[发明专利]一种索穹顶与空间钢桁架组合的圆形罩棚及其工法

说明书

一种索穹顶与空间钢桁架组合的圆形罩棚及其工法，该圆形罩棚包括棚顶和主体，所述圆形罩棚为近似球缺面，棚顶为索穹顶结构，主体为空间钢桁架结构，索穹顶结构的底端和空间钢桁架结构的顶端固定连接。空间钢桁架结构包括至少一层的纬向曲梁，纬向曲梁为多边形空间钢桁架。空间钢桁架结构包括至少二层的纬向曲梁和径向曲柱，径向曲柱连接各层纬向曲梁，相邻的径向曲柱之间均通过按固定纬度间隔设置的纬向拉杆连接。本发明结合了张拉和刚性结构，将张拉结构向内拉力、空间钢桁架结构向外推力结合起来，实现内外受力自平衡，减小拱型钢结构受力，结构整体稳定性更好，同时降低钢桁架结构下部结构及支座的水平推力，减少后期防腐维护费用施工效率高。

技术领域

本发明涉及一种拉索和钢结构组合的新型结构体系，特别是一种索穹顶与空间钢桁架的组合结构及其施工方法。

背景技术

现有的拱型空间钢桁架结构受力清晰，因此被广泛的应用于大跨度厂房、仓库等工业建筑。拱型空间钢桁架结构由于受力的需要，跨度越大，拱高越高，易造成不必要的空间浪费。同时在自重和竖向荷载的作用下，现有的拱型空间钢桁架结构用钢量相对较高，并且在落地支座处产生较大的水平推力，造成上部钢结构及下部结构、支座造价较高，杆件较多也会造成后期防腐维护费用较高。

目前索穹顶结构在国内外已经建成多座。索穹顶结构作为一种柔性的大跨空间结构，它主要由预应力提供刚度。已有的索穹顶结构作为一种张拉结构，为了平衡内部拉力，必须设置专门的约束构件，该约束构件一般是采用受压环梁或环桁架的方式承受内部索穹顶的径向向内拉力，使外围的脊索和斜索外端连接在固定端，与周边的受压环梁组成一个闭合回路。这种受压环梁或环桁架做为约束构件往往自重较大，造成受压环梁或环桁架的用钢量较大，而且受压环梁或环桁架和使用目的仅仅是为了承受索穹顶外部拉力，造成了材料浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种索穹顶与空间钢桁架组合的圆形罩棚及其工法，要解决现有拱型空间钢桁架结构用钢量较高造价较高，落地支座水平推力较大，杆件维护费较高的技术问题，还要解决现有的索穹顶结构的约束构件自重较大，用钢量较大材料浪费的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种索穹顶与空间钢桁架组合的圆形罩棚，包括棚顶和主体，所述圆形罩棚为近似球缺面，棚顶为索穹顶结构，主体为空间钢桁架结构，索穹顶结构的底端和空间钢桁架结构的顶端固定连接。

所述空间钢桁架结构包括至少一层的纬向曲梁，所述纬向曲梁为多边形空间钢桁架。

所述空间钢桁架结构包括至少二层的纬向曲梁和径向曲柱，所述径向曲柱连接各层纬向曲梁，相邻的径向曲柱之间均通过按固定纬度间隔设置的纬向拉杆连接。

所述纬向曲梁为多边形空间钢桁架，所述径向曲柱为三角形空间钢桁架，所述纬向曲梁的第一上弦杆与径向曲柱的第二上弦杆连接，所述纬向曲梁的第一下弦杆与径向曲柱的第二下弦杆连接。

所述索穹顶结构包括呈阶梯状逐层连接的三层索，由下至上分别为外索、中索和内索，每层索都至少包括径向的脊索、纬向的环索和斜索，相邻两层索之间还连接有竖向的撑杆，所述撑杆的顶端与上一层的脊索和斜索的交点连接，撑杆的底端与下一层的环索和斜索的交点连接，脊索的最外圈脊索和斜索的最外圈斜索连接。

所述外索是由外圈脊索、外圈环索和外圈斜索组成，所述中索是由中圈脊索、中圈环索和中圈斜索，所述内索是由内圈脊索、内圈环索和内圈斜索组成，其中内圈环索为上下双层环索，分别为上层环索和下层环索，内圈脊索连接至上层环索上，内圈斜索连接至下层环索上，外索与中索之间连接有第一撑杆，中索与内索之间连接有第二撑杆，上下双层环索之间连接有第三撑杆。

顶层的纬向曲梁的上弦杆上连接有耳板，最外圈脊索即外圈脊索和最外圈斜索即外圈斜索的外端均通过固定在该耳板上与该纬向曲梁连接。

所述纬向曲梁和径向曲柱通过弦杆间相贯焊接。