阅读说明：本技术 一种开口式马鞍形轮辐式张拉结构 (Open type saddle-shaped spoke type tensioning structure ) 是由 张月强 王哲睿 于 2020-06-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种开口式马鞍形轮辐式张拉结构,用于大型建筑屋盖设计,该结构设于混凝土看台结构上,包括呈上、下结构设置的两个外压环(2)以及与两个外压环(2)的内侧分别通过径向索桁架(3)连接的内拉环(1),所述内拉环(1)为椭圆弧形结构,两个外压环(2)为非闭合的近似圆形结构,三个环的端部相连接,使内拉环(1)、两个外压环(2)与径向索桁架(3)形成设有开口的马鞍形空间结构。与现有技术相比,本发明具有受力合理、设计美观、提高屋盖结构竖向刚度等优点。(The invention relates to an open saddle-shaped spoke type tensioning structure, which is used for designing a large building roof and is arranged on a concrete stand structure, and comprises two outer pressure rings (2) which are arranged in an upper structure and a lower structure and an inner pull ring (1) which is connected with the inner sides of the two outer pressure rings (2) through radial cable trusses (3), wherein the inner pull ring (1) is in an elliptic arc structure, the two outer pressure rings (2) are in an unclosed approximate circular structure, and the end parts of the three rings are connected, so that the inner pull ring (1), the two outer pressure rings (2) and the radial cable trusses (3) form a saddle-shaped space structure with an opening. Compared with the prior art, the invention has the advantages of reasonable stress, attractive design, improvement of the vertical rigidity of the roof structure and the like.)

一种开口式马鞍形轮辐式张拉结构

技术领域

本发明涉及建筑领域，尤其是涉及一种开口式马鞍形轮辐式张拉结构。

背景技术

近年来，随着大型体育场、足球场建设的增多，体育场建筑对更加轻盈的结构体系的要求越来越高，结构与建筑的融合度要求也越来越高，即结构布置需要同时满足建筑更加自由的造型；而业主则要求屋面结构尽量轻，整体结构更经济。因此，既要受力合理、经济安全，同时又要与建筑造型和建筑室内空间协调的结构体系是未来趋势。

随着体育比赛对体育场建筑开敞性和轻盈型的要求，轮辐式张拉结构越来越多地应用于现在的体育建筑中，然而如何应对大于180度的体育场的建筑受力，且能够满足造价低的需求，仍然是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种既能够满足特殊的建筑造型要求，同时受力合理的开口式马鞍形轮辐式张拉结构。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种开口式马鞍形轮辐式张拉结构，用于大型建筑屋盖设计，该结构设于混凝土看台结构上，包括呈上、下结构设置的两个外压环以及与两个外压环的内侧分别通过径向索桁架连接的内拉环，所述内拉环为椭圆弧形结构，两个外压环为非闭合的近似圆形结构，三个环的端部相连接，使内拉环、两个外压环与径向索桁架形成设有开口的马鞍形空间结构。

进一步地，该结构的立面设有用以承受屋盖结构的竖向荷载和径向索桁架传递的拉力的V型柱，多根V型柱等间隔设置，多根V型柱的一端围绕并固定在位于上方的外压环上，多根V型柱的另一端设于混凝土看台结构上，各V型柱的中央部分围绕并固定在位于下方的外压环上。

进一步地，该结构的平面为设有开口的椭圆结构，该设有开口的椭圆结构对称的两侧与两个外压环与内拉环连接的端部设有高度差。

进一步地，两个外压环与内拉环连接的端部与其相对应的椭圆结构的非开口端设有高度差。

进一步地，所述径向索桁架包括承重索和稳定索，所述承重索设于内拉环与两个外压环之间，所述稳定索设于承重索上。

进一步地，所述承重索为三角形桁架结构，所述承重索的一边设于上、下结构设置的两个外压环之间，其余两边分别设于内拉环与两个外压环之间。

进一步地，所述稳定索为竖向支撑杆结构，多根稳定索等间隔设置在承重索的其余两边之间。

进一步地，该结构的长轴为265m，短轴为228m，屋盖长边悬挑长度为52m，短边悬挑长度为33m。

进一步地，所述内拉环和两个外压环通过八十条等间隔设置的径向索桁架连接。

进一步地，设有开口的椭圆结构对称的两侧与两个外压环与内拉环连接的端部的高度差为19m。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明将椭圆弧形结构的内拉环、非闭合近似圆形结构的外压环和径向索桁架形成设有开口的马鞍形结构，开口的马鞍形张拉结构既满足特殊的建筑造型要求，设计美观，同时可将外压环的内力直接传给下部基础，受力合理；

