CN112878493B - 带斗屏子结构的球面穹顶 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种带斗屏子结构的球面穹顶，所述球面穹顶包括：球面网壳，该球面网壳包括沿放射方向弧形延伸的多根径向杆和围绕所述球面网壳的中心呈多个环形分布的环向杆，所述径向杆与所述环向杆相交连接；斗屏子结构，该斗屏子结构包括用于挂设斗屏的安装座，以及固定连接于所述球面网壳和所述安装座之间的多根连接杆；其中，所述径向杆与所述环向杆的交点之间连接有斜杆。根据本申请的技术方案，提供了一种安全稳定且结构简单的带斗屏子结构的穹顶设计方案。

Description

带斗屏子结构的球面穹顶

技术领域

本申请涉及建筑结构领域，更具体地说，涉及一种带斗屏子结构的球面穹顶。

背景技术

为防止受到天气状况的影响，很多体育活动需要在室内环境下进行，由于这类大型场馆需要在室内具有较大的空旷空间，因此通常使用穹顶结构作为大型场馆的顶部，以在坚固耐用的同时满足大跨度的覆盖要求。其中，如篮球、羽毛球等竞技运动在进行时为了能够让场馆四周的观众都能清晰地看到运动过程和竞技结果，可以选择在穹顶中心处安装斗屏。

传统上，都是在场馆建成后，如有需要再通过在穹顶中心处加挂斗屏。但由于斗屏***通常重大数吨或数十吨，因此会对穹顶结构的中心处造成较大的承重压力。而在穹顶结构上增加桁架等加固体系虽然能够提高穹顶载重性能，但成本较高，同时也会造成进一步的空间浪费。

因此，如何提供一种安全稳定且结构简单的带斗屏子结构的穹顶设计方案成为本领域需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提出了一种带斗屏子结构的球面穹顶，以提供一种安全稳定且结构简单的带斗屏子结构的穹顶设计方案。

根据本申请，提出了一种带斗屏子结构的球面穹顶，所述球面穹顶包括：球面网壳，该球面网壳包括沿放射方向弧形延伸的多根径向杆和围绕所述球面网壳的中心呈多个环形分布的环向杆，所述径向杆与所述环向杆相交连接；斗屏子结构，该斗屏子结构包括用于挂设斗屏的安装座，以及固定连接于所述球面网壳和所述安装座之间的多根连接杆；其中，所述径向杆与所述环向杆的交点之间连接有斜杆。

优选地，所述径向杆包括内端相交于所述球面网壳的中心的主径向杆，和设置于任意相邻的两条所述主径向杆之间且内外两端连接于所述环向杆上的第一辅助径向杆。

优选地，所述径向杆还包括设置于所述主径向杆和第一辅助径向杆之间的第二辅助径向杆，该第二辅助径向杆的内外两端连接于所述环向杆上。

优选地，所述第二辅助径向杆的内端和所述主径向杆与所述环向杆的交点之间连接有所述斜杆；和/或所述第二辅助径向杆与所述环向杆的交点和所述主径向杆与所述环向杆的交点之间连接有所述斜杆。

优选地，所述第二辅助径向杆与所述环向杆的交点和所述第一辅助径向杆与所述环向杆的交点之间连接有所述斜杆。

优选地，所述连接杆连接于所述径向杆上；或所述连接杆连接于所述环向杆上；或所述连接杆连接于所述径向杆与所述环向杆的相交处。

优选地，多根所述连接杆分别连接于相邻的至少两圈所述环向杆上。

优选地，连接于同一圈所述环向杆上的多根所述连接杆首尾相连，且任意相连的两根所述连接杆与所述环向杆或所述安装座形成等腰三角形。

优选地，所述球面穹顶还包括下层锁网，该下层锁网包括：竖杆，该竖杆在所述径向杆与所述环向杆的交点竖直向下延伸；环索，该环索连接于同一圈所述环向杆上的所述竖杆的底部之间；和径索，该径索连接于所述竖杆的底部与所述球面网壳之间。

