專利名稱：一種四角點支承正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及建筑領域，尤其涉及一種四角點支承正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構。
背景技術：
雙曲扁網(wǎng)殼結構有廣泛的應用，如中國石油大學(華東)體育館屋蓋結構采用單層雙曲拋物面網(wǎng)殼形式，揚州蘇北農學院體育館、南京展覽中心(551廠)、上海長寧電影院屋蓋結構，山西汾陽網(wǎng)架公司鑄造車間，平面尺寸為18mX54m，采用三個18m見方單層雙曲扁網(wǎng)殼，1984年建成，是我國首次建成的雙曲扁網(wǎng)殼工程實例。該項網(wǎng)殼工程以 及山西五陽、汾西煤礦系統(tǒng)建成的幾個網(wǎng)殼工程，其鋼筋混凝土屋面板與網(wǎng)殼節(jié)點和桿件之間設有連接件，混凝土灌縫后可使屋面板與鋼網(wǎng)殼共同受力，實際上形成一種鋼筋混凝土帶肋薄殼與鋼網(wǎng)殼協(xié)同工作的組合網(wǎng)殼結構，可提高網(wǎng)殼的剛度和極限承載力。浙江江山體育館，平面尺寸為35mX45m，采用了裝配式預應力混凝土單層雙曲扁網(wǎng)殼，1989年建成，這在國內尚屬首次。通常情況在四角點支承條件下，結構的網(wǎng)格布置為兩向正交正放的形式，然而，本專利研究發(fā)現(xiàn)，該種桿件布置并非是一種好形式，它的傳力路徑不直接，因此，在同樣的荷載下，其結構的用料、結構的變形都沒有本專利提出的結構布置形式好。
發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種四角點支承正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構。四角點支承正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構在水平投影平面上，正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼四周邊布有16根第一桿件,正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼兩垂直對稱軸上布有8根桿件第二，由第一桿件、第二桿件圍成4個四邊形，由16根第三桿件連接每個四邊形各邊的中點，構成5個小四邊形。
所述的第一桿件、第二桿件、桿件之間連接節(jié)點的豎向坐標在一雙曲扁殼的曲面上。所述的第一桿件、第二桿件、第三桿件之間連接節(jié)點為剛接。所述正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼的四角點支承為三向鉸接。本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有的有益效果是I)結構形式簡潔，傳力路徑短，受力性能好；2)自重輕，結構構件少；3)與結構的承載力都比相同跨度和矢跨比的桿件正交布置的雙曲扁網(wǎng)殼結構有較大提聞。

圖I為四角點支承正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構平面圖；圖2為四角點支承正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構立體示意圖；[0013]圖3為通常的正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構平面圖；圖4為通常的正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構立體示意圖；圖5為四角點支承正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構桿件配置圖；圖6為通常的正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構的桿件配置圖；圖7為四角點支承正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構在沖擊荷載下的荷載-位移圖；圖8為通常的正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構在沖擊荷載下的荷載-位移圖。
具體實施方式
如圖I所示，四角點支承正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構在水平投影平面上，正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼四周邊布有16根第一桿件1，正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼兩垂直對稱軸上布有8根第二桿件2，由第一桿件I、第二桿件2圍成4個四邊形，由16根第三桿件3連接每個四邊形各邊的中點，構成5個小四邊形。所述的第一桿件I、第二桿件2、第三桿件3之間連接節(jié)點的豎向坐標在一雙曲扁殼的曲面上。所述的第一桿件I、第二桿件2、第三桿件3之間連接節(jié)點為剛接。所述正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼的四角點支承為三向鉸接。正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構，它可有不同強度的材料建造。其中，桿件截面可采用圓鋼管、I字型、H型截面，節(jié)點可根據(jù)桿件的截面形式，采用焊接球節(jié)點、焊接轂節(jié)點、圓柱型等形式。四角部鉸接節(jié)點可采用三向球鉸。該類節(jié)點已有專門的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)。桿件與節(jié)點一般采用現(xiàn)場焊接，目前，國內已有數(shù)百家該方面的廠家，因此，建造本專利的結構完全可能。下面給出一具體實施例。下面比較兩個不同桿件布置的四角點支承正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼，網(wǎng)殼一為本發(fā)明提出的布置形式，網(wǎng)殼二為通常的兩向正交正放布置形式。結構平面尺寸為3mX 3m，矢高
0.5 m，四角點三向線位移約束。網(wǎng)殼中部五個節(jié)點各施加IkN集中荷載，經(jīng)滿應力優(yōu)化，使兩結構滿足強度、桿件長細比。可選用桿件規(guī)格為D17. 2X2. 5 (表示鋼管直徑17. 2_，壁厚
2.5_，余同)，D26. 9X2. 80，D33. 7X3. 2三種。經(jīng)計算獲得，網(wǎng)殼一的用鋼量為45. 5kg，最大位移2. 2mm,網(wǎng)殼二用鋼量為64. 9kg，最大位移12. 9_，網(wǎng)殼一、網(wǎng)殼二桿件布置見圖2、圖3。為驗證結構的動力性能，將一 IOkg重物在4米高處，自由下落沖擊兩網(wǎng)殼結構的中心節(jié)點，計算得到圖7、圖8。網(wǎng)殼一的最大動位移為5. 3mm,網(wǎng)殼二的最大動位移為22. 5 mm,而且網(wǎng)殼一的動位移隨時間迅速下降，網(wǎng)殼二動位移大而持續(xù)時間長。由此可見，本實用新型專利的網(wǎng)殼桿件布置遠優(yōu)于通常的兩向正交正放布置的形式。
權利要求1.一種四角點支承正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構，其特征在于在水平投影平面上，正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼四周邊布有16根第一桿件(1)，正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼兩垂直對稱軸上布有8根桿件第二(2)，由第一桿件(I)、第二桿件(2)圍成4個四邊形，由16根第三桿件(3)連接每個四邊形各邊的中點，構成5個小四邊形。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種四角點支承正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構，其特征在于所述的第一桿件(I)、第二桿件(2)、桿件(3)之間連接節(jié)點的豎向坐標在一雙曲扁殼的曲面上。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種四角點支承正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構，其特征在于所述的第一桿件(I)、第二桿件(2)、第三桿件(3)之間連接節(jié)點為剛接。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種四角點支承正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構，其特征在于所述正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼的四角點支承為三向鉸接。
專利摘要本實用新型公開了一種四角點支承正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構。四角點支承正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼結構在水平投影平面上，正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼四周邊布有16根第一桿件，正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼兩垂直對稱軸上布有8根桿件第二，由第一桿件、第二桿件圍成4個四邊形，由16根第三桿件連接每個四邊形各邊的中點，構成5個小四邊形。所述的第一桿件、第二桿件、桿件之間連接節(jié)點的豎向坐標在一雙曲扁殼的曲面上。第一桿件、第二桿件、第三桿件之間連接節(jié)點為剛接。所述正方形平面雙曲扁網(wǎng)殼的四角點支承為三向鉸接。本實用新型結構形式簡潔，受力性能優(yōu)越，結構的承載力都比相同跨度和矢跨比的桿件正交布置的雙曲扁網(wǎng)殼結構有較大提高。
文檔編號E04B7/08GK202689283SQ201220248420
公開日2013年1月23日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權日2012年5月30日
發(fā)明者吳慧 申請人:浙江財經(jīng)學院