[发明专利]一种带上弦刚性环杆的肋环型索穹顶结构及施工成形方法

说明书

本发明公开了一种带上弦刚性环杆的肋环型索穹顶结构，包括中心撑杆、脊索和斜索首尾相连构成共用一个中心撑杆的若干中心索杆单元，外围撑杆、脊索和斜索首尾相连构成若干外围索杆单元，中心索杆单元的脊索和斜索节点处连接于外围索杆单元的外围撑杆顶端，内圈的外围索杆单元的脊索和斜索节点处连接于与其相邻的外围索杆单元的外围撑杆顶端，同圈两相邻外围索杆单元的外围撑杆顶部之间连接有上弦刚性环杆，还公开了该索穹顶结构的施工方法。本发明的带上弦刚性环杆的肋环型索穹顶结构及施工方法，由于设有上弦刚性环杆，有效降低环梁压力、拉索拉力和结构造价，大部分施工步均在地面或地面附近完成，降低了施工难度，易于保证施工质量。

技术领域

本发明涉及一种索穹顶结构及施工方法，具体涉及肋环型索穹顶结构及施工成形方法。

背景技术

现有的肋环型索穹顶结构由脊索、斜索、环索和撑杆组成，依靠拉索施加预应力提供刚度，为了保证必要的结构刚度，拉索尤其是外圈环索的预应力往往较大，在支座处一般需要截面较大的环向受压的混凝土或钢结构梁来平衡索拉力，就索穹顶的施工成形来说，由于现有的索穹顶结构仅由柔性拉索和两端铰接的撑杆组成，结构形状对构件的内力具有较高的敏感性，施加预拉力的拉索和撑杆需要和最外圈环梁形成平衡体系才能具有结构刚度，其内部的部分拉索和撑杆无法单独形成具有刚度的自平衡体系，通过对现有索穹顶结构的组成和力学特点进行研究得知，穹顶构件的制作误差与拉索预应力误差对其施工成形有很大影响，这也是制约索穹顶结构大面积推广的主要瓶颈问题之一。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种带上弦刚性环杆的肋环型索穹顶结构和该索穹顶结构的施工成形方法，通过对现有肋环型索穹顶结构体系及其施工成形方法的改造，能够减小拉索截面和预应力，降低最外圈环梁的压力和截面，减小构件制作误差与拉索预应力误差对其施工成形的影响，使其施工成形更加简单、施工质量更好、施工成本更低。

技术方案：本发明所述的一种带上弦刚性环杆的肋环型索穹顶结构，包括中心撑杆、外围撑杆、脊索、斜索和环索，所述中心撑杆、脊索和斜索首尾相连构成共用一个中心撑杆的若干中心索杆单元，所述脊索和斜索分别呈发散状的连接于中心撑杆顶部和底部，所述外围撑杆、脊索和斜索首尾相连构成若干外围索杆单元，每个中心索杆单元的脊索和斜索节点处连接于外围索杆单元的外围撑杆顶端，位于内圈的外围索杆单元的脊索和斜索节点处连接于与其相邻的外围索杆单元的外围撑杆顶端，所述同圈两相邻外围索杆单元的外围撑杆顶部之间连接有上弦刚性环杆，其底部之间连接有环索。

所述中心撑杆设有用于调节长度的调节套筒。

所述环索设有用于调节长度的调节套筒。

所述上弦刚性环杆表面向外延伸有凸耳和连接夹板，所述外围撑杆和斜索与凸耳铰接，所述连接夹板套入脊索，通过调节连接夹板上的螺栓夹紧脊索，进而固定脊索与上弦刚性环杆。

带上弦刚性环杆的肋环型索穹顶结构的施工成形方法，包括以下步骤：

1)在地面上将脊索、斜索、中心撑杆和最内圈上弦刚性环杆进行组装得到共用一个中心撑杆的若干互相连接的中心索杆单元，再将脊索、斜索、环索、外围撑杆和上弦刚性环杆组装得到若干互相连接的外围索杆单元，连接中心撑杆顶端和支座的每根脊索为一整根拉索，调节连接夹板上的螺栓使得连接夹板夹紧脊索，进而固定脊索与上弦刚性环杆，组装时调节中心撑杆的调节套筒，使中心撑杆的长度小于其零状态设计长度，调节每圈环索的调节套筒使每圈环索的长度大于其零状态设计长度，外围撑杆、脊索、斜索和上弦刚性环杆的长度为零状态设计长度；

2)在地面上设置胎架，每个胎架带有相同高度的支撑点，将步骤1)中组装好的最内圈上弦刚性环杆水平放置于胎架上，调节中心撑杆的调节套筒，使得中心撑杆伸长，与中心撑杆相连的脊索和斜索进而被张拉，脊索和斜索受拉，中心撑杆和上弦刚性环杆受压，脊索、斜索、中心撑杆和最内圈上弦刚性环杆共同形成自平衡体系；