本发明专利技术涉及一种自平衡伞壳体系及形成方法,属于建筑工程技术领域,解决了现有技术中没有尺寸较大并且能够满足重型屋面做法的伞壳结构,因而无法满足人们对能够起到遮蔽作用的建筑物的造型及功能需求的问题。该自平衡伞壳体系包括多个自平衡伞壳结构和连接网格;所述多个自平衡伞壳结构通过所述连接网格连接;所述连接网格包括第一连接网格、第二连接网格和第三连接网格。本发明专利技术实现了多个伞壳体的灵活、自由组合。自由组合。自由组合。
【技术实现步骤摘要】
一种自平衡伞壳体系及形成方法
[0001]本专利技术涉及建筑工程
,尤其涉及一种自平衡伞壳体系及形成方法。
技术介绍
[0002]随着社会经济和工程技术的发展,人们对建筑造型的要求越来越高,伞壳结构由于造型优美、布局灵活,被广泛应用于广场、室外展览馆等有外观造型需求及大空间需求的室外公共建筑。
[0003]伞壳体系由多个伞壳结构通过连接组合形成,但现有的连接形式较为复杂,难以实现标准化、模块化生产加工,导致多个伞壳难以实现灵活、自由组合。
[0004]另外,现有用于景观造型的伞壳结构,其直径一般小于20米,且其屋面做法一般为轻型屋面,如:膜屋面、金属屋面等,外荷载较小。而随着社会经济和工程技术的发展,人们对能够起到遮蔽作用的建筑物的造型及功能要求也越来越高,例如,能够承担水屋面、种植屋面等重型屋面做法,同时能够覆盖更大面积区域的伞壳体系。这就需要伞壳体系的整体平面尺寸较大,要求单个伞壳结构的尺寸较大,且具备更好的承载能力。而现有的伞壳体系或伞壳结构无法满足上述要求。
技术实现思路
[0005]鉴于上述的分析,本专利技术旨在提供一种自平衡伞壳体系及形成方法,用以解决现有技术中没有尺寸较大并且能够满足重型屋面做法的伞壳结构,因而无法满足人们对能够起到遮蔽作用的建筑物的造型及功能需求的问题。
[0006]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的:
[0007]一方面,本专利技术提供了一种自平衡伞壳体系,包括自平衡伞壳结构和连接网格;所述自平衡伞壳结构通过所述连接网格连接。
[0008]可选地,所述连接网格包括第一连接网格;所述自平衡伞壳结构为两个,所述两个自平衡伞壳结构通过所述第一连接网格连接。
[0009]可选地,所述连接网格还包括第二连接网格,所述自平衡伞壳结构为三个,所述三个自平衡伞壳结构以中心对称的方式布设,并通过所述第一连接网格和所述第二连接网格连接。
[0010]可选地,所述连接网格还包括第三连接网格,所述自平衡伞壳结构为三个,所述三个自平衡伞壳结构以轴对称的方式布设,并通过所述第一连接网格和所述第三连接网格连接。
[0011]可选地,所述第一连接网格包括五根弦杆、一根撑杆和四根拉杆,所述弦杆、所述撑杆和所述拉杆相贯连接。
[0012]可选地,所述弦杆、所述撑杆和所述拉杆均为不锈钢材质。
[0013]可选地,所述第二连接网格包括三根弦杆,所述弦杆相贯连接。
[0014]可选地,所述第三连接网格包括十根弦杆、三根撑杆和十根拉杆,所述弦杆、所述
撑杆和所述拉杆相贯连接。
[0015]可选地,所述自平衡伞壳结构,包括立柱、多根主肋杆、多根次肋杆、多根外环杆和多根支杆。
[0016]另一方面,本专利技术还提供了一种自平衡伞壳体系的形成方法,用于形成上述的自平衡伞壳体系,包括如下步骤:
[0017]步骤1:根据建筑场地要求,确定自平衡伞壳结构的尺寸及多个自平衡伞壳结构的组合方式;
[0018]步骤2:制作自平衡伞壳结构;
[0019]步骤3:将多个自平衡伞壳结构通过连接网格连接,得到自平衡伞壳体系。
[0020]可选地,所述多根主肋杆和所述多根次肋杆相交形成交点,所述主肋杆和所述次肋杆间隔设置;每根所述外环杆的两端分别与相邻的所述主肋杆和所述次肋杆连接形成闭环,构成伞壳单元;所述支杆位于所述闭环内,用于保持所述伞壳单元的稳定性;所述立柱的一端与所述交点连接,另一端与基础连接。
[0021]可选地,间隔设置的所述主肋杆和所述次肋杆将所述自平衡伞壳结构的水平投影圆面等分。
[0022]可选地,所述支杆的一端与所述主肋杆连接,另一端与所述次肋杆连接。
[0023]可选地,所述支杆在所述闭环内倾斜设置。
