專利名稱：空間桁架拱頂?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空間桁架拱頂，具體地說，涉及這樣的結(jié)構(gòu)桁架裝置，它包括一批穩(wěn)定的模件，這些模件可以有效地互連，以確定一個可作多種應(yīng)用的桁架系統(tǒng)。
盡管現(xiàn)有的空間桁架已然用于多種結(jié)構(gòu)，但這里主要在大跨度拱頂?shù)姆秶鷥?nèi)敘述，因為這類大跨度拱頂是最早設(shè)想到并已有發(fā)展的。下面將在這一范圍內(nèi)描述本發(fā)明，并討論它對其它各種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。
本發(fā)明的所有者(即Temcor of Carson，加州，美國)已開發(fā)了三種輕型的、結(jié)實的、結(jié)構(gòu)上有效的拱頂。
按照實際上跨度范圍提高的秩序排列，它們是網(wǎng)格球式(相應(yīng)的美國專利號為3026651、3058550、3063519與3194360)、多框架拱頂式(相應(yīng)的美國專利號為3909994)以及Richter拱頂式(有關(guān)的專利是美國專利4611442號、加拿大專利1268917號與英國專利2194735號)?，F(xiàn)有的空間桁架已實際應(yīng)用于采用了多框架拱頂設(shè)計原理的拱頂。
按照美國專利3909994號所述，球形彎曲拱頂或具備其它所需曲率拱頂?shù)闹鞅砻?，?jīng)三角剖分成面積基本相等的一些三角形區(qū)，這些區(qū)主要是等邊三角形區(qū)。拱頂表面完全為這些三角形區(qū)覆蓋。在實際拱頂鄰區(qū)間的邊緣是由橫剖面最好與工字梁的類似的結(jié)構(gòu)支柱件所確定。在這些三角區(qū)的毗鄰角處，將一批支柱相互連接成轂式的結(jié)節(jié);在拱頂?shù)闹苓厓?nèi)，通常是五或六根支柱連在一個結(jié)節(jié)上。互連的支柱間的孔口是由金屬片蓋板封蓋，這些蓋板最好是在它們所連接的支柱之間張緊。上述支柱、結(jié)節(jié)轂盤與蓋板最好用相似的金屬通常是鋁來確定。
與用來確定拱頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)無關(guān)，拱頂本身會受到某種程度的所謂“突塌”的麻煩現(xiàn)象的影響。當(dāng)拱頂上的載荷大到使拱頂反向彎曲而成為凹向上不是凸向上，至少是在它的一部分區(qū)域上是如此時，上述突塌現(xiàn)象就會發(fā)生。當(dāng)風(fēng)、雪或冰等自然負(fù)荷加到拱頂上時;當(dāng)由于有照明裝置、記分板、音響設(shè)備、氣候控制設(shè)備、狹窄的梯道等從拱頂內(nèi)部懸掛下來而加重負(fù)荷達(dá)到臨界水平時，就會形成上述導(dǎo)致突塌的載荷。對于大直徑的淺的(高度較低的)拱頂，突塌現(xiàn)象會是一個較小直徑組有較高拱頂更為嚴(yán)重的問題。隨著從拱頂?shù)捻敹说剿闹苓?，拱頂對突陷的穩(wěn)定性是越來越大的，因為在周邊處的拱頂結(jié)構(gòu)件要比在拱頂頂部鄰近處的結(jié)構(gòu)件更為直立。
在一個拱頂中來防止突塌的一個顯而易見的方法是，使拱頂?shù)臉?gòu)件足夠結(jié)實來防止突塌。這種方法需要在整個拱頂上或在拱頂上最易受突塌影響的區(qū)域上，采用有較大剖面模數(shù)(即深度)之支柱的拱頂結(jié)構(gòu)。要是整個拱頂都采用較強的支柱，則絕大部分拱頂都將是超裕度設(shè)計的，拱頂將會比為有效地處理突塌問題實際所需的重量較重，費用也較高。若將較強的(也即較深的)支柱限用于拱頂上最易發(fā)生突塌的部分，則業(yè)已發(fā)現(xiàn)，這要求在拱頂上需要連接起不同深度之支柱的地方采用復(fù)雜和價昂的轂結(jié)構(gòu)。據(jù)此可以看到，用來防止拱頂突塌的傳統(tǒng)方法是有著種種不足之處與缺點的。