优选地，连接于同一圈所述环向杆上的多根所述径索首尾相连，且任意相连的两根所述径索与所述环向杆或所述环索形成等腰三角形。

优选地，该带斗屏子结构的穹顶的各结构之间的连接方式为焊接，所述带斗屏子结构的穹顶的材质为低合金高强度结构钢。

根据本申请的技术方案，在该球面穹顶中，包括形成穹顶主体的球面网壳，以及通过连接杆与该球面网壳的主径向杆连接的用于挂设斗屏的安装座，从而使斗屏的安装座成为所述球面穹顶的一部分，进而提供了一种安全稳定且结构简单的带斗屏子结构的穹顶设计方案。

本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：

图1为根据本申请优选实施方式的带斗屏子结构的球面穹顶的下方视角的立体图；

图2为图1所示的带斗屏子结构的球面穹顶的上方视角的立体图；

图3为带斗屏子结构的球面穹顶的斗屏子结构的立体图；

图4为本申请优选实施方式的用于球面穹顶的下层锁网的立体图；

图5为图1所示的带斗屏子结构的球面穹顶与图4所示的下层锁网相结合的立体图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。

如上所述，为满足在大型室内场馆内观众观看需求，现在越来越多的大型场馆采用在穹顶中心加挂斗屏的方式让场馆四周的观众都能清晰地看到运动过程和竞技结果。传统的穹顶结构在建成之初很少会考虑到后期承重较大的问题，而斗屏***通常重量较大，加挂斗屏***会对穹顶结构的中心处造成较大的承重压力从而导致安全隐患。即使在穹顶建成时考虑到承重问题，传统上的解决方案也通常是在穹顶结构上增加桁架等加固结构，不仅成本较高还会占用更多的场馆内空间。

基于上述缺陷，本申请提供了一种带斗屏子结构的球面穹顶，如图1所示，该球面穹顶包括：球面网壳10，该球面网壳10包括沿放射方向弧形延伸的多根径向杆11和围绕球面网壳10的中心呈多个环形分布的环向杆12，径向杆11与环向杆12相交连接；斗屏子结构20，如图3所示，该斗屏子结构20包括用于挂设斗屏的安装座21，以及固定连接于所述球面网壳10和安装座21之间的多根连接杆22；其中，径向杆11与环向杆12的交点之间连接有斜杆14。根据本申请的技术方案，该球面穹顶的球面网壳10为肋环形的网壳结构，为提高该球面网壳10的整体刚度，在上述径向杆11与环向杆12的部分相邻的交点之间连接有斜杆14，通过斜杆14与相邻的径向杆11与环向杆12形成三角形的结构以提高了球面网壳10的抗扭刚度，从而提供了一种结构安全较高的网壳结构。此外，为满足斗屏安装，所述球面网壳10通过多根连接杆22连接有用于斗屏安装的安装座21，该安装座21通过多根连接杆22与球面网壳10形成了一个整体，从而提供了一种带斗屏子结构的球面穹顶结构，进而使斗屏的安装座21作为球面穹顶的一部分，无需改造穹顶即可方便地安装斗屏。优选情况下，球面网壳10与多根连接杆22的连接点呈放射形分布，从安装座21延伸出的多根连接杆22优选分别连接于球面网壳10由中心向外分布的径向杆11与环向杆12的交点上，从而减小局部的载荷，使斗屏安装后的重力尽量分散分布于球面网壳10上。

在上述球面网壳10中径向杆11的外端向外延伸至距离球面网壳10中心最远的环向杆12上，径向杆11的内端(指向球面网壳10中心的一端)可以全部交汇于球面网壳10的中心，或者优选如图1和2所示，径向杆11包括内端相交于球面网壳10的中心的主径向杆111，和设置于任意相邻的两条主径向杆111之间且内外两端连接于环向杆12上的第一辅助径向杆112。其中第一辅助径向杆112长度短于主径向杆111，一方面第一辅助径向杆112的设置增加了球面网壳10的刚度，改善了结构的稳定性，另一方面第一辅助径向杆112的内端不交汇于球面网壳10中心，从而避免增加球面网壳10中心处的安装难度，进而能够在球面网壳10上设置更多的径向杆11。优选情况下，球面网壳10的第一辅助径向杆112与主径向杆111的数量相同，第一辅助径向杆112与主径向杆111沿球面网壳10的圆周方向依次间隔设置。

