一种蜂窝三撑杆型索穹顶结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110453843A(43)申请公布日2019.11.15(21)申请号201910796570.9(22)申请日2019.08.27(71)申请人浙江大学地址310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号(72)发明人董石麟陈伟刚涂源朱谢联刘宏创苗峰(74)专利代理机构杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)33240代理人杨舟涛(51)Int.Cl.E04B7/08(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54)发明名称一种蜂窝三撑杆型索穹顶结构(57)摘要本发明公开了一种蜂窝三撑杆型索穹顶结构。现有技术存在着结构施工难度大，节点构造复杂，对施工误差和构件加工误差的敏感性高度不足。本发明中的蜂窝单撑杆型索穹顶结构是由上弦脊索层、中部斜索与撑杆层、下弦环索层组成。上弦脊索层为蜂窝状球面，由基本单元构成，包括最外圈的对称五边形基本单元、最内圈的等腰三角形基本单元、中间的对称六边形基本单元。基本单元分别沿环向和径向拓展，相邻基本单元的脊索共线；沿环分别将下弦点用拉索连接，形成下弦环索层，得到蜂窝三撑杆型索穹顶结构。本发明结构稳定，建筑造型简洁、美观、空间效果强。CN110453843ACN110453843A权利要求书1/1页1.一种蜂窝三撑杆型索穹顶结构，包括上弦脊索层、中部斜索与撑杆层、下弦环索层；其特征在于：所述的上弦脊索层为蜂窝状球面，由基本单元构成；所述的基本单元包括最外圈的对称五边形基本单元、最内圈的等腰三角形基本单元、中间的对称六边形基本单元；每个对称六边形基本单元包括六根共用上弦脊索(1)、两根斜索(2)、三根撑杆(3)；六根共用上弦脊索(1)首尾相接，围合成六边形，其平面投影为对称的六边形；该对称六边形由上方等腰三角形部分、中部等腰梯形部分、下方等腰三角形部分构成；上方等腰三角形部分的底边即为中部等腰梯形部分的上底，下方等腰三角形部分的底边即为中部等腰梯形部分的下底；三根撑杆(3)的一端分别接上方等腰三角形部分对应的三个顶点，两根斜索(2)的一端分别接下方等腰三角形部分两个底角对应的两个六边形顶点，两根斜索(2)和三根撑杆(3)另一端汇交于基本单元的下弦节点(4)；所述对称六边形基本单元沿环向扩展，形成一道环向子结构；连接的具体方式为：相邻两个对称六边形基本单元共用一根共用上弦脊索(1)，共用的共用上弦脊索(1)对应于中部等腰梯形部分的一个腰；相邻两个对称六边形基本单元的下弦节点(4)通过拉索(5)连接；环向子结构沿径向扩展，即将构成一道环向子结构的对称六边形基本单元中，对应于上方等腰三角形部分两腰的两根共用上弦脊索(1)，作为构成下一道环向子结构的等腰六边形基本单元中下方等腰三角形部分的两腰；上弦脊索层平面中最外圈环向子结构的基本单元为对称五边形基本单元，其中部等腰梯形部分的下底边即为结构中刚度较大的外环梁(6)；上弦脊索层平面中的最内圈环向子结构的基本单元为等腰三角形基本单元，两腰即为下一道环向子结构的对称六边形基本单元中下方等腰三角形部分两腰对应的两根共用上弦脊索(1)，其底边即为结构的内环索(7)；所有的斜索(2)和撑杆(3)构成中部斜索与撑杆层；同一平面的所有拉索(5)首尾相接，形成下弦环索，所有的下弦环索构成下弦环索层。2.如权利要求1所述的一种蜂窝三撑杆型索穹顶结构，其特征在于：基本单元中各个平面与水平面的夹角i＝1,2,…,n；其中，f为结构矢高，L为结构跨度，ri为第i节点距结构中心轴的侧平面投影距离，n为节点的数量。3.如权利要求1所述的一种蜂窝三撑杆型索穹顶结构，其特征在于：对称六边形基本单元构成的环向子结构为2～4道。4.如权利要求1所述的一种蜂窝三撑杆型索穹顶结构，其特征在于：所述的斜索(2)的长度相等、所述的三根撑杆(3)的长度相等。5.如权利要求2所述的一种蜂窝三撑杆型索穹顶结构，其特征在于：最内圈环向子结构的等腰三角形基本单元中的最上部的顶点即为结构的第1个节点，最外圈环向子结构的对称五边形基本单元中的最下部顶点即为结构的第n个节点。2CN110453843A说明书1/3页一种蜂窝三撑杆型索穹顶结构技术领域[0001]本发明属于建筑学技术领域，具体涉及一种蜂窝三撑杆型索穹顶结构。背景技术[0002]索穹顶结构具有优异的受力性能、优美的结构造型和出众的经济指标。目前的研究与实践，均以“拉索的海洋与压杆的孤岛”的Fuller构想为基础开展，即索穹顶内每个上下弦节点均只设有一根竖向受压杆件以形成张力场中的压力“孤岛”。由于压杆的水平投影为一个点，同一圈压杆投影形成一道点环，即压杆垂直于水平面，且互不连通，导致其稳定性较差。尤其是肋环型索穹顶结构，上弦节点没有环向构件对其进行约束，致使结构的抗扭刚度和稳定性