這樣，顯然需要為具有當(dāng)前所用的這種結(jié)構(gòu)框架系統(tǒng)的拱頂，找到一些能克服已知防突塌法的缺點的結(jié)構(gòu)布置與方法。
本發(fā)明的意義即在于解決上面指出的這種需要。為此，本發(fā)明提出一種空間桁架系統(tǒng)，它對于有關(guān)主表面為弧形的結(jié)構(gòu)特別有用。這種桁架系統(tǒng)由于它的高效性據(jù)認(rèn)為是具有很廣的用途的，但是，特別適用于這樣一種拱頂框架系統(tǒng);其中由結(jié)構(gòu)件所確定的拱頂支柱具有類似于工字梁的橫剖面構(gòu)型。
一般地說，在本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)形式中，此種桁架式結(jié)構(gòu)的一個主表面具有由主構(gòu)件確定的所需曲率。由這些在會合點相互連接而將此主表面細(xì)剖分成一批嵌套式主三角區(qū)的主構(gòu)件則構(gòu)成了一個主結(jié)構(gòu)格柵。上述桁架是存在于主表面中央部分鄰近，而這一中央部分則是朝著向內(nèi)方向與主表面的周邊相分開的。上述桁架包括一由副構(gòu)件組成的副結(jié)構(gòu)格柵。這些副構(gòu)件配置在一副表面上，此副表面與主表面相分開，而其曲率中心則可與主表面的基本相同。這些副構(gòu)件在它們于副表面上的連接部處形成了一批相互連接的和非嵌套的副三角區(qū)，它們在數(shù)量上與主三角區(qū)相當(dāng)。每個副三角區(qū)有一個角基本上同它所對應(yīng)的主三角區(qū)的相對邊的中部相關(guān)聯(lián)。這種桁架還可以包括一批使主與副格柵相互連接的構(gòu)件。這些構(gòu)件是成對相關(guān)的，并將副格柵中的每個連接部結(jié)合到主構(gòu)件上與此連接部在空間上最緊密相關(guān)的端點上。
本發(fā)明在作業(yè)方面的一個實施例提供了一種有效的方法，可用它來確定出一個大跨度的拱頂，此拱頂具有一個所需曲率的主表面，并且是由一批在此整個主表面上于相分開的會合處相互連接的結(jié)構(gòu)支柱所構(gòu)成的一個基本網(wǎng)絡(luò)所形成。本方法包括有采用在整個網(wǎng)絡(luò)上具有基本一致之橫剖面尺寸與形狀的支柱來確定主網(wǎng)絡(luò)的步驟。此方法還包括有這樣的步驟參考拱頂周邊上及其鄰近處的網(wǎng)絡(luò)支柱有可能遇到的載荷和載荷方式，來確定支柱的橫剖面尺寸與形狀。此方法進(jìn)一步包括有這樣的步驟將此網(wǎng)絡(luò)增補到帶有一桁架系統(tǒng)之拱頂?shù)乃x擇的中央?yún)^(qū)域上，此桁架系統(tǒng)是在拱頂之內(nèi)并與該網(wǎng)絡(luò)相連接，且其結(jié)構(gòu)強度能與此，網(wǎng)絡(luò)的相鄰部分相組合，以有效地經(jīng)受住或能導(dǎo)致此網(wǎng)絡(luò)突塌的預(yù)期載荷。
本發(fā)明上述的和其它的特點將列出在下面描述的本發(fā)明最佳的和其它的實施例中，此描述則是參考以下附圖給出的，在這些附圖中

圖1是一個拱頂?shù)氖疽庑钥v剖面圖，此拱頂在內(nèi)部是由本發(fā)明的一種空間桁架裝置支承在它的一個選擇部分之上;
圖2是圖1中所示桁架支承的拱頂一部分的示意性局部透視圖;
圖3是圖2所示的拱頂與桁架裝置的局部縱剖面圖;
圖4是沿圖3中之4-4線截取的放大縱剖面圖;
圖5示意地表明了圖2中所示空間桁架的一種八面體模件，圖5中包括有符號，表明此八面體模件的若干個三角形面，它們在圖5中以不同的線道表明，加以區(qū)別;
圖6是圖2中所示的空間桁架中副支柱構(gòu)件與其它支柱件的連接位置的局部透視圖;
圖7是圖1中之拱頂?shù)娜舾蓚€重復(fù)部段之一的示意圖，表明了此拱頂中構(gòu)件的布置以及它們在主構(gòu)件格柵中的會合合點;
圖8是與圖7的類似圖，涉及到圖7所示之拱頂?shù)耐粋€扇形部，表明了圖2所示桁架布置的一個副構(gòu)件格柵中的構(gòu)件配置及其連結(jié)形式;而圖9示意地將圖7與8綜合地表示為此拱頂?shù)耐徊慷蔚木植宽斠暺矫鎴D。
