專利名稱：一種非對稱開口式整體張拉索膜結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于大跨空間結構領域，涉及一種由三層徑向索、環(huán)索和覆膜組成的中間開口整體張拉結構。
背景技術：
索膜結構的發(fā)展源于20世紀后期，它是一種新型的張拉結構，由于其獨特的體系特點，它能充分利用索與膜的材料抗拉的特性，材料利用效率高。索膜結構的歷史最早可以追溯到古老的帳篷，但是它作為一種臨時建筑并沒有被人們所重視，直到上世紀80年代開發(fā)出了新型膜材料之后，膜結構才開始得到廣泛應用。索膜結構按照其構造形式可以分為充氣式膜結構、索桁架膜結構、索穹頂結構和張拉索膜結構。張拉索膜結構是一種依靠膜自身的張力以及拉索共同組成的結構體系，該結構主要由張拉索和覆蓋的膜材料組成，拉索又分為谷索脊索以及處于膜邊緣的邊索，在此類結構中膜單元得到充分張拉，能夠承受一定荷載。該類結構膜單元可以充當結構水平之間的聯系，對于水平方向的地震及風荷載具有很好的吸收作用。張拉索膜結構按照其受力特點可以分為
(I)一般張拉索膜結構，膜是主要的受力部分，該結構通過給膜施加一定的預應力使膜具有一定剛度，該類結構由于膜本身強度的限制，無法施加很大的預應力，故該類結構一般應用于跨度較小的結構。(2)復合張拉索膜結構，該結構索結構承受結構主要的力，膜單元主要承受局部荷載。因為索網的存在，該類結構剛度較一般張拉索膜結構大，因而特別適合應用于體育館、美術館、機場等大跨度結構的屋蓋。同時此類結構索與膜的預應力必須按照一定的比例施加。

發(fā)明內容
( I)解決的技術問題
現有的開口型索膜整體張拉結構多用于體育場建筑，主要有兩種類型一種類型為徑向索為外圈高低兩層，至內環(huán)索交為一層；平面為圓形或近似橢圓形，整體相對規(guī)則，內環(huán)索處于同平面內；另一種類型為兩層徑向索外圍交于一圈，至內環(huán)索分為上下兩層，兩層之間通過撐桿連接。上述開口型索膜整體張拉結構由于結構限制，多為對稱造型，難以實現非對稱造型的建筑效果。本發(fā)明提出一種新型索膜整體張拉結構，通過吊索、脊索和谷索三層徑向索與環(huán)向索形成中間開口的空間整體張拉索膜結構，這樣可以通過脊索和谷索之間的張拉膜面借助脊谷索外端的高差形成索膜豎向承載剛度，吊索增強結構整體豎向剛度。由于有三層索，通過調整不同部位吊索和脊谷索索力，可以實現索膜結構非對稱造型的建筑效果。
(2)技術方案
本發(fā)明提出一種非對稱開口型整體張拉索膜結構，通過吊索、脊索和谷索三層徑向索與環(huán)向索形成中間開口的空間整體張拉索膜結構。其特征在于
該結構包括外圍鋼結構、吊索、脊索、谷索、內環(huán)索和覆膜及膜邊索；
外圍鋼結構具有柱和環(huán)梁，其頂部設置環(huán)向桁架或環(huán)梁；
外圍鋼結構還包括頂部環(huán)向桁架或環(huán)梁-吊索節(jié)點、中部環(huán)梁-脊索節(jié)點、下部環(huán)梁-谷索節(jié)點；
外圍鋼結構通過頂部環(huán)向祐1架或環(huán)梁-吊索節(jié)點與吊索外端相連；
外圍鋼結構通過中部環(huán)梁-脊索節(jié)點與脊索外端相連；
外圍鋼結構通過下部環(huán)梁-谷索節(jié)點與谷索外端相連；
內環(huán)索可以采用單根環(huán)索，也可采用一組平行的多根環(huán)索；
內環(huán)索通過環(huán)索夾節(jié)點與谷索和吊索相連；
內環(huán)索通過環(huán)索夾節(jié)點與脊索相連；
吊索可以為徑向放射狀布置，也可以采用X型交叉布置；
相鄰脊索和谷索作為覆膜的骨架，覆膜設置膜邊索，在相鄰脊索、谷索和膜邊索之間通過張拉覆膜形成索膜張拉結構；
通過調整不同部位吊索和脊谷索索力，可實現索膜整體張拉結構非對稱造型。(3)有益效果
通過本發(fā)明的結構，可實現體育場屋蓋非對稱建筑造型，如非對稱馬鞍形。脊索和谷索外端高差不必太大，吊索在膜面上方，對建筑效果影響很小，膜面建筑效果更為優(yōu)美，結構受力合理，施工快捷。


圖I為整體張拉索膜結構剖面圖。圖2為整體張拉索膜結構三維圖。圖3為整體張拉索膜結構局部三維圖。圖4為整體張拉索膜結構局部剖面圖。圖5為與谷索和吊索相連的環(huán)索夾節(jié)點，
圖6為與脊索相連的環(huán)索夾節(jié)點。圖7為環(huán)向桁架或環(huán)梁吊索節(jié)點。圖8為環(huán)梁-脊索節(jié)點。圖9為環(huán)梁-谷索節(jié)點。各附圖中1吊索、2脊索、3谷索、4內環(huán)索、5覆膜、6環(huán)向桁架或環(huán)梁-吊索節(jié)點、7外圍鋼結構、8環(huán)梁-脊索節(jié)點、9環(huán)梁-谷索節(jié)點、10與谷索和吊索相連的環(huán)索夾節(jié)點、11與脊索相連的環(huán)索夾節(jié)點、12膜邊索。