2)通过将屋盖悬挑结构与内拉环、外压环连接成一个协同工作的空间受力体系，并提供空间受力效应，提高刚度，改善内力重分布能力；

3)本发明利用V型柱及呈上、下结构设置的两道外压环来承受屋盖结构的竖向荷载和屋盖索结构传递过来的拉力，利用V型柱可对上、下结构设置的两道外压环进行竖向支撑，进而提高屋盖结构的竖向刚度。

附图说明

图1为实施例中开口式马鞍形轮辐式张拉结构的屋盖索结构示意图；

图2为实施例中开口式马鞍形轮辐式张拉结构的V型柱和外压环的结构示意图；

图3为实施例中开口式马鞍形轮辐式张拉结构的整体模型示意图；

图4为实施例中开口式马鞍形轮辐式张拉结构的平面尺寸；

图5为实施例中开口式马鞍形轮辐式张拉结构的立面布置；

图中标号所示：

1、内拉环，2、外压环，3、径向索桁架，4、V型柱，5、承重索，6、稳定索。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

如图1～图5所示，本实施例提供一种开口式马鞍形轮辐式张拉结构，该结构设于混凝土看台结构上，包括一个内拉环1、两个外压环2和多个径向索桁架3，两个外压环2呈上、下结构设置，内拉环1形态应为椭圆弧形结构，两个外压环2 形态应非闭合的近似圆形，外压环2的内侧通过多个均匀分布的径向索桁架3与内拉环1连接。内拉环1与两个外压环2三者的端部连接，使得整个轮辐式张拉结构的椭圆结构设有开口。如图3、图5所示，整个轮辐式张拉结构体系内拉环1、外压环2和径向索桁架3形成设有开口的马鞍形结构，开口的马鞍形张拉结构即满足特殊的建筑造型要求，同时可将外压环的内力直接传给下部基础，受力合理。

本发明开口式马鞍形轮辐式张拉结构的立面采用V型柱+两道受压环梁，即利用V型柱及呈上、下结构设置的两道外压环来承受屋盖结构的竖向荷载和屋盖索结构传递过来的拉力。具体地，多个V型柱4等间隔设置，多根V型柱4的上端围绕并固定在位于上方的外压环2上，下端支撑在下部的混凝土看台结构上，V型柱4的中央部分围绕并固定在位于下方的外压环2上。在本实施例中，整个开口式马鞍形轮辐式张拉结构的平面结构为椭圆，两个外压环2与内拉环1连接的端部(轮辐式张拉结构开口部)与其相对应的另一圆弧端部设有高度差，并与椭圆结构对称的两侧设有高度差。

径向索桁架3包括承重索5和稳定索6，承重索5为三角形桁架结构，其一边设于上、下结构设置的两个外压环2之间，另外两边设于内拉环1与两个外压环2 之间。稳定索6为竖向支撑杆结构，多根稳定索6等间隔设置在承重索5的另外两边之间。

本实施例提出一种开口式马鞍形轮辐式张拉结构，轮辐式张拉结构为自平衡体系，其根据自行车车轮结构概念提出来，本发明将内拉环和外压环通过径向索桁架连接起来，组成一个自平衡的结构体系，可用于巨型建筑中，如3万-10万人的体育场建筑中。如图3所示，本实施例的体育场屋面造型为开口式马鞍形结构，其平面为椭圆形造型，内拉环和两个外压环通过80条径向索桁架连接组成开口式马鞍形轮辐式张拉结构，该结构的长轴为265m，短轴为228m，屋盖长边悬挑长度为 52m，短边悬挑长度为33m。本发明的开口式马鞍形轮辐式张拉结构的南侧(两个外压环2与内拉环1连接的端部)开口，北侧(与两个外压环2与内拉环1连接的端部相对应的另一圆弧端部)和东西侧(椭圆结构对称两侧)的高差19m，整个结构造型为马鞍形。

本发明通过将屋盖悬挑结构与内拉环、外压环连接成一个协同工作的空间受力体系，并提供空间受力效应，有利于应用在大跨度开口式马鞍型轮辐式张拉结构；通过V型柱对上、下结构设置的两道外压环进行竖向支撑，可提高屋盖结构的竖向刚度。将椭圆弧形结构的内拉环、非闭合近似圆形结构的外压环与径向索桁架形成设有开口的马鞍形结构，开口的马鞍形张拉结构既满足特殊的建筑造型要求，设计美观的同时，可将外压环的内力直接传给下部基础，受力合理。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。