下面描述供說明目的的實施例。
圖1是一個大跨度拱頂10的示意性縱剖面圖，此拱頂有一支承表面11，拱頂內(nèi)封閉一空間12。拱頂有一選定了曲率的主表面13，此主表面的曲率在本用于說明性的例子中取定為球曲率。圖7是拱頂10的若干個重復(fù)性部段中之一的頂視平面圖。在圖7中，位置14表示的是此拱頂在它的垂直對稱軸線上的頂點。
拱頂10的基本曲率最好根據(jù)美國專利3909994號所述，由主構(gòu)件與封蓋板的組合件來確定。因此，如圖2、3與7所示，拱頂式的基本形式是由一主構(gòu)件支柱15確定，這些支柱15相互連接在由轂組件17所定出的會合點16處。支柱15與會合點16經(jīng)安排成，使得拱頂表面13能被這些支柱進(jìn)行三角剖分;這就是說，此拱頂表面被剖分成一批嵌套的三角形區(qū)19，它們?nèi)鐖D7的平面圖所示，最好取等邊三角形構(gòu)型。這樣，構(gòu)成此拱頂10基本形狀的這批主構(gòu)件便相互連接起，而確定一個其中有三角形孔19的主結(jié)構(gòu)格柵20。這些三角形孔由蓋板21封閉，蓋板的一些表示于圖2中。如圖4所示，此拱頂?shù)娜舾蓚€主構(gòu)件支柱15最好具有類似于工字梁的橫剖面構(gòu)型，因而具有平行的頂法蘭23與底法蘭24，它們由腹板25所分開并連接起，這些腹板則基本上處在一垂直于此相關(guān)的平行的頂、底法蘭的平面中。拱頂之主格柵20中的各個支柱例如通過螺栓26相互連接到轂組件17上，分別構(gòu)成適當(dāng)加圓碟形上、下聯(lián)結(jié)板27、28。例如參看圖4。所有的支柱15均具有相同的深度、基本相同的橫剖面構(gòu)型與尺寸。
如圖1所示，確定出拱頂10主表面13的拱頂之主結(jié)構(gòu)格柵，為一在拱頂上中央部分之內(nèi)桁架系統(tǒng)30所補充與增強。在圖1中，為便于說明，將桁架從主格柵20向內(nèi)的深度加以擴大。此桁架確定出一個與拱頂主表面13相分開的在內(nèi)部拱頂副表面31。如圖1所示，表面31與表面13相分開的狀態(tài)呈一種一致的或平行的間隔，而這兩個表面具有相同的曲率中心，不過表面13的曲率半徑較表面31的為大。
圖2與8表明，桁架30是由兩種構(gòu)件所組成一種是桁架件33，它們處在副表面31內(nèi)，在連接部處34適當(dāng)?shù)剡B接成拱頂中的副結(jié)構(gòu)格柵35;另一種是連接件36，它們從結(jié)構(gòu)上將副格柵35結(jié)合到主格柵20之上，并在連接部處34與相關(guān)會合16之間延伸，如下面所述。圖7只示明了支柱15和它們在格柵20結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的會合點。圖8所涉及的是圖7中的拱頂10的相同部段，但只表明桁架件33與它們的連接部34相對于拱頂軸14的正確空間關(guān)系。圖9綜合了圖7與圖8，事實上是把圖7疊加到圖8上，使位置14對準(zhǔn)。由于圖7與圖8都是平面圖，它們相組合的結(jié)果，當(dāng)人們從拱頂軸線14走向拱頂周邊37時，能愈益表明出球面13與31之間的空間效應(yīng)。
圖7表明了拱頂?shù)闹髦е?5，它們處在拱頂?shù)闹鞅砻?3上，由于它們實際上安排成使得此表面剖分成一批完全嵌套的三角形區(qū)域19，便將此表面完整地三角剖分完。區(qū)域19完全覆蓋住表面13。與此相反，如圖8所示，處在拱頂副表面31中的桁架件31則只是使此表面部分地三角化;它們在平面31中形成一批角連角但不是邊連邊的三角形區(qū)域38，因而形成一個陣列的相連但不嵌套的三角形區(qū)域38。這些區(qū)域38在周邊42內(nèi)的副格柵35中環(huán)繞并界定出六邊形區(qū)域50與五邊形區(qū)域51。
副格柵35中三角形區(qū)域38的個數(shù)與主格柵20中為格柵35所對之部分中三角形區(qū)域19的個數(shù)相同。