进一步地，如图1和2所示，径向杆11还可以包括设置于主径向杆111和第一辅助径向杆112之间的第二辅助径向杆113，该第二辅助径向杆113的内外两端连接于环向杆12上。该第二辅助径向杆113的长度短于第一辅助径向杆112，主径向杆111和第一辅助径向杆112之间的间隔随着远离球面网壳10中心的距离而增加，第二辅助径向杆113则布置在主径向杆111和第一辅助径向杆112间距较大的位置以提高球面网壳10的整体刚性。在此基础上，为进一步提高球面网壳10的结构稳定性，第二辅助径向杆113的内端和主径向杆111与环向杆12的交点之间连接有斜杆14；或者第二辅助径向杆113与环向杆12的交点和主径向杆111与环向杆12的交点之间连接有斜杆14；或者优选情况下，第二辅助径向杆113的内端和主径向杆111与环向杆12的交点之间以及第二辅助径向杆113与环向杆12的交点和主径向杆111与环向杆12的交点之间均连接有斜杆14。根据本申请优选的实施方式，如图2所示，所述斜杆14的延伸方向为从主径向杆111与距离球面网壳10中心较近的环向杆12的交点连接至第二辅助径向杆113与距离球面网壳10中心较远的相邻的环向杆12的交点上，其中主径向杆111与位于主径向杆111两侧的第二辅助径向杆113通过第二辅助径向杆113内端连接的斜杆14形成从球面网壳10中心向外延伸的枝杈状。优选地，上述枝杈状的主径向杆111与第二辅助径向杆113之间布置的斜杆14数量可以根据实际工况需求减少，以节约材料成本减轻穹顶重量，所述斜杆14在球面网壳10的圆周方向上均匀分布。根据本申请的另一种实施方式，第二辅助径向杆113与环向杆12的交点和第一辅助径向杆112与环向杆12的交点之间也可以连接有斜杆14。

如图1和3所示，根据本申请的带斗屏子结构的球面穹顶的球面网壳10与斗屏子结构20通过连接杆22的连接形成一体，其中，连接杆22可以直接连接于径向杆11上；或连接杆22也可以连接于环向杆12上；或连接杆22还可以连接于径向杆11与环向杆12的相交处，以能够通过焊接方式或使用特制的节点连接件同时固定连接径向杆11、环向杆12和连接杆22，提高球面穹顶的安装效率。在连接杆22连接于环向杆12或径向杆11与环向杆12的相交处的情况下，优选地，所述多根连接杆22分别连接于相邻的至少两圈环向杆12上，以在安装斗屏后使斗屏***的重量能够分散地承载于球面网壳10。如图3所示，优选情况下，连接于同一圈环向杆12上的多根连接杆22首尾相连，且任意相连的两根连接杆22与环向杆12或安装座21形成等腰三角形，从而提高斗屏子结构20的连接稳定性。

根据上述带斗屏子结构的球面穹顶，如图5所示，除球面网壳10与斗屏子结构20外，球面穹顶还可以包括下层锁网30。如图4所示，该下层锁网30包括：竖杆31，该竖杆31在如上所述的径向杆11与环向杆12的交点竖直向下延伸；环索32，该环索32连接于同一圈环向杆12上的竖杆31的底部之间；和径索33，该径索33连接于竖杆31的底部与球面网壳10之间。通过上述下层锁网30与球面网壳10的结合，球面网壳10和下层锁网30索撑互相平衡，使得穹顶结构成为一种自平衡体系，有效改善了球面穹顶的外刚度。优选地，环索32和径索33利用具备高强抗拉性的索材，从而通过所述下层锁网30调整穹顶体系的内力分布，降低穹顶结构的内力幅值，进而提高该球面穹顶结构的承载能力。在此基础上，优选如图4所示，连接于同一圈环向杆12上的多根径索33首尾相连，且任意相连的两根径索33与环向杆12或环索32形成等腰三角形，以形成更加稳定的锁网体系，提高该球面穹顶的整体稳定性。

根据上述任意实施方式的带斗屏子结构的球面穹顶，该带斗屏子结构的穹顶的各结构之间的连接方式可以为焊接，也可以通过特制的节点连接件进行连接；带斗屏子结构的穹顶的各部分结构的材质优选为如低合金高强度结构钢(Q355B)的具备较高强度和较低重量的金属材质。

