双层索-杆屋盖体系

摘要

本发明提供一种双层索-杆屋盖体系，它包括：内边缘结构/中心结构、外边缘结构，及介于其间的中间结构。该屋盖体系由拉索、压杆及节点组成。拉索在体系中连续布置，受拉连续；压杆在体系中不连续布置，受压不连续。该屋盖体系自成一体，是一种自应力状态下的稳定自平衡体系。体系布置形式灵活多样，可整体闭合，可在中部大开孔，也可由单榀组成多榀屋盖体系；其平面投影可为椭圆形、圆形及其它非圆形平面，也可为四边形及其它多边形平面，适用于各种大跨度空间结构建筑。该体系可全部采用钢材制作，体系受力合理，用材节省，自重轻，构件制作方便，整个体系的施工安装不需强大的外部边界及下部支承，具有很好的经济实用性与新颖独特的视觉效果。

主权项

一种双层索‑杆屋盖体系，该体系包含内边缘结构、外边缘结构及介于其间的中间结构，其中：所述双层索‑杆屋盖体系包含基本索‑杆单元，所述基本索‑杆单元包含有：(i)多个斜杆，沿一斜杆分布方向分布且以一定间距彼此分离，包含有：第一斜杆(s1)，其内端点位于上层，确定一上层内节点，其外端点位于下层，确定一下层外节点；第二斜杆(s2)，其内端点位于下层，确定一下层内节点，其外端点位于上层，确定一上层外节点；各第一斜杆分别沿与斜杆分布方向相交的一第一斜杆方向设置且在该方向上仅包含一根第一斜杆；各第二斜杆分别沿与斜杆分布方向相交的一第二斜杆方向设置且在该方向上仅包含一根第二斜杆；各第一、第二斜杆方向在所述内、外边缘结构之间互不相交；各第一、第二斜杆沿斜杆分布方向交替设置，以使第一、第二斜杆彼此相邻；以及(ii)多根上、下层索，分别连接相邻的第一、第二斜杆，包含有：第一上层索(c1)，连接第一斜杆的上层内节点及相邻的第二斜杆的上层外节点；第一下层索(c2)，连接第一斜杆的下层外节点及相邻的第二斜杆的下层内节点；其中，(A)所述中间结构包含多个从外边缘结构向内边缘结构相继地内外相邻布置的所述基本索‑杆单元，用作中间结构单元，其包含的第一、第二斜杆及第一上、下层索分别用作中间第一、第二斜杆及中间第一上、下层索，其斜杆分布方向为中间结构的延伸方向；各外侧中间结构单元中的外侧中间第一、第二斜杆与相邻的内侧中间结构单元中的内侧中间第一、第二斜杆之间包含如下组合及连接方式：(i)各外侧中间第一斜杆都与相应内侧中间第一斜杆沿同一中间第一斜杆方向设置并内外相邻且互不相交，各外侧中间第二斜杆都与相应内侧中间第二斜杆沿同一中间第二斜杆方向设置并内外相邻且互不相交；(ii)还包含多根中间索，分别连接相邻的内、外侧中间第一、第二斜杆，包含有：中间第一层间索(c3a)，连接外侧中间第一斜杆的上层内节点和相邻的内侧中间第一斜杆的下层外节点；中间第二层间索(c4a)，连接外侧中间第二斜杆的下层内节点和相邻的内侧中间第二斜杆的上层外节点；中间第二上层索(c5a)，连接外侧中间第二斜杆的上层外节点和邻近的内侧中间第一斜杆的上层内节点；中间第二下层索(c6a)，连接外侧中间第一斜杆的下层外节点和邻近的内侧中间第二斜杆的下层内节点；(B)所述内边缘结构包含与所述中间结构连接的内边缘索‑杆单元，和/或所述外边缘结构包含与所述中间结构连接的外边缘索‑杆单元，其中：一)所述内边缘索‑杆单元包含有：(i)多对及多个内边缘斜杆，沿一内边缘延伸方向分布且以一定间距彼此分离，包含有：内边缘第一成对斜杆(s9e)，沿相应中间第一斜杆方向设置且在该方向仅包含一对内边缘斜杆，其两根斜杆的外端点相交于下层，确定一共同的下层外节点，其内端点分开地位于上层，确定两个上层内节点；内边缘第二成对斜杆(s10e)，与内边缘第一成对斜杆沿内边缘延伸方向交替设置并彼此相邻，沿相应中间第二斜杆方向设置且在该方向仅包含一对内边缘斜杆，其两根斜杆的外端点相交于上层，确定一共同的上层外节点，其