當(dāng)如圖9所示，從平面圖來一并看上述兩個格柵時，可以看到，每個副格柵三角形區(qū)域38對應(yīng)于一個相關(guān)的主格柵三角形區(qū)域19，且此二者間有一特殊關(guān)系。當(dāng)三角形38垂直投影到它對應(yīng)的主三角形19的平面上時，每個三角形38的角處在相對應(yīng)的主三角形19相關(guān)邊的大致中部處。這就是說，當(dāng)直接從上方來觀察各個主三角區(qū)19時，副三角區(qū)在該主三角區(qū)下的邊部便似乎與主三角區(qū)19邊部的中點相連接。這樣，每個副三角形區(qū)所具有的面積基本上相當(dāng)于它所對應(yīng)的主三角形區(qū)的面積。如圖2所示，桁架連接件是成對地按發(fā)散關(guān)系，從副格柵35中的每個桁架件連接部34處延伸到中點處在此連接部34附近的主支柱15相對端處的會合點。根據(jù)圖2中的例子，桁架件33之副格柵的連接部34′處于從主支柱15′的中部沿徑向朝向拱頂?shù)膬?nèi)部的地方，而從連接部34′發(fā)散出的連接件36則排列或延伸到支柱15′相對端的會合點16處。圖9中是看不到連接件36的，因為它們?yōu)橹е?5所掩蓋。
由圖5所示的另一種方式來觀察，桁架系統(tǒng)30可以視作為由相互連接的幾何模件40構(gòu)成，每個模件呈八面體的幾何構(gòu)型，有兩個相分開的三角形面和另外六個設(shè)在它們之間并與它們相連接的六個三角形面。這樣，如圖5所示的模件40，它有一個具有角A、B與C的主三角面和一個具有角D、E與F的副三角面。面ABC與DEF相互分開;它們分別對應(yīng)于拱頂主結(jié)構(gòu)格柵20中的一個主三角形區(qū)域19和拱頂副格柵35中的副三角形區(qū)域38。點D、E與F處在主面ABC的各個邊AC、BC與AB的中垂線上;當(dāng)面DEF的周線垂直投影到平面ABC上時，點D、E與F則看起來基本上是分別處在主面的邊AC、BC與AB的中點處。面DEF的面積基本上是面ABC面積的四分之一。
此外，模件40有三個第三級的面ACD、BCE與ABF，每一個這樣的面包括主面的一個相應(yīng)邊和副面的一個相應(yīng)角。此模件還另有三個面ADF、BEF與CDE，每一個這樣的面則包括副面的一個相應(yīng)邊和主面的一個相應(yīng)角。當(dāng)這一模件在結(jié)構(gòu)上體現(xiàn)到桁架系統(tǒng)30中時，模件主面的每一條邊是由相應(yīng)的支柱15界定，而主面的每個角對應(yīng)于一個會合點16，模件副面的每條邊是由桁架件33界定而副面的每個角對應(yīng)于一支柱連接部34，此模件的其余六個邊則由連接件36確定。在此桁架系統(tǒng)中，相鄰的模件是在相鄰的三級面處相貼合。這樣，在一對相鄰貼抵模件的結(jié)構(gòu)實施例中，兩個相鄰的模件便公用一個支柱15和它的端部會合點16、支柱件連接部34、以及將此連接部34連到那些會合點16上的兩個連接件36。
在此，如圖中繪出的拱頂10的情形，此模件的主面與副面的幾何構(gòu)型基本上是等邊三角形，在拱頂周邊37之內(nèi)的各會合點16處連接著六個(通常)或五個(有時)模件(支柱)，同時有四個桁架件33從結(jié)構(gòu)上連接在桁架系統(tǒng)周邊42(圖8)內(nèi)拱頂副格柵35的各個連接部34上。
由上述的原理與幾何關(guān)系獲得了一個用于拱頂10主結(jié)構(gòu)格柵的桁架系統(tǒng)30，它能夠簡便而經(jīng)濟地制造與組裝。此主結(jié)構(gòu)格柵20是由橫剖面形狀與尺寸一致(最好是如上所述取工字梁形式)的支柱15構(gòu)成。副格柵35可以由橫剖面形狀與尺寸適當(dāng)和一致的構(gòu)件，例如最好是由T形件或角材構(gòu)成。桁架連接件36原則上可以由橫剖面形狀與尺寸一致的構(gòu)件，例如最好是由管件構(gòu)成。在相關(guān)的連接件與桁架件之間來形成連接部34時可以通過下述方式來有效地實現(xiàn)，即用螺栓44將桁架件33的端部與在連接件36端部上的螺栓墊45，連接到最好是圓形且基本上是平整的螺栓板46(圖6)上，此板46采用易于確定出的螺栓孔分布圖案?；蛘呖砂岩粚Πl(fā)散開的連接件36在制造部門就焊合到它們相關(guān)的螺栓板46(見圖3)上，以之作為一個預(yù)制的子組件，而在拱頂?shù)慕M裝與豎立現(xiàn)場，將相關(guān)的桁架件33用螺栓連接到此子組件上;這類子組件易于從拱頂部件的制造地運送到拱頂?shù)难b配現(xiàn)場。
