CN104499626A - 单层网壳新型空间四边形网格结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单层网壳新型空间四边形网格结构，其特征是，单层网壳为四边形网络，构成网络的节点包括柔性连接节点和刚性连接节点。此网格结构相较于传统的三角形网格或全刚接四边形网格，在地震作用下，“抗”“放”结合能获得更好的结构响应，对变形和受力的控制效果更加理想，同时由于节点和杆件数量较少加工简单；支座较少，对附属结构的适用性更强；对地震和温度作用的响应好，结构受力更合理；杆件由于变形引起的残余应力小；符合规范要求，安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及大跨度单层网壳网格划分的设计领域。
背景技术
目前，复杂的大跨度屋盖结构在我国越来越多，而其中单层网壳结构因其受力合理、刚度大、可以跨越较大的跨度，同时建筑造型优美等优点而获得了广泛应用。对于单层网壳的网格划分形式，传统的采用较多的无论凯威特型、短程线型、三向型等都是三角形网格或全刚接四边形网格。其主要特点是平面内刚度大，但是节点处连接的杆件数量较多，加工较复杂，成本高，同时由于其刚度较大，因此对地震的适应性也较差，综合以上所述，当跨度较大，地震作用起控制作用时，采用三角形网格或全刚接四边形网格从结构受力的合理性、经济性角度来看并不理想。
发明内容
为了克服上述三角形网格在某些特定受力环境下的缺陷，同时保证结构的安全、合理、经济，本发明采用一种新型的网格划分形式——“刚柔并济”的不规则空间四边形网格结构。此网格结构相较于传统的三角形网格或全刚接四边形网格，在地震作用下，“抗”“放”结合能获得更好的结构响应，对变形和受力的控制效果更加理想，同时由于节点和杆件数量较少，能获得更好的经济效应。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：根据结构的布置形式，在合理的区域设置部分柔性连接（铰接）节点，节点在保证平面外（相对于网壳平面）刚度的同时，削弱面内刚度，在地震作用下有更好的变形能力。
一种单层网壳新型空间四边形网格结构，其特征是，单层网壳为四边形网络，构成网络的节点包括柔性连接节点和刚性连接节点。
所述柔性连接节点分布在所述刚性连接节点周围。
在横向或纵向的方向上设置柔性连接节点，且柔性连接节点分布在刚性连接节点外侧。
所述柔性连接节点为单板铰接节点，在刚性节点与杆件之间焊接一块连接单板，由单板将刚性节点与杆件连接在一起。
所述柔性连接节点为螺栓铰接节点，在刚性节点与杆件之间由高强螺栓连接，高强螺栓的一端与刚性节点的侧板连接，高强螺栓的另一端与杆件端部的内板相连接。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
（1）节点数量少，加工简单；
（2）节点连接的杆件数量少，杆件短；
（3）支座较少，对附属结构（如玻璃幕墙，百叶等）的适用性更强；
（4）对地震和温度作用的响应好，结构受力更合理；
（5）杆件由于变形引起的残余应力小；
（6）符合规范要求，安全可靠。
附图说明
图1为本发明的平面图；
图2为柔性连接节点一实施例：单板铰接节点；
图3为柔性连接节点另一实施例：螺栓铰接节点。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的单层网壳新型空间四边形网格结构为四边形网络，构成网络的节点包括柔性连接节点和刚性连接节点。柔性连接节点分布在刚性连接节点周围。
在其他实施方式中，可以仅在横向或纵向的方向上设置柔性连接节点，且柔性连接节点分布在刚性连接节点外侧。
柔性连接节点布置的范围可以综合考虑对变形和受力、地震作用的影响，使节点在保证平面外（相对于网壳平面）刚度的同时，削弱面内刚度，使其在地震作用下有更好的变形能力。
网格形式采用不规则空间四边形网格，同时根据结构的布置形式，地震作用下的结构响应和变形特点，在合理的区域设置柔性连接点，“抗”“放”结合，从而更加有效的控制结构在地震和温度作用下的变形和受力。
柔性连接节点的形式可以包括多种，如图2的单板铰接节点，在构成屋盖网格的刚性节点11与杆件12之间焊接一块连接单板13，由单板13将刚性节点11与杆件12连接在一起。通过这种形式的柔性连接方式，在保证面内刚度的同时，削弱面外刚度，使面外有一定的转动能力，优化传力路径。
如图3所示，柔性连接节点还可以采用螺栓铰接节点，在构成屋盖网格的刚性节点11与杆件12之间由高强螺栓14连接，高强螺栓14的一端与刚性节点11的侧面连接，高强螺栓14的另一端与杆件12端部的内板15相连接。安装时，高强螺栓14的螺纹杆一端与刚性节点11螺纹连接，高强螺栓14的螺纹杆另一端与杆件12端部的内板15螺纹连接，并通过螺母与高强螺栓14螺纹连接固定。安装螺母时也可以增加垫片，进行防松并减少内板15表面的磨损。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种单层网壳新型空间四边形网格结构，其特征是，单层网壳为四边形网络，构成网络的节点包括柔性连接节点和刚性连接节点。
2.根据权利要求1所述的单层网壳新型空间四边形网格结构，其特征是，所述柔性连接节点分布在所述刚性连接节点周围。
3.根据权利要求1所述的单层网壳新型空间四边形网格结构，其特征是，在横向或纵向的方向上设置柔性连接节点，且柔性连接节点分布在刚性连接节点外侧。
4.根据权利要求1所述的单层网壳新型空间四边形网格结构，其特征是，所述柔性连接节点为单板铰接节点，在刚性节点与杆件之间焊接一块连接单板，由单板将刚性节点与杆件连接在一起。
5.根据权利要求1所述的单层网壳新型空间四边形网格结构，其特征是，所述柔性连接节点为螺栓铰接节点，在刚性节点与杆件之间由高强螺栓连接，高强螺栓的一端与刚性节点的侧板连接，高强螺栓的另一端与杆件端部的内板相连接。
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