CN101906815A - 弦支拱壳结构 - Google Patents

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刘红波
陈志华
王小盾
周婷
闫翔宇
孙国军
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Abstract

本发明涉及了一种弦支拱壳结构，包括：网壳、拱、撑杆、径向拉杆、环向拉索；将所述网壳结构的部分杆件替换拱，并在网壳结构的下部设置竖向撑杆、径向拉杆、环向拉索，形成弦支拱壳结构。网壳可采用单层球面网壳、单层椭圆球壳、双层球面网壳、双层椭圆球壳。本发明的有益效果是，充分利用网壳安装技术成熟、拱结构跨越能力强和索体材料的高强受拉性能，克服单层网壳或厚度较薄的双层网壳稳定性差，跨越能力不大的缺点以及克服拱结构拱脚支座水平推力处理困难的缺点，形成一种跨越能力大、稳定性好、经济性合理、施工方便的结构体系，可普遍适用于一般的工业与民用建筑，特别适用于会展中心、体育场馆等大跨度空间结构体系。

Description

弦支拱壳结构
技术领域
本发明涉及一种建筑结构中的新型空间钢结构，更具体地说，涉及一种建筑结构领域中的由网壳、拱、拉索和撑杆组成的弦支拱壳结构。
背景技术
网壳和拱结构是工程中常用的一种空间结构体系，网壳具有建筑造型优美、结构受力合理、计算设计软件成熟、加工机械化程度高等优点；拱结构具有受力合理，能跨越较大的跨度。但是当分别采用网壳和拱作为建筑的结构体系时，存在以下几方面不足：
(1)单层网壳或厚度较小的双层网壳由于自身平面外稳定性差，因而难以实现较大的跨度；
(2)采用厚度较大的双层或多层网壳时，由于网壳厚度较大，从而使得结构用钢量增加，结构造价提高
(3)网壳、拱结构矢高较小时，支座水平推力大，给下部结构设计造成负担；
(4)由于结构形式本身的特点，拱结构不适合应用于球形结构；
(5)拱结构存在平面外稳定问题。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种弦支拱壳结构，它以网壳结构为基础，按照一定的原则将网壳结构中的一些杆件替换为拱结构杆件，并在网壳结构的下部设置拉索和撑杆形成弦支拱壳结构体系。一方面由于在网壳结构设置了跨越能力较强的拱结构，因使得整体结构的刚度、跨越能力得到提高；另一方面由于在由拱与网壳结构下部设置了拉索和撑杆，不仅提高整体结构的稳定性和刚度，而且有效的降低了结构支座的水平推力，给下部支承结构的设计提供了便利。
本发明的技术方案如下：
一种弦支拱壳结构，包括网壳、拱、撑杆、径向拉杆、环向拉索。
将所述网壳结构的部分杆件替换为拱，并在网壳结构的下部设置竖向撑杆、径向拉杆、环向拉索，形成弦支拱壳结构。
所述撑杆上端点与网壳或拱相连，撑杆下端点与径向拉杆的下端点和环向拉索的端点相连；所述径向拉杆的上端点与网壳或拱相连，径向拉杆的下端点与撑杆下端点和环向拉索端点相连；环向拉索的端点与撑杆下端点、径向拉杆的下端点相连；
所述网壳可采用单层球面网壳、单层椭圆球壳，也可采用厚度较小双层球面网壳、双层椭圆球壳。
所述撑杆、径向拉杆、环向拉索可设置一圈，也可设置多圈。
所述撑杆可单排竖直布置，或呈V型布置。
所述拱为实腹拱或桁架拱。
本发明的有益效果是，充分利用网壳安装技术成熟、拱结构跨越能力强和索体材料的高强受拉性能，克服单层网壳或厚度较薄的双层网壳稳定性差，跨越能力不大的缺点以及克服了拱结构拱脚支座水平推力处理困难的缺点，形成一种跨越能力大、稳定性好、经济性合理、施工方便的结构体系，可普遍适用于一般的工业与民用建筑，特别适用于会展中心、体育场馆等大跨度空间结构体系。
附图说明
图1为本发明的弦支拱壳结构示意图；
图2为图1的测视图；
图3为图1的俯视图；
图4为图2的A-A剖示意面；
图5为图2的B-B剖示意面；
图6竖向撑杆V型布置示意图。
图中，1：网壳，2：拱，3：撑杆，4：径向拉杆，5：环向拉索
具体实施方式
如图1所示，弦支拱壳结构包括网壳1，拱2，撑杆3，径向拉杆4，环向拉索5，将所述网壳结构的部分杆件替换拱，并在网壳结构的下部设置竖向撑杆、径向拉杆、环向拉索，形成弦支拱壳结构。
径向拉杆的上端点、竖向撑杆的上端点与网壳节点连接在一起，径向拉杆的下端点、竖向撑杆的下端点与环向拉索的端点连接在一起，网壳结构中的部分杆件被拱代替。
网壳可采用单层球面网壳、单层椭圆球壳，也可采用厚度较小双层球面网壳、双层椭圆球壳，其跨度尺寸、横截面形状尺寸可根据建筑确定。本实施例采用单层球面网壳，如图1～图6所示。
拱结构的布置位置和榀数经计算优化确定，本实施例设置了8榀。
径向拉杆、环向拉索和竖向撑杆的圈数，经计算优化确定，本实施例设置了中图1～图5设置了两圈，图6设置了1圈。
撑杆沿环向可单排布置，如图1所示，也可呈V型布置，如图6所示。
拱可以为实腹拱或桁架拱。

Claims (6)

1.一种弦支拱壳结构，包括网壳、拱、撑杆、径向拉杆、环向拉索，其特征是，将所述网壳结构的部分杆件替换拱，并在网壳结构的下部设置竖向撑杆、径向拉杆、环向拉索，形成弦支拱壳结构；所述径向拉杆的上端点、竖向撑杆的上端点与网壳节点连接在一起，径向拉杆的下端点、竖向撑杆的下端点与环向拉索的端点连接在一起。
2.根据权利要求1所述的弦支拱壳结构，其特征是，所述网壳为单层球面网壳、单层椭圆球壳、双层球面网壳、双层椭圆球壳。
3.根据权利要求1所述的弦支拱壳结构，其特征是，所述拱替代网壳中部分杆件，与网壳形成整体结构。
4.根据权利要求1所述的弦支拱壳结构，其特征是，所述撑杆单排竖直布置或呈V型布置。
5.根据权利要求1所述的弦支拱壳结构，其特征是，所述拱为实腹拱或桁架拱。
6.根据权利要求1所述的弦支拱壳结构，其特征是，所述撑杆、径向拉杆、环向拉索可设置一圈，也可设置多圈。
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