内端点分开地位于下层，确定两个下层内节点；内边缘第一斜杆(s11e)，位于内边缘第二成对斜杆的两根斜杆之间并沿其所沿的中间第二斜杆方向设置且在该方向仅包含一根内边缘斜杆，其外端点位于下层，确定一下层外节点，其内端点位于上层，确定一上层内节点；内边缘第二斜杆(s12e)，位于内边缘第一成对斜杆的两根斜杆之间并沿其所沿的中间第一斜杆方向设置且在该方向仅包含一根内边缘斜杆，其外端点位于上层，确定一上层外节点，其内端点位于下层，确定一下层内节点；(ii)多根内边缘索，分别连接相邻的所述内边缘斜杆，包含有：内边缘第一层间索(c23e)，连接内边缘第一成对斜杆的下层外节点和位于其间的内边缘第二斜杆的上层外节点；内边缘第二层间索(c24e)，连接内边缘第二成对斜杆的上层外节点和位于其间的内边缘第一斜杆的下层外节点；内边缘第三层间索(c25e)，连接内边缘第一斜杆的下层外节点和相邻的内边缘第一成对斜杆中邻近斜杆的上层内节点；内边缘第四层间索(c26e)，连接内边缘第二斜杆的上层外节点和相邻的内边缘第二成对斜杆中邻近斜杆的下层内节点；内边缘第五成对层间索(c27e)，一端分别连接内边缘第一成对斜杆的上层内节点，另一端都连接位于其间的内边缘第二斜杆的下层内节点；内边缘第六成对层间索(c28e)，一端分别连接内边缘第二成对斜杆的下层内节点，另一端都连接位于其间的内边缘第一斜杆的上层内节点；内边缘第一上层索(c29e)，连接内边缘第二成对斜杆的上层外节点和相邻的内边缘第一成对斜杆中邻近斜杆的上层内节点；内边缘第二上层索(c30e)，连接内边缘第二成对斜杆的上层外节点和位于其间的内边缘第一斜杆的上层内节点；内边缘第三成对上层索(c31e)，一端分别连接内边缘第一成对斜杆的上层内节点，另一端都连接位于其间的内边缘第二斜杆的上层外节点；内边缘第一下层索(c32e)，连接内边缘第一成对斜杆的下层外节点和相邻的内边缘第二成对斜杆中邻近斜杆的下层内节点；内边缘第二下层索(c33e)，连接内边缘第一成对斜杆的下层外节点和位于其间的内边缘第二斜杆的下层内节点；内边缘第三成对下层索(c34e)，一端分别连接内边缘第二成对斜杆的下层内节点，另一端都连接位于其间的内边缘第一斜杆的下层外节点；以及(iii)多根内边缘索，分别连接所述内边缘斜杆与所述中间结构中最内侧中间结构单元中的中间第一、第二斜杆即最内侧中间第一、第二斜杆，包含有：内边缘第七层间索(c35e)，连接最内侧中间第一斜杆的上层内节点和沿该中间第一斜杆方向设置且内侧相邻的内边缘第一成对斜杆的下层外节点；内边缘第八层间索(c36e)，连接最内侧中间第二斜杆的下层内节点和沿该中间第二斜杆方向设置且内侧相邻的内边缘第二成对斜杆的上层外节点；内边缘第四上层索(c37e)，连接最内侧中间第二斜杆的上层外节点和邻近的内边缘第一成对斜杆中邻近斜杆的上层内节点；内边缘第四下层索(c38e)，连接最内侧中间第一斜杆的下层外节点和邻近的内边缘第二成对斜杆中邻近斜杆的下层内节点；(iv)多个内边缘压力边或拉力边或拉压边，分别连接所述内边缘斜杆的相邻内节点，各内边缘压力边都包含首尾连接的多根压杆，各内边缘拉力边都包含首尾连接的多根拉索，各内边缘拉压边都包含首尾连接的多根压杆和拉索，包含有：内边缘上层压力边(s13e)或拉力边或拉压边，依次连接相邻的内边缘第一成对斜杆及内边缘第一斜杆的上层内节点；内边缘下层压力边(s14e)或拉力边或拉压边，依次连接相邻的内边缘第二成对斜杆及内边缘第二斜杆的下层内节点；二)所述外边缘索‑杆单元包含有：(i)多对及多个外边缘斜杆，沿一外边缘延伸方向分布且以一定间距彼此分离，包含有：外边缘第一成对斜杆(s3d)，沿相应中间第一斜杆方向设置且在该方向仅包含一对外边缘斜杆，其两根斜杆的内端点相交于上层，确定一共同