具體實施方式
以某體育場工程為例，來說明本發(fā)明的非對稱開口式整體張拉索膜結構。(I首先建立外圍鋼結構7，如圖2所示，外圍鋼結構7采用X型柱和環(huán)梁，頂部設置環(huán)向桁架；
S在頂部環(huán)向桁架與吊索連接位置設置環(huán)向桁架-吊索節(jié)點6 ；
S在外圍鋼結構7中，在環(huán)梁與脊索2和谷索3外端連接處分別設置中部環(huán)梁-脊索節(jié)點8和下部環(huán)梁-谷索節(jié)點9 ；
$根據索力的大小，內環(huán)索4采用一組平行的十根內環(huán)索4，分為上下兩層，每層五根內環(huán)索4 ；
S內環(huán)索4通過環(huán)索夾節(jié)點10與吊索I和谷索3內端相連接；
內環(huán)索4通過環(huán)索夾節(jié)點11與脊索2內端相連接；
(Σ脊索2和谷索3及膜邊索12之間通過張拉覆膜5形成非對稱開口式張拉整體索膜結構。
權利要求
1.一種非對稱開口式整體張拉索膜結構，通過吊索(I)、脊索(2)和谷索(3)三層徑向索與環(huán)向索(4)形成中間開口的空間整體張拉索膜結構，其特征在于 該結構包括外圍鋼結構(7)、吊索(I)、脊索(2)、谷索(3)、內環(huán)索(4)和覆膜(5)及膜邊索(12)； 外圍鋼結構(7)具有柱和環(huán)梁，其頂部設置環(huán)向桁架或環(huán)梁； 外圍鋼結構(7)還包括頂部環(huán)向桁架或環(huán)梁-吊索節(jié)點(6)、中部環(huán)梁-脊索節(jié)點(8)、下部環(huán)梁-谷索節(jié)點(9)； 外圍鋼結構(7)通過頂部環(huán)向桁架或環(huán)梁-吊索節(jié)點(6)與吊索(I)外端相連； 外圍鋼結構(7 )通過中部環(huán)梁-脊索節(jié)點(8 )與脊索(2 )外端相連； 外圍鋼結構(7)通過下部環(huán)梁-谷索節(jié)點(9)與谷索(3)外端相連； 內環(huán)索(4)通過環(huán)索夾節(jié)點(10)與谷索(3)和吊索(I)相連； 內環(huán)索(4)通過環(huán)索夾節(jié)點(11)與脊索(2)相連； 相鄰脊索(2)和谷索(3)作為覆膜(5)的骨架，覆膜(5)設置膜邊索(12)，在相鄰脊索(2)、谷索(3)和膜邊索(12)之間通過張拉覆膜(5)形成索膜張拉結構； 通過調整不同部位吊索和脊谷索索力，實現索膜整體張拉結構非對稱造型。
2.根據權利要求I所述的結構，其特征在于所述外圍鋼結構7采用X型柱。
3.根據權利要求I或2所述的結構，其特征在于所述內環(huán)索(4)采用單根環(huán)索或一組平行的多根環(huán)索。
4.根據權利要求I或2所述的結構，其特征在于所述吊索(I)為徑向放射狀布置或X型交叉布置。
5.根據權利要求3所述的結構，其特征在于所述吊索(I)為徑向放射狀布置或X型交叉布置。
全文摘要
一種非對稱開口型索膜整體張拉結構，通過吊索(1)、脊索(2)和谷索(3)三層徑向索與環(huán)向索形成中間開口的空間整體張拉索膜結構，其外圍鋼結構(7)具有柱和環(huán)梁，頂部設置環(huán)向桁架或環(huán)梁，還包括頂部環(huán)向桁架或環(huán)梁-吊索節(jié)點(6)、中部環(huán)梁-脊索節(jié)點(8)、下部環(huán)梁-谷索節(jié)點(9)；外圍鋼結構(7)通過頂部環(huán)向桁架或環(huán)梁-吊索節(jié)點(6)、中部環(huán)梁-脊索節(jié)點(8)、下部環(huán)梁-谷索節(jié)點(9)分別與吊索(1)脊索(2)以及谷索(3)放入外端相連；內環(huán)索(4)通過環(huán)索夾節(jié)點(10,11)與谷索(3)和吊索(1)以及脊索(2)相連；在相鄰脊索(2)、谷索(3)和膜邊索(12)之間張拉覆膜(5)形成非對稱索膜張拉結構。
文檔編號E04B1/342GK102733479SQ201210200718
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權日2012年6月18日
發(fā)明者張國軍, 張奇銘, 李辰琦, 王文勝, 王明珠, 王樹, 葛家琪, 高雪松 申請人:中國航空規(guī)劃建設發(fā)展有限公司