同時，利用將支柱法蘭連接到撐板上的同一批螺栓26，可把裝配在支柱會合點轂組件17上的連接件36的端部，通過將螺栓墊47固定到底撐板28上而夾緊到此板與拱頂支柱15的下部法蘭24相對的一側(cè)上。參看圖4。這樣，可以把原先用于美國專利3909994中之拱頂?shù)南嗤瑩伟宓穆菟追植夹问?，用來限定本發(fā)明的由桁架支承的拱頂。它的制造與組裝效益是顯而易見的。
桁架系統(tǒng)30的一個特征是，使桁架件相互關(guān)聯(lián)的以及使連接件與桁架件和拱頂支柱相關(guān)聯(lián)的所有角度，都是在二維平面內(nèi)而不是在三維空間內(nèi)界定的。這樣，在設(shè)計這種作為拱頂主結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的配件與增補件的桁架系統(tǒng)時，只需要處理平面角度而不必考慮立體角。連接件是處在它們最密切關(guān)聯(lián)的拱頂支柱件之腹板的平面內(nèi)。裝荷可有效地在支柱15之主結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的與轂組件17的部件以及桁架系統(tǒng)的部件之間，也即在連接件與桁架件以及它們的連接部分之間進(jìn)行傳遞。使支柱件可能破壞或不能繞其中心軸繞扭曲的裝荷已減到最小。結(jié)果，拱頂?shù)闹鹘Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)20便可以由尺寸與重量參考此拱頂無桁架支持外部中的支柱有關(guān)的載荷與裝載方式的支柱來確定。迄今為止，都是與拱頂中央部分之支柱件有關(guān)的載荷和裝置方式?jīng)Q定著整個拱頂之支柱件的尺寸與重量。在這樣的情形下，在整個拱頂上采用橫剖面相同的支柱件就會導(dǎo)致拱頂中鄰近其周邊的外部屬于超裕度設(shè)計(即過重與用費過多)。
顯然，本發(fā)明的這種空間桁架能夠經(jīng)濟地設(shè)計、制造和裝配已知的各種拱頂，而它的設(shè)計過程則能與此設(shè)計過程有關(guān)的其它課題相獨立地來處理突塌問題。突塌的課題，通過對于為拱頂?shù)闹鹘Y(jié)構(gòu)13提供主結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計出那種內(nèi)部桁架增補件，在實質(zhì)上已完全解決了。
盡管在上面的描述中涉及到的拱頂具有一個沿徑向與拱頂主表面13分開一恒定距離的副表面13(這兩個表面相對于一共同的曲率中心是同心的)，但在實施本發(fā)明時并不要求這樣一個關(guān)系。必要時，此副表面到主表面的間距可以處處不等的。這種桁架系統(tǒng)相對于拱頂主結(jié)構(gòu)格柵的深度，在拱頂?shù)捻敳靠梢暂^在此桁架系統(tǒng)周邊42處為深，這是因為有了一個平的副的表面或是有了一個其曲率半徑較圖1所示之半徑較大的表面。
本發(fā)明的空間桁架系統(tǒng)還能用于主表面的彎曲程度不同于球面情形的拱頂，例如具有橢球或柱形彎曲主表面的拱頂。此外，本發(fā)明的空間桁架系統(tǒng)也可用于異于拱頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)，例如具有平整的或簡單弧形主表面的橋狀結(jié)構(gòu)。
