系，特別是一種索穹頂與空間鋼桁架的組合結構。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的拱型空間鋼桁架結構受力清晰，因此被廣泛的應用于大跨度廠房、倉庫等工業(yè)建筑。拱型空間鋼桁架結構由于受力的需要，跨度越大，拱高越高，易造成不必要的空間浪費。同時在自重和豎向荷載的作用下，現(xiàn)有的拱型空間鋼桁架結構用鋼量相對較高，并且在落地支座處產生較大的水平推力，造成上部鋼結構及下部結構、支座造價較高，桿件較多也會造成后期防腐維護費用較高。
[0003]目前索穹頂結構在國內外已經建成多座。索穹頂結構作為一種柔性的大跨空間結構，它主要由預應力提供剛度。已有的索穹頂結構作為一種張拉結構，為了平衡內部拉力，必須設置專門的約束構件，該約束構件一般是采用受壓環(huán)梁或環(huán)桁架的方式承受內部索穹頂?shù)膹较蛳騼壤?，使外圍的脊索和斜索外端連接在固定端，與周邊的受壓環(huán)梁組成一個閉合回路。這種受壓環(huán)梁或環(huán)桁架做為約束構件往往自重較大，造成受壓環(huán)梁或環(huán)桁架的用鋼量較大，而且受壓環(huán)梁或環(huán)桁架和使用目的僅僅是為了承受索穹頂外部拉力，造成了材料浪費。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種索穹頂與空間鋼桁架組合的圓形罩棚，要解決現(xiàn)有拱型空間鋼桁架結構用鋼量較高造價較高，落地支座水平推力較大，桿件維護費較高的技術問題，還要解決現(xiàn)有的索穹頂結構的約束構件自重較大，用鋼量較大材料浪費的技術問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0006]—種索穹頂與空間鋼桁架組合的圓形罩棚，包括棚頂和主體，所述圓形罩棚為近似球缺面，棚頂為索穹頂結構，主體為空間鋼桁架結構，索穹頂結構的底端和空間鋼桁架結構的頂端固定連接。
[0007]所述空間鋼桁架結構包括至少一層的瑋向曲梁，所述瑋向曲梁為多邊形空間鋼桁架。
[0008]所述空間鋼桁架結構包括至少二層的瑋向曲梁和徑向曲柱，所述徑向曲柱連接各層瑋向曲梁，相鄰的徑向曲柱之間均通過按固定瑋度間隔設置的瑋向拉桿連接。
[0009]所述瑋向曲梁為多邊形空間鋼桁架，所述徑向曲柱為三角形空間鋼桁架，所述瑋向曲梁的第一上弦桿與徑向曲柱的第二上弦桿連接，所述瑋向曲梁的第一下弦桿與徑向曲柱的第二下弦桿連接。
[0010]所述索穹頂結構包括呈階梯狀逐層連接的三層索，由下至上分別為外索、中索和內索，每層索都至少包括徑向的脊索、瑋向的環(huán)索和斜索，相鄰兩層索之間還連接有豎向的撐桿，所述撐桿的頂端與上一層的脊索和斜索的交點連接，撐桿的底端與下一層的環(huán)索和斜索的交點連接，脊索的最外圈脊索和斜索的最外圈斜索連接。
[0011]所述外索是由外圈脊索、外圈環(huán)索和外圈斜索組成，所述中索是由中圈脊索、中圈環(huán)索和中圈斜索，所述內索是由內圈脊索、內圈環(huán)索和內圈斜索組成，其中內圈環(huán)索為上下雙層環(huán)索，分別為上層環(huán)索和下層環(huán)索，內圈脊索連接至上層環(huán)索上，內圈斜索連接至下層環(huán)索上，外索與中索之間連接有第一撐桿，中索與內索之間連接有第二撐桿，上下雙層環(huán)索之間連接有第三撐桿。
[0012]頂層的瑋向曲梁的上弦桿上連接有耳板，外圈脊索和外圈斜索的外端均通過固定在該耳板上與該瑋向曲梁連接。
[0013]所述瑋向曲梁和徑向曲柱通過弦桿間相貫焊接。
[0014]與現(xiàn)有技術相比本實用新型具有以下特點和有益效果:
