本實用新型屬于空間結構工程領域，特別是涉及一種折線型單層柱面網殼結構，其主要應用在體育館、展覽館、候機大廳等需要大空間、大跨度屋蓋的結構中。
背景技術：
單層柱面網殼結構是目前常用的空間網格結構形式之一，具有外形優美、構件少、受力合理、用鋼量低、視覺通透等優點。
單層柱面網殼結構的主要形式有：單斜桿型、弗普爾型、雙斜桿型、聯方型、三向網格型、米字網格型六種。單斜桿型單層柱面網殼結構在制作時，首先沿曲線劃分等弧長，通過曲線等分點作平行縱向直線。再將直線等分，作平行于曲線的橫線，形成方格，對每個方格加斜桿，即形成單斜桿型；弗普爾型單層柱面網殼結構是在單斜桿型基礎上將斜桿布置成人字形，也稱為人字形柱面網殼；雙斜桿型單層柱面網殼結構是將方格內設置成交叉斜桿，以提高網殼的剛度；聯方型單層柱面網殼結構的桿件組成菱形網格，桿件夾角30～50度之間。三向網格型單層柱面網殼結構可理解為聯方網格上加縱向桿件，使菱形變為三角形。米字網格型單層柱面網殼結構就是將雙斜桿布置成米字形。單層柱面網殼結構的優點突出，兼有桿系結構構造簡單、薄殼結構受力合理的特點，因而是一類跨越能力大、剛度好、制作方便、有廣闊應用和發展前景的大跨度空間結構。
但單層柱面網殼結構也具有明顯的缺點，主要是單層柱面網殼結構網殼“薄膜”作為受力對象，即大部分載荷產生的作用力沿網殼“薄膜”桿件的軸向力傳遞，因此其整體結構不夠穩定、穩定承載能力低。
技術實現要素：
本實用新型目的是為解決現有單層柱面網殼結構豎向抗彎剛度小、穩定承重能力低的問題而提出了一種抗彎剛度、穩定承載能力高的折線型單層柱面網殼結構。
本實用新型為解決上述問題所采取的技術方案是：一種折線型單層柱面網殼結構，包括多個第一鋼拱架、第二鋼拱架，所述第一鋼拱架所在平面與第二鋼拱架所在平面相平行，與所述第一鋼拱架所在平面或第二鋼拱架所在平面相垂直的方向為長度方向，所述第一鋼拱架與第二鋼拱架沿著長度方向等間隔交替布置，所述多個第一鋼拱架的高度相同，所述多個第二鋼拱架的高度相同且低于第一鋼拱架的高度，在相鄰的第一鋼拱架與第二鋼拱架之間均焊接有多個加強筋。
進一步，所述多個加強筋包括多個橫向加強筋和多個斜向加強筋，所述多個橫向加強筋均與長度方向平行且沿著第一鋼拱架的弧線方向或第二鋼拱架的弧線方向均勻分布，在兩個相鄰橫向加強筋之間均焊接有斜向加強筋。
進一步，所述橫向加強筋和斜向加強筋均焊接在相對應的第一鋼拱架或第二鋼拱架上。
本單層柱面網殼結構采用沿著長度方向具有上下折線型結構的原理分析：
（1）抗彎原理方面，采用上下折線型單層柱面網殼結構將平面折疊，相當于增加了網殼結構的等效厚度，由于抗彎剛度與等效厚度的三次方成正比，因此，折線型單層柱面網殼結構的抗彎剛度大、豎向剛度大。另一方面，現有柱面網殼結構是一種形效結構，構件主要受軸力作用，受力合理，而本折線型單層柱面網殼結構是平面體系以受彎為主，軸力為輔，既保留了現有柱面網殼結構的優點，又彌補了其缺點，因此本折線型單層柱面網殼結構從構成原理來看更加科學，結構受力性能也更優越。
（2）承重原理方面，一方面，本折線型單層柱面網殼結構在同樣的外荷載作用下，與現有柱面網殼結構相比，其豎向最大位移可減小幾倍、穩定承載力可大大提高十幾倍；另一方面，現有柱面網殼結構的適用跨度較小，而本折線型單層柱面網殼結構的跨度范圍較大，而且對對初始幾何缺陷的敏感性也明顯低于現有柱面網殼結構。
附圖說明
圖1為本實用新型的立體結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型進一步描述。
如圖1所示，本實用新型包括第一鋼拱架2、第二鋼拱架1，所述第一鋼拱架2所在平面與第二鋼拱架1所在平面相平行，與所述第一鋼拱架2所在平面或第二鋼拱架1所在平面相垂直的方向為長度方向A，所述第一鋼拱架2與第二鋼拱架1沿著長度方向A等間隔交替布置，所述多個第一鋼拱架2的高度相同，所述多個第二鋼拱架1的高度相同且低于第一鋼拱架2的高度從而使單層柱面網殼結構沿著長度方向A具有上下折線型結構，在相鄰的第一鋼拱架2與第二鋼拱架1之間均焊接有多個加強筋。
所述多個加強筋包括多個橫向加強筋3和多個斜向加強筋4，所述多個橫向加強筋3均與長度方向A平行且沿著第一鋼拱架2的弧線方向或第二鋼拱架1的弧線方向均勻分布，在兩個相鄰橫向加強筋3之間均焊接有斜向加強筋4；所述橫向加強筋3和斜向加強筋4均焊接在相對應的第一鋼拱架2或第二鋼拱架1上。
如圖1所示，為本實用新型的立體結構示意圖，為了進一步研究其性能進行建模模擬實驗如下：本結構位于非抗震區，根據相關規范考慮受到的荷載有靜荷載、活荷載、風荷載、雪荷載和溫度作用。起控制作用的工況為1.2靜荷載+1.4活荷載，其中靜荷載1.1kN/m2，計算機自動形成結構自重，活荷載0.5kN/m2。
采用空間網格結構分析軟件MstCAD進行建模和設計，并導入通用有限元軟件ANSYS中進行穩定性分析。材料均采用Q235鋼材，彈性模量為2.06×1011MPa，抗拉強度215MPa。為了對比，采用相同條件下相對應的現有柱面網殼結構進行比較。
經過計算分析，加強筋統一采用直徑140mm，壁厚4mm的圓管。本折線型單層柱面網殼結構的最大豎向位移為5mm，加強筋用鋼量1.132噸，最大單元應力79.1Mpa。導入ANSYS進行特征值屈曲分析，臨界荷載屈曲系數27.050，失穩方式是最邊緣的局部失穩。
對應現有柱面網殼結構的最大豎向位移22.3mm，加強筋用鋼量1.041噸，最大單元應力112.5Mpa。導入ANSYS進行特征值屈曲分析，臨界荷載屈曲系1.846，失穩方式是整體塌陷失穩。
由分析結果可知，本折線型單層柱面網殼結構比現有柱面網殼結構用鋼量增加了8%，但豎向剛度提高至4.46倍，穩定臨界荷載提高到14.65倍。
本實施例并非對本實用新型的形狀、材料、結構等作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本實用新型技術方案的保護范圍。
在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗指所指的裝置或元件必須具有特定的方位、為特定的方位構造和操作，因而不能理解為對本實用新型保護內容的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等詞語來限定零部件的話，本領域技術人員應該知曉：“第一”、“第二”的使用僅僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，如沒有另外聲明，上述詞語并沒有特殊的含義。
最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換，但這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。