的上层内节点，其外端点分开地位于下层，确定两个下层外节点；外边缘第二成对斜杆(s4d)，与外边缘第一成对斜杆沿外边缘延伸方向交替设置并彼此相邻，沿相应中间第二斜杆方向设置且在该方向仅包含一对外边缘斜杆，其两根斜杆的内端点相交于下层，确定一共同的下层内节点，其外端点分开地位于上层，确定两个上层外节点；外边缘第一斜杆(s5d)，位于外边缘第二成对斜杆的两根斜杆之间并沿其所沿的中间第二斜杆方向设置且在该方向仅包含一根外边缘斜杆，其内端点位于上层，确定一上层内节点，其外端点位于下层，确定一下层外节点；外边缘第二斜杆(s6d)，位于外边缘第一成对斜杆的两根斜杆之间并沿其所沿的中间第一斜杆方向设置且在该方向仅包含一根外边缘斜杆，其内端点位于下层，确定一下层内节点，其外端点位于上层，确定一上层外节点；(ii)多根外边缘索，分别连接相邻的所述外边缘斜杆，包含有：外边缘第一层间索(c7d)，连接外边缘第一成对斜杆的上层内节点和位于其间的外边缘第二斜杆的下层内节点；外边缘第二层间索(c8d)，连接外边缘第二成对斜杆的下层内节点和位于其间的外边缘第一斜杆的上层内节点；外边缘第三层间索(c9d)，连接外边缘第一斜杆的上层内节点和相邻的外边缘第一成对斜杆中邻近斜杆的下层外节点；外边缘第四层间索(c10d)，连接外边缘第二斜杆的下层内节点和相邻的外边缘第二成对斜杆中邻近斜杆的上层外节点；外边缘第五成对层间索(c11d)，一端分别连接外边缘第一成对斜杆的下层外节点，另一端都连接位于其间的外边缘第二斜杆的上层外节点；外边缘第六成对层间索(c12d)，一端分别连接外边缘第二成对斜杆的上层外节点，另一端都连接位于其间的外边缘第一斜杆的下层外节点；外边缘第一上层索(c13d)，连接外边缘第一成对斜杆的上层内节点和相邻的外边缘第二成对斜杆中邻近斜杆的上层外节点；外边缘第二上层索(c14d)，连接外边缘第一成对斜杆的上层内节点和位于其间的外边缘第二斜杆的上层外节点；外边缘第三成对上层索(c15d)，一端分别连接外边缘第二成对斜杆的上层外节点，另一端都连接位于其间的外边缘第一斜杆的上层内节点；外边缘第一下层索(c16d)，连接外边缘第二成对斜杆的下层内节点和相邻的外边缘第一成对斜杆中邻近斜杆的下层外节点；外边缘第二下层索(c17d)，连接外边缘第二成对斜杆的下层内节点和位于其间的外边缘第一斜杆的下层外节点；外边缘第三成对下层索(c18d)，一端分别连接外边缘第一成对斜杆的下层外节点，另一端都连接位于其间的外边缘第二斜杆的下层内节点；(iii)多根外边缘索，分别连接所述外边缘斜杆与所述中间结构中最外侧中间结构单元中的中间第一、第二斜杆即最外侧中间第一、第二斜杆，包含有：外边缘第七层间索(c19d)，连接最外侧中间第一斜杆的下层外节点和沿该中间第一斜杆方向设置且外侧相邻的外边缘第一成对斜杆的上层内节点；外边缘第八层间索(c20d)，连接最外侧中间第二斜杆的上层外节点和沿该中间第二斜杆方向设置且外侧相邻的外边缘第二成对斜杆的下层内节点；外边缘第四上层索(c21d)，连接最外侧中间第一斜杆的上层内节点和邻近的外边缘第二成对斜杆中邻近斜杆的上层外节点；外边缘第四下层索(c22d)，连接最外侧中间第二斜杆的下层内节点和邻近的外边缘第一成对斜杆中邻近斜杆的下层外节点；(iv)多个外边缘压力边或拉力边或拉压边，分别连接所述外边缘斜杆的相邻外节点，各外边缘压力边都包含首尾连接的多根压杆，各外边缘拉力边都包含首尾连接的多根拉索，各外边缘拉压边都包含首尾连接的多根压杆和拉索，包含有：外边缘上层压力边(s7d)或拉力边或拉压边，依次连接相邻的外边缘第二成对斜杆及外边缘第二斜杆的上层外节点；外边缘下层压力边(s8d)或拉力边或拉压边，依次连接相邻的外边缘第一成对斜杆及外边缘第一斜杆的下层外节点。