大跨度索杆张力屋盖结构体系

摘要

本实用新型公开了一种大跨度索杆张力屋盖结构体系，由葵花型索穹顶和环绕葵花型索穹顶的环形张拉整体连接构成，葵花型索穹顶包括一个中心拉力环，以中心拉力环为中心对称设置的N根内竖压杆和N根外竖压杆，N为大于等于4的正整数；环形张拉整体由N个张拉整体单元首尾连接构成，每个张拉整体单元由互为镜像对称的子单元Ⅰ和子单元Ⅱ拼接而成，子单元Ⅰ和子单元Ⅱ分别是由四根压杆和十二根拉索构成的自平衡稳定结构体系。本实用新型具有材料利用率高、施工成本低等优点。

主权项

一种大跨度索杆张力屋盖结构体系，其特征在于，该体系由葵花型索穹顶和环绕所述葵花型索穹顶的环形张拉整体连接构成，所述葵花型索穹顶包括一个中心拉力环(1)，以所述中心拉力环(1)为中心对称设置的N根内竖压杆(2)和N根外竖压杆(3)，N为大于等于4的正整数，所述中心拉力环(1)顶端与内竖压杆(2)顶端之间连接有第一内脊索(4)，中心拉力环(1)底端与内竖压杆(2)顶端之间连接有第一内斜索(5)，内竖压杆(2)顶端与两根最近的外竖压杆(3)顶端之间均连接有第二内脊索(4’)，内竖压杆(2)的底端与两根最近的外竖压杆(3)顶端之间均连接有第二内斜索(5’)，两相邻内竖压杆(2)的底端之间连接有内环索(6)，两相邻外竖压杆(3)的底端之间连接有外环索(7)；所述环形张拉整体由N个张拉整体单元首尾连接构成，每个张拉整体单元由互为镜像对称的子单元Ⅰ和子单元Ⅱ拼接而成，所述子单元Ⅰ和子单元Ⅱ分别是由四根压杆和十二根拉索构成的自平衡稳定结构体系，第i(i＝1,2,3……N)个张拉整体单元空间构型为：首先以在中心拉力环(1)所在直线上、且位于中心拉力环(1)底端下方的一点为整体坐标原点O(0,0,0)，以位于中心拉力环(1)和外竖压杆(3)所构成的平面内且垂直于中心拉力环(1)的直线方向为X轴，以整体坐标原点指向中心拉力环(1)底端方向为Z轴，构建得到的空间直角坐标系作为整体坐标系；然后以整体坐标系中的点为局部坐标原点，以MO_i方向为X_i轴，以整体坐标系中Z轴方向为Y_i轴，以与X_i、Y_i轴都垂直的方向为Z_i轴，构建第i个张拉整体单元的局部坐标系，其中i为张拉整体单元的编号，M为整体坐标系中坐标为(0,0,λ)的点，Z_i方向仿射变换系数γ满足γ>0，Y_i方向仿射变换系数λ满足X_i方向仿射变换系数β满足所述子单元Ⅰ中各节点坐标为：B(0,‑λ,γ)，D(0,λ,γ)，E(‑β,λ,0)，F(‑β,‑λ,0)，G(β,‑λ,0)，H(β,λ,0)，其中AH、BE、CF、DG之间设置压杆，AB、BC、CD、DA、EF、FG、GH、HE、AE、BF、CG、DH之间设置拉索；所述子单元Ⅱ中各节点坐标为：B’(0,‑λ,‑γ)，D’(0,λ,‑γ)，E’(‑β,λ,0)，F’(‑β,‑λ,0)，G’(β,‑λ,0)，H’(β,λ,0)，其中A’H’、B’E’、C’F’、D’G’之间设置压杆，A’B’、B’C’、C’D’、D’A’、E’F’、F’G’、G’H’、H’E’、A’E’、B’F’、C’G’、D’H’之间设置拉索；子单元Ⅰ与子单元Ⅱ关于平面EFGH镜像对称，其中子单元Ⅰ上的节点E、F、G、H分别与子单元Ⅱ上的节点E’、F’、G’、H’对应重叠；中压杆(3)的底端和最近张拉整体单元的F点重合，中压杆(3)的顶端与最近张拉整体单元的B点、B’点之间分别连接有外脊索(8)，中压杆(3)的顶端和最近张拉整体单元的G点之间连接有连接脊索(9)，中压杆(3)的底端和最近张拉整体单元的B点、B’点之间分别连接有外斜索(10)，所述外斜索(10)分别与拉索BF、B’F重合，中压杆(3)的底端和最近张拉整体单元的G点之间连接有连接斜索(11)，所述连接斜索(11)和拉索FG重合。