[实用新型]一种四角点支承正方形平面双曲扁网壳结构

说明书

技术领域

    本实用新型涉及建筑领域，尤其涉及一种四角点支承正方形平面双曲扁网壳结构。 

背景技术

双曲扁网壳结构有广泛的应用，如中国石油大学(华东)体育馆屋盖结构采用单层双曲抛物面网壳形式，扬州苏北农学院体育馆、南京展览中心（551厂）、上海长宁电影院屋盖结构，山西汾阳网架公司铸造车间，平面尺寸为18m×54m,采用三个18m见方单层双曲扁网壳，1984年建成，是我国首次建成的双曲扁网壳工程实例。该项网壳工程以及山西五阳、汾西煤矿系统建成的几个网壳工程，其钢筋混凝土屋面板与网壳节点和杆件之间设有连接件，混凝土灌缝后可使屋面板与钢网壳共同受力，实际上形成一种钢筋混凝土带肋薄壳与钢网壳协同工作的组合网壳结构，可提高网壳的刚度和极限承载力。浙江江山体育馆，平面尺寸为35m×45m,采用了装配式预应力混凝土单层双曲扁网壳，1989年建成，这在国内尚属首次。通常情况在四角点支承条件下，结构的网格布置为两向正交正放的形式，然而，本专利研究发现，该种杆件布置并非是一种好形式，它的传力路径不直接，因此，在同样的荷载下，其结构的用料、结构的变形都没有本专利提出的结构布置形式好。   

发明内容

本实用新型的目的是提供一种四角点支承正方形平面双曲扁网壳结构。 

四角点支承正方形平面双曲扁网壳结构：在水平投影平面上，正方形平面双曲扁网壳四周边布有16根第一杆件，正方形平面双曲扁网壳两垂直对称轴上布有8根杆件第二，由第一杆件、第二杆件围成4个四边形，由16根第三杆件连接每个四边形各边的中点，构成5个小四边形。 

 [0005] 所述的第一杆件、第二杆件、杆件之间连接节点的竖向坐标在一双曲扁壳的曲面上。

所述的第一杆件、第二杆件、第三杆件之间连接节点为刚接。所述正方形平面双曲扁网壳的四角点支承为三向铰接。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：

1)结构形式简洁，传力路径短，受力性能好；

2)自重轻，结构构件少；

3)与结构的承载力都比相同跨度和矢跨比的杆件正交布置的双曲扁网壳结构有较大提高。

附图说明

图1为四角点支承正方形平面双曲扁网壳结构平面图； 

图2为四角点支承正方形平面双曲扁网壳结构立体示意图；

图3为通常的正方形平面双曲扁网壳结构平面图；

图4为通常的正方形平面双曲扁网壳结构立体示意图；

图5为四角点支承正方形平面双曲扁网壳结构杆件配置图；

图6为通常的正方形平面双曲扁网壳结构的杆件配置图；

图7为四角点支承正方形平面双曲扁网壳结构在冲击荷载下的荷载-位移图；

图8为通常的正方形平面双曲扁网壳结构在冲击荷载下的荷载-位移图。

具体实施方式

如图1所示，四角点支承正方形平面双曲扁网壳结构：在水平投影平面上，正方形平面双曲扁网壳四周边布有16根第一杆件1，正方形平面双曲扁网壳两垂直对称轴上布有8根第二杆件2，由第一杆件1、第二杆件2围成4个四边形，由16根第三杆件3连接每个四边形各边的中点，构成5个小四边形。 

所述的第一杆件1、第二杆件2、第三杆件3之间连接节点的竖向坐标在一双曲扁壳的曲面上。所述的第一杆件1、第二杆件2、第三杆件3之间连接节点为刚接。所述正方形平面双曲扁网壳的四角点支承为三向铰接。 

正方形平面双曲扁网壳结构，它可有不同强度的材料建造。其中，杆件截面可采用圆钢管、I字型、H型截面，节点可根据杆件的截面形式，采用焊接球节点、焊接毂节点、圆柱型等形式。四角部铰接节点可采用三向球铰。该类节点已有专门的生产厂家生产。杆件与节点一般采用现场焊接，目前，国内已有数百家该方面的厂家，因此，建造本专利的结构完全可能。下面给出一具体实施例。 

下面比较两个不同杆件布置的四角点支承正方形平面双曲扁网壳，网壳一为本发明提出的布置形式，网壳二为通常的两向正交正放布置形式。结构平面尺寸为3m×3m，矢高0.5 m，四角点三向线位移约束。网壳中部五个节点各施加1kN集中荷载，经满应力优化，使两结构满足强度、杆件长细比。可选用杆件规格为D17.2×2.5(表示钢管直径17.2mm，壁厚2.5mm，余同)，D26.9×2.80, D33.7×3.2三种。经计算获得，网壳一的用钢量为45.5kg，最大位移2.2mm，网壳二用钢量为64.9kg，最大位移12.9mm，网壳一、网壳二杆件布置见图2、图3。为验证结构的动力性能，将一10kg重物在4米高处，自由下落冲击两网壳结构的中心节点，计算得到图7、图8。网壳一的最大动位移为5.3mm，网壳二的最大动位移为22.5 mm，而且网壳一的动位移随时间迅速下降，网壳二动位移大而持续时间长。由此可见，本实用新型专利的网壳杆件布置远优于通常的两向正交正放布置的形式。