[0015]本實用新型提出了一種新的圓形罩棚結構，結合了張拉結構和剛性結構的優(yōu)勢，將索穹頂結構等張拉結構向內拉力、空間鋼桁架結構向外推力結合起來，實現(xiàn)內外受力自平衡，減小拱型鋼結構受力，結構整體穩(wěn)定性更好，同時降低鋼桁架結構下部結構及支座的水平推力，減少后期防腐維護費用。
[0016]本實用新型中，空間鋼桁架結構產生徑向向外的推力作用，索穹頂結構預應力張拉和承載后，徑向脊索和斜索產生徑向向內的拉力作用。因此，通過索穹頂結構產生徑向向內的拉力，平衡空間鋼桁架結構產生徑向向外的推力，減小空間鋼桁架結構受力及對下部結構產生的推力作用，實現(xiàn)降低結構用鋼量及下部結構用量。
[0017]本實用新型中，索穹頂結構拱高比現(xiàn)有的拱型空間鋼桁架結構拱高小，可以避免造成建筑空間的浪費。同時索穹頂結構桿件數(shù)量很少，且鋼拉索一般在建筑設計使用年限不需要進行防腐維護，減少后期防腐維護費用。索穹頂結構可采用整體張拉施工，中部無施工腳手架，施工速度快。索穹頂結構上部圍護結構采用膜材自重較輕，可實現(xiàn)更大跨度拱型結構，同時可減小拱型空間鋼桁架結構產生的水平推力。
【附圖說明】

[0018]下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。
[0019]圖1是本實用新型的三維結構示意圖。
[0020]圖2是圖1的剖視結構示意圖。
[0021]圖3是圖1的俯視結構示意圖。
[0022]圖4是索穹頂結構與單層瑋向曲梁連接的三維結構示意圖。
[0023]圖5為諱向曲梁的結構不意圖。
[0024]圖6為瑋向曲梁和徑向曲柱間的空間鋼桁架連接結構示意圖。
[0025]圖7為瑋向曲梁與索穹頂結構連接的節(jié)點結構示意圖。
[0026]附圖標記:I一棚頂、1.1 一脊索、1.11 一外圈脊索、1.12—中圈脊索、1.13 —內圈脊索、1.2 —環(huán)索、1.21—外圈環(huán)索、1.22—中圈環(huán)索、1.23—內圈環(huán)索、1.23a—上層環(huán)索、1.23b—下層環(huán)索、1.3 —斜索、1.31—外圈斜索、1.32—中圈斜索、1.33—內圈斜索、1.4 一撐桿、1.41 一第一撐桿、1.42—第二撐桿、1.43—第三撐桿、2 —主體、3—瑋向曲梁、3.1—第一上弦桿、3.2 —第一下弦桿、4一徑向曲柱、4.1一第二上弦桿、4.2 —第二下弦桿、5—瑋向拉桿、6 —耳板、7 —臨時支撐胎架。
【具體實施方式】
[0027]實施例參見圖1所示，一種索穹頂與空間鋼桁架組合的圓形罩棚，包括棚頂和主體，所述圓形罩棚為近似球缺面，棚頂I為索穹頂結構，主體2為空間鋼桁架結構，索穹頂結構的底端和空間鋼桁架結構的頂端固定連接。
[0028]參見圖1-4所示，該實施例中的空間鋼桁架結構包括二層的瑋向曲梁3和徑向曲柱4，所述徑向曲柱4連接各層瑋向曲梁3，相鄰的徑向曲柱4之間均通過按固定瑋度間隔設置的瑋向拉桿5連接。
[0029]參見圖5-6所示，所述瑋向曲梁3為多邊形空間鋼桁架，所述徑向曲柱4為三角形空間鋼桁架，所述瑋向曲梁3的第一上弦桿3.1與徑向曲柱4的第二上弦桿4.1連接，所述瑋向曲梁3的第一下弦桿3.2與徑向曲柱4的第二下弦桿4.2連接?，|向曲梁3和徑向曲柱4通過弦桿間相貫焊接。
[0030]參見圖1-4所示，所述索穹頂結構包括呈階梯狀逐層連接的三層索，由下至上分別為外索、中索和內索，每層索都至少包括脊索1.1、環(huán)索1.2和斜索1.3，相鄰兩層索之間還連接有豎向的撐桿1.4，所述撐桿1.4的頂端與上一層的脊索1.1和斜索1.3的交點連接，撐桿1.4的底端與下一層的環(huán)索1.2和斜索1.3的交點連接，脊索的最外圈脊索和斜索的最外圈斜索連接。