[0024]可选地,所述支杆包括第一环支杆、第二环支杆和第三环支杆;所述自平衡伞壳结构包括六根主肋杆、六根次肋杆、十二根第一环支杆、二十四根第二环支杆、二十四根第三环支杆和十二根外环杆;所述十二根第一环支杆依次首尾相接,所述十二根外环杆依次首尾相接;所述二十四根第二环支杆分为两组,每组内的十二根第二环支杆依次首尾相接;所述二十四根第三环支杆分为两组,每组内的十二根第三环支杆依次首尾相接。
[0025]可选地,每个所述伞壳单元包括一根第一环支杆、两根第二环支杆和两根第三环支杆;每个所述伞壳单元内,所述第一环支杆、所述第二环支杆和所述第三环支杆的两端均分别与所述主肋杆和所述次肋杆连接,且所述两根第二环支杆和所述两根第三环支杆分别交叉设置;所述第一环支杆位于靠近所述主肋杆和所述次肋杆的相接处,所述第二环支杆位于所述第一环支杆和所述第三环支杆之间。
[0026]可选地,每个所述伞壳单元内,所述第一环支杆的一端与所述次肋杆连接,另一端与所述主肋杆上的第一相接点连接;一根所述第二环支杆的一端与所述第一相接点连接,另一端与所述次肋杆上的第二相接点连接;另一根所述第二环支杆的一端与所述次肋杆连接,另一端与所述主肋杆上的第三相接点连接;一根所述第三环支杆的一端与所述第三相接点连接,另一端与次肋杆和外环杆的相接处连接;另一根所述第三环支杆的一端与所述第二相接点连接,另一端与所述主肋杆和所述外环杆的相接处连接。
[0027]与现有技术相比,本专利技术至少可实现如下有益效果之一:
[0028](1)本专利技术的伞壳结构能够充分发挥空间壳的受力特性,即伞壳结构主要通过壳面内传力路径进行荷载传递,能够充分发挥空间壳作用,受力合理;伞壳壳面自重及外荷载最终经由主肋杆及次肋杆向中心汇集至立柱,再经由立柱传递至基础,极大提高了伞壳结构的稳定性和使用寿命,使得本专利技术的伞壳结构能够满足20米以上的伞壳单元的承载力和受力要求。
[0029](2)本专利技术的伞壳结构通过找形确定伞壳形状,能够充分发挥空间壳的受力特性,即伞壳结构主要通过壳面内传力路径进行荷载传递,设计荷载下弯矩产生的应力占比小于15%,一方面,极大提高了伞壳结构的整体稳定性,另一方面,使得本专利技术的伞壳结构采用较小截面积、较薄壁厚的杆件就能满足直径20米以上及重型屋面做法的承载力要求。
[0030](3)本专利技术通过主肋杆与次肋杆的交替布置、不同位置支杆的单斜及交叉布置改善伞壳结构的受力性能以降低杆件的截面尺寸,并形成有韵律的网格形式以改善造型观感。
[0031](4)在竖直向下的外荷载作用下,伞壳结构主肋杆及次肋杆端部会产生水平不平衡推力,本专利技术通过设置外环杆,并通过将外环杆与主肋杆和次肋杆连接形成闭环,能够平衡主肋杆及次肋杆端部产生的水平不平衡推力,形成自平衡体系,提高了整个伞壳结构的稳定性。
[0032](5)由于本专利技术特定的伞壳结构以及特定的伞壳结构的组合形式,形成了多个伞壳结构连接处特定的结构形式,本专利技术针对多个伞壳结构连接处特定的结构形式设置了不同的连接网格(例如第一连接网格、第二连接网格和第三连接网格),能够实现多个伞壳结构的灵活、自由组合,连接网格形式简单,且由于不同组合方式均以单个伞壳结构作本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自平衡伞壳体系,其特征在于,包括自平衡伞壳结构和连接网格;所述自平衡伞壳结构通过所述连接网格连接。2.根据权利要求1所述的自平衡伞壳体系,其特征在于,所述连接网格包括第一连接网格;所述自平衡伞壳结构为两个,所述两个自平衡伞壳结构通过所述第一连接网格连接。3.根据权利要求2所述的自平衡伞壳体系,其特征在于,所述连接网格还包括第二连接网格,所述自平衡伞壳结构为三个,所述三个自平衡伞壳结构以中心对称的方式布设,并通过所述第一连接网格和所述第二连接网格连接。4.根据权利要求1所述的自平衡伞壳体系,其特征在于,所述连接网格还包括第三连接网格,所述自平衡伞壳结构为三个,所述三个自平衡伞壳结构以轴对称的方式布设,并通过所述第一连接网格和所述第三连接网格连接。5.根据权利要求1
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4任一项所述的自平衡伞壳体系,其特征在于,所述第一连接网格包括五根弦杆、一根撑杆和四根拉杆,所述弦杆...
【专利技术属性】
技术研发人员:王载,叶垚,武启剑,陈婷婷,
申请(专利权)人:中国建筑设计研究院有限公司,
类型:发明
国别省市:
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