對于熟悉與本發(fā)明有關(guān)技術(shù)、科學(xué)與工藝的人來說，應(yīng)和上面就本發(fā)明現(xiàn)行最佳的和其它結(jié)構(gòu)性與程序性實施例所作的描述，是以舉例方式給出和用于解釋目的的，而不是當(dāng)作為能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的全部結(jié)構(gòu)性與程序性方法和形式的搜羅窮盡的總匯。這些人還應(yīng)知道，在不偏離但是是應(yīng)用本發(fā)明的原理的前提下，是能夠?qū)λ鲅b置與方法作出種種變動的。因此，本發(fā)明后附的權(quán)利要求書與各種限定是在能給出最廣范圍與最廣釋義下給出，并能充分保證在本發(fā)明投入實用時，與現(xiàn)有的相關(guān)技術(shù)狀態(tài)是一致的。
權(quán)利要求
1.一種拱頂，它在其周邊之內(nèi)具有一個所需三維曲率的主表面，同時包括a)由一批主構(gòu)件形成的一個主結(jié)構(gòu)格柵，這些主構(gòu)件在其會合點處相互連接，確定出一個主表面并將此主表面剖分成一批嵌套式的主三角區(qū)，而且這些主構(gòu)件是以基本一致的深度在整個主格柵上垂直于此主表面；b)一個副結(jié)構(gòu)格柵，它由位于一副表面上之副構(gòu)件組成，此副表面在面積上顯著地小于主表面并與主表面的至少一部分與相分開且相對，而這一部分則是朝內(nèi)與主表面之周邊相分開的，上述副構(gòu)件在它們的連接部之間于副表面中組成一批相互連接但非嵌套式副三角區(qū)，其數(shù)量與主表面上述部分中的主三角區(qū)的數(shù)量相符，每個副三角區(qū)有一個角與其對應(yīng)的主三角區(qū)的對應(yīng)邊之中部基本上相關(guān)聯(lián)；以及c)一批與上述主、副格柵相互連接的結(jié)構(gòu)件，這些結(jié)構(gòu)件以成對的形式關(guān)聯(lián)，在第二格柵的連接部于空間中最密切相關(guān)的主構(gòu)件端部處，將各個副格柵的連接部與主格柵的會合部相結(jié)合。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，特征在于所說主構(gòu)件具有一批腹板，在各個腹板所在的上述主要面內(nèi)或部分內(nèi)的平面中;基本上包括在對應(yīng)副三角區(qū)的一個對應(yīng)角，而前述的連接到各個主構(gòu)件上的結(jié)構(gòu)件則基本處在該主構(gòu)件的腹板的平面中。
3.如權(quán)利要求2所述設(shè)備，特征在于每個腹板有一個朝向副表面的邊，終止于一個大致與此腹板垂直的法蘭上，在所連接的主構(gòu)件之間的各個會合處包括有一塊板，用來通過螺栓將這些主構(gòu)件的法蘭連接于其上，而將這些主構(gòu)件與上述會合處連接時所用到的螺栓也同時將這些主構(gòu)件連接到上述板上。
4.如權(quán)利要求2所述設(shè)備，特征在于其中所說的結(jié)構(gòu)件是管件。
5.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，特征在于所說的副表面是與拱頂?shù)闹鞅砻婢坏亻g隔開。
6.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，特征在于前述連接在主格柵與副格柵間的結(jié)構(gòu)件是用螺栓連接到主構(gòu)件上。
7.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，特征在于在前述拱頂主表面的這一部分內(nèi)，主構(gòu)件界定出一主三角區(qū)而副構(gòu)件則界定出一與該主三角區(qū)相對應(yīng)的副三角區(qū)，同時，與該主三角區(qū)和副三角區(qū)相關(guān)聯(lián)的這對結(jié)構(gòu)件則包括一桁架模件，此拱頂在其所說主表面的這一部分內(nèi)則包括一批鄰靠的桁架模件，其中每兩個鄰靠的模件公用一個主構(gòu)件和在其端部的兩個會合處;在副格柵中的一個連接部，以及將此副格柵連接部與那兩個主格柵會合部相連接的這對結(jié)構(gòu)件。