[0031]所述外索是由外圈脊索1.11、外圈環(huán)索1.21和外圈斜索1.31組成，所述中索是由中圈脊索1.12、中圈環(huán)索1.22和中圈斜索1.32，所述內索是由內圈脊索1.13、內圈環(huán)索1.23和內圈斜索1.33組成，其中內圈環(huán)索1.23為上下雙層環(huán)索，分別為上層環(huán)索1.23a和下層環(huán)索1.23b，內圈脊索1.13連接至上層環(huán)索1.23a上，內圈斜索1.33連接至下層環(huán)索1.23b上，外索與中索之間連接有第一撐桿1.41，中索與內索之間連接有第二撐桿1.42，上下雙層環(huán)索之間連接有第三撐桿1.43。
[0032]參見圖7所示，頂層的瑋向曲梁3的上弦桿3.1上連接有耳板6，最外圈脊索即外圈脊索1.11和最外圈斜索即外圈斜索1.31的外端均通過固定在該耳板6上與該瑋向曲梁3連接。
[0033]參見圖1-7所示，這種索穹頂與空間鋼桁架組合的圓形罩棚的施工方法，施工步驟如下:
[0034]步驟一，安裝施工的臨時支撐胎架7。
[0035]步驟二，在地面進行第一榀和第二榀的徑向曲柱4的拼裝，通過吊車將兩榀徑向曲柱4的下端與下部的混凝土結構連接，兩榀徑向曲柱4的上端支撐在臨時支撐胎架7的頂部。
[0036]步驟三，在地面進行各層瑋向曲梁3的拼裝，本實施例為兩層瑋向曲梁，通過吊車將兩層瑋向曲梁3均安裝于步驟二中已安裝就位的兩榀徑向曲柱4之間，同時在徑向曲柱之間連接瑋向拉桿5。
[0037]步驟四，重復步驟二至步驟三，直至將空間鋼桁架結構全部安裝完畢。
[0038]步驟五，將索穹頂結構中的所有索桿在地面整體組裝完成，桿件包括外圈脊索1.11、外圈環(huán)索1.21、外圈斜索1.31、中圈脊索1.12、中圈環(huán)索1.22、中圈斜索1.32、內圈脊索1.13、內圈環(huán)索1.23、內圈斜索1.33、第一撐桿1.41、第二撐桿1.42和第三撐桿1.43，所述內圈環(huán)索1.23為上下雙層環(huán)索，分別為上層環(huán)索1.23a和下層環(huán)索1.23b，上下雙層環(huán)索之間連接有第三撐桿I.43，上層環(huán)索1.23a、下層環(huán)索1.23b和第三撐桿1.43三者組成頂部拉力環(huán)結構，所述內圈脊索1.13連接至上層環(huán)索1.23a上，內圈斜索1.33連接至下層環(huán)索1.23b 上。
[0039]步驟六，最外圈脊索和最外圈斜索通過耳板6與頂層的瑋向曲梁3相連接。
[0040]步驟七，通過提升張拉外圈斜索，將索穹頂結構整體張拉就位。
[0041]步驟八，拆除臨時支撐胎架7，索穹頂結構與空間鋼桁架結構組合的圓形罩棚結構施工完成。
[0042]本實用新型包括張拉結構和剛性鋼桁架結構，兩者通過頂層瑋向曲梁做為剛性約束構件進行連接。張拉結構優(yōu)選為索穹頂結構，也可以為車輻式雙層索網結構、懸索結構、單層索網結構等。剛性結構優(yōu)選為空間鋼桁架結構，也可以為鋼網架結構或其他鋼結構。
【主權項】