根据本申请优选实施方式的带斗屏子结构的球面穹顶，如图5所示，该球面穹顶包括作为球面穹顶支撑主体的球面网壳10，和与球面网壳10结合用于安装斗屏***的斗屏子结构20，以及连接于球面网壳10下方用于提高球面穹顶结构的承载能力的下层锁网30。其中，球面网壳10在主径向杆111和环向杆12的基础上，还设置有长度短于主径向杆111的第一辅助径向杆112和第二辅助径向杆113，以提高球面穹顶靠近边缘区域的刚度，并通过斜杆14的布置进一步提高穹顶结构的整体刚度和稳定性。斗屏子结构20通过多根连接杆22均匀分散地连接于球面网壳10，并且形成三角形分布的稳定连接体系，从而能够尽量减小加挂斗屏***对穹顶的载荷要求，并且通过斗屏安装座21能够方便地设置斗屏***，避免穹顶建成后加挂斗屏时需要对穹顶做进一步改进，提高施工效率。因此根据本申请，提供了一种安全稳定且结构简单的带斗屏子结构的穹顶设计方案。

以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所公开的内容。

Claims (9)

1.带斗屏子结构的球面穹顶，其特征在于，所述球面穹顶包括：

球面网壳(10)，该球面网壳(10)包括沿放射方向弧形延伸的多根径向杆(11)和围绕所述球面网壳(10)的中心呈多个环形分布的环向杆(12)，所述径向杆(11)与所述环向杆(12)相交连接；

斗屏子结构(20)，该斗屏子结构(20)包括用于挂设斗屏的安装座(21)，以及固定连接于所述球面网壳(10)和所述安装座(21)之间的多根连接杆(22)；

多根所述连接杆(22)分别连接于相邻的至少两圈所述环向杆(12)上，连接于同一圈所述环向杆(12)上的多根所述连接杆(22)首尾相连，且任意相连的两根所述连接杆(22)与所述环向杆(12)或所述安装座(21)形成等腰三角形；

其中，所述径向杆(11)与所述环向杆(12)的交点之间连接有斜杆(14)。

2.根据权利要求1所述的带斗屏子结构的球面穹顶，其特征在于，所述径向杆(11)包括内端相交于所述球面网壳(10)的中心的主径向杆(111)，和设置于任意相邻的两条所述主径向杆(111)之间且内外两端连接于所述环向杆(12)上的第一辅助径向杆(112)。

3.根据权利要求2所述的带斗屏子结构的球面穹顶，其特征在于，所述径向杆(11)还包括设置于所述主径向杆(111)和第一辅助径向杆(112)之间的第二辅助径向杆(113)，该第二辅助径向杆(113)的内外两端连接于所述环向杆(12)上。

4.根据权利要求3所述的带斗屏子结构的球面穹顶，其特征在于，所述第二辅助径向杆(113)的内端和所述主径向杆(111)与所述环向杆(12)的交点之间连接有所述斜杆(14)；和/或所述第二辅助径向杆(113)与所述环向杆(12)的交点和所述主径向杆(111)与所述环向杆(12)的交点之间连接有所述斜杆(14)。

5.根据权利要求3所述的带斗屏子结构的球面穹顶，其特征在于，所述第二辅助径向杆(113)与所述环向杆(12)的交点和所述第一辅助径向杆(112)与所述环向杆(12)的交点之间连接有所述斜杆(14)。

6.根据权利要求1所述的带斗屏子结构的球面穹顶，其特征在于，所述连接杆(22)连接于所述径向杆(11)与所述环向杆(12)的相交处。

7.根据权利要求1所述的带斗屏子结构的球面穹顶，其特征在于，所述球面穹顶还包括下层锁网(30)，该下层锁网(30)包括：

竖杆(31)，该竖杆(31)在所述径向杆(11)与所述环向杆(12)的交点竖直向下延伸；

环索(32)，该环索(32)连接于同一圈所述环向杆(12)上的所述竖杆(31)的底部之间；和

径索(33)，该径索(33)连接于所述竖杆(31)的底部与所述球面网壳(10)之间。

8.根据权利要求7所述的带斗屏子结构的球面穹顶，其特征在于，连接于同一圈所述环向杆(12)上的多根所述径索(33)首尾相连，且任意相连的两根所述径索(33)与所述环向杆(12)或所述环索(32)形成等腰三角形。

9.根据权利要求1-8中的任意一项所述的带斗屏子结构的球面穹顶，其特征在于，该带斗屏子结构的穹顶的各结构之间的连接方式为焊接，所述带斗屏子结构的穹顶的材质为低合金高强度结构钢。

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