8.確定一種大跨度拱頂?shù)姆椒ǎ斯绊斁哂幸粋€由主網(wǎng)絡(luò)界定出所需曲率的主表面，此主網(wǎng)絡(luò)則包括一批相互連接在此整個主表面上分開的各個會合點處的結(jié)構(gòu)支柱，上述方法包括以下步驟a)由橫剖面尺寸與外形在上述整個網(wǎng)絡(luò)上都基本一致的支柱來確定這一主網(wǎng)絡(luò);b)參考這些網(wǎng)絡(luò)支柱在拱頂?shù)闹苓吷霞捌溧徑幙赡苡龅降妮d荷和加載荷方式，來確定上述橫剖面的尺寸與外形，以及c)由一桁架系統(tǒng)將上述網(wǎng)絡(luò)增補到拱頂?shù)囊粋€選定的中央?yún)^(qū)上，此桁架系統(tǒng)是在拱頂內(nèi)部連接到此網(wǎng)絡(luò)上，而它的結(jié)構(gòu)強度能與此網(wǎng)絡(luò)相鄰部分的結(jié)構(gòu)強度相結(jié)合，以有效地承受可能導(dǎo)致此網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生突塌的載荷。
9.如權(quán)利要求8所述方法，特征在于所說主網(wǎng)絡(luò)將主表面剖分成一批主三角區(qū)，在三角區(qū)的每個角上有一批支柱的會合部，此方法還包括如下步驟將前述桁架系統(tǒng)確定為一種副結(jié)構(gòu)格柵，它包括一批配置在與前述主表面相分開的副表面上的副構(gòu)件，這些副構(gòu)件在此副表面中于其連接部之間形成有一批副三角區(qū)，它們在數(shù)量上與拱頂?shù)乃x擇之中央?yún)^(qū)中的主三角區(qū)相當(dāng)，每個副三角區(qū)有一個角基本上與它所對應(yīng)之主三角區(qū)的對應(yīng)邊的中部相關(guān)聯(lián)同時用一批結(jié)構(gòu)件將此主網(wǎng)絡(luò)與副格柵相連，這批結(jié)構(gòu)件則成對地相關(guān)聯(lián)，并將每個副格柵的連接部連接到它在空間中最密切相關(guān)的主網(wǎng)絡(luò)支柱端部處的會合點處。
10.一種用來從內(nèi)部支撐一有顯著曲率改變之拱頂?shù)姆椒?，此拱頂有一曲率?jīng)選定的主表面，此主表面由一批相互連接于基本在此表面內(nèi)會合點處的結(jié)構(gòu)件在拱頂?shù)闹苓厓?nèi)進(jìn)行三角剖分，上述方法則包括以下步驟a)在拱頂內(nèi)與從拱頂周邊朝內(nèi)且與之相分開的主表面的一個選定部分的相鄰處，確定出一批結(jié)構(gòu)件的格柵，這批結(jié)構(gòu)件則經(jīng)安排成來界定出一批角連接的不嵌套的三角形區(qū)，每個三角區(qū)有一個角基本上位于一主表面結(jié)構(gòu)件之中部鄰近，使得每個三角形區(qū)直接處于一個對應(yīng)的結(jié)構(gòu)件三角形之下;以及b)從結(jié)構(gòu)上將此結(jié)構(gòu)件格柵中的每個角連接部連接到與之最接近的每個結(jié)構(gòu)件的會合處。
全文摘要
一種基本環(huán)狀由支柱主網(wǎng)絡(luò)確定的大跨度拱頂，這些支柱在其會合點之間排列成能將拱頂表面完全三角剖分。網(wǎng)絡(luò)上所有支柱的剖面形狀一致，由拱頂周邊附近遇到的支柱載荷確定。網(wǎng)絡(luò)的中央部分由拱頂內(nèi)與上述表面分開之副表面內(nèi)桁架件之副網(wǎng)絡(luò)組成的桁架系統(tǒng)所增強，以抵抗拱頂發(fā)生突塌。主、副網(wǎng)絡(luò)由連接件相連，這些連接件則在有關(guān)支柱之腹板的平面中的桁架件連接部與支柱會合部間延伸。
文檔編號E04B1/32GK1106100SQ9411514
公開日1995年8月2日 申請日期1994年9月8日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月9日
發(fā)明者唐納德·L·里奇特 申請人:泰姆科爾公司