1.一種索穹頂與空間鋼桁架組合的圓形罩棚，包括棚頂和主體，其特征在于:所述圓形罩棚為近似球缺面，棚頂(I)為索穹頂結構，主體(2)為空間鋼桁架結構，索穹頂結構的底端和空間鋼桁架結構的頂端固定連接。2.根據(jù)權利要求1所述的索穹頂與空間鋼桁架組合的圓形罩棚，其特征在于:所述空間鋼桁架結構包括至少一層的瑋向曲梁(3)，所述瑋向曲梁(3)為多邊形空間鋼桁架。3.根據(jù)權利要求1所述的索穹頂與空間鋼桁架組合的圓形罩棚，其特征在于:所述空間鋼桁架結構包括至少二層的瑋向曲梁(3)和徑向曲柱(4)，所述徑向曲柱(4)連接各層瑋向曲梁(3)，相鄰的徑向曲柱(4)之間均通過按固定瑋度間隔設置的瑋向拉桿(5)連接。4.根據(jù)權利要求3所述的索穹頂與空間鋼桁架組合的圓形罩棚，其特征在于:所述瑋向曲梁(3)為多邊形空間鋼桁架，所述徑向曲柱(4)為三角形空間鋼桁架，所述瑋向曲梁(3)的第一上弦桿(3.1)與徑向曲柱(4)的第二上弦桿(4.1)連接，所述瑋向曲梁(3)的第一下弦桿(3.2)與徑向曲柱(4)的第二下弦桿(4.2)連接。5.根據(jù)權利要求1-4任意一項所述的索穹頂與空間鋼桁架組合的圓形罩棚，其特征在于:所述索穹頂結構包括呈階梯狀逐層連接的三層索，由下至上分別為外索、中索和內索，每層索都至少包括徑向的脊索(1.1)、瑋向的環(huán)索(1.2)和斜索(1.3)，相鄰兩層索之間還連接有豎向的撐桿(1.4)，所述撐桿(1.4)的頂端與上一層的脊索(1.1)和斜索(1.3)的交點連接，撐桿(1.4)的底端與下一層的環(huán)索(1.2)和斜索(1.3)的交點連接，脊索的最外圈脊索和斜索的最外圈斜索連接。6.根據(jù)權利要求5所述的索穹頂與空間鋼桁架組合的圓形罩棚，其特征在于:所述外索是由外圈脊索(1.U)、外圈環(huán)索(1.21)和外圈斜索(1.31)組成，所述中索是由中圈脊索(1.12)、中圈環(huán)索(1.22)和中圈斜索(1.32)，所述內索是由內圈脊索(1.13)、內圈環(huán)索(1.23)和內圈斜索(1.33)組成，其中內圈環(huán)索(1.23)為上下雙層環(huán)索，分別為上層環(huán)索(1.23a)和下層環(huán)索(1.23b)，內圈脊索(1.13)連接至上層環(huán)索(1.23a)上，內圈斜索(1.33)連接至下層環(huán)索(1.23b)上，外索與中索之間連接有第一撐桿(1.41)，中索與內索之間連接有第二撐桿(1.42),上下雙層環(huán)索之間連接有第三撐桿(1.43)。7.根據(jù)權利要求6所述的索穹頂與空間鋼桁架組合的圓形罩棚，其特征在于:頂層的瑋向曲梁(3)的上弦桿(3.1)上連接有耳板(6)，外圈脊索(1.11)和外圈斜索(1.31)的外端均通過固定在該耳板(6)上與該瑋向曲梁(3)連接。8.根據(jù)權利要求3或4所述的索穹頂與空間鋼桁架組合的圓形罩棚，其特征在于:所述瑋向曲梁(3)和徑向曲柱(4)通過弦桿間相貫焊接。
【專利摘要】一種索穹頂與空間鋼桁架組合的圓形罩棚，包括棚頂和主體，所述圓形罩棚為近似球缺面，棚頂為索穹頂結構，主體為空間鋼桁架結構，索穹頂結構的底端和空間鋼桁架結構的頂端固定連接?？臻g鋼桁架結構包括至少一層的緯向曲梁，緯向曲梁為多邊形空間鋼桁架。空間鋼桁架結構包括至少二層的緯向曲梁和徑向曲柱，徑向曲柱連接各層緯向曲梁，相鄰的徑向曲柱之間均通過按固定緯度間隔設置的緯向拉桿連接。本實用新型結合了張拉結構和剛性結構，將索穹頂結構等張拉結構向內拉力、空間鋼桁架結構向外推力結合起來，實現(xiàn)內外受力自平衡，減小拱型鋼結構受力，結構整體穩(wěn)定性更好，同時降低鋼桁架結構下部結構及支座的水平推力，減少后期防腐維護費用。
【IPC分類】E04B1/342, E04B7/14
【公開號】CN205382608
【申請?zhí)枴緾N201620115942
【發(fā)明人】葛家琪, 高向前, 劉鑫剛, 王樹, 張國軍, 王明珠
【申請人】中國航空規(guī)劃設計研究總院有限公司, 大唐環(huán)境產業(yè)集團股份有限公司
【公開日】2016年7月13日
【申請日】2016年2月5日