荷花形單層網殼結構制造技術

本實用新型專利技術公開了一種荷花形單層網殼結構，包括按荷花花瓣形狀布置的斜弧形主拱,所述斜弧形主拱形成的多個荷花花瓣結構將網殼曲面等分成若干對稱區域，所述斜弧形主拱形成的荷花花瓣結構底部分別與支座環桿連接形成整體結構。本實用新型專利技術結合結構形態仿生學，具有明顯的殼體受力特點，徑向、環向傳力明確、直接，受力效率高，剛度大，有利于減小材料用量；結構均由弧線桿件構成，形如荷花花瓣，結構造型輕盈，新穎美觀，具有很好的美學效果，并可根據實際情況靈活增減桿件布置，結構構形靈活多變，在展覽廳、藝術館、博物館及其它對建筑結構的美學功能有較高要求的大型公共建筑中具有廣泛的適用性。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及建筑工程
，特別涉及一種荷花形單層網殼結構。
技術介紹
最早的半球形網殼結構為肋型網殼，以按輻射方向設置的若干平面肋構成推力體系；為承受球面網殼環向力，考慮將肋型網殼的環形檁條與肋連接構成剛性體系，形成肋環型網殼。1863年，德國工程師施威德勒（Schwedle,J.W.）對上述結構進行發展完善，并提出除連接徑向肋與水平折線環外，在每個體系網格內再用斜桿分成小三角形以加強結構，并改善承受非對稱荷載的能力，稱為“施威德勒型網殼”。其在德國柏林設計并建造的用于煤氣罐的直徑30m頂蓋，被視為世界上首例真正意義的鋼網殼結構。1906年，德國建筑師佐林格（Zollinger）技術了聯方型網殼，該種網殼的網格由兩向斜交桿系構成，形成菱形基本網格單元。1925年，美國學者凱威特（Kiewitt,G.R.）綜合施威德勒型、聯方型和三角形格子網殼分割的優點，提出凱威特型網殼，該形式被成功運用于美國新奧爾良超級穹頂（直徑207m）和休斯頓宇宙穹頂（直徑196m）。其后，美國建筑師富勒（Fuller,R.B.）深入探討了球面殼的規則劃分，提出著名的短程線型球面網殼。除上述形式外，還有由英國工程師Hamilton,W.和Manning,G.R.聯合提出的海曼（Hamman）兩向格子型網殼、由法國設計師夏杜（Chateau,S.D.）提出的三向格子型網殼、由理查德和凱瑟（Kaiser,H.）基于飛機機翼設計原理提出的應力表皮短程線網殼等等。進入21世紀以來，隨著人們物質生活的豐富和對美學要求的逐步提高，上述傳統網殼桿件數量密集、網格形式單一、結構美學欠缺等特點被放大，因此，科研工作者進而探索網格造型豐富、結構形體優美的新型空間結構，力求營造結構形體美感和豐富空間結構形式。科研工作者從自然界的結構形態中獲取靈感，并借鑒建筑結構仿生學和組合多面體理論等研究理論，已先后提出蜂窩型網殼、組合272面體半球面網殼、單層折面網殼、環向折線形單層球面網殼、海洋貝類仿生網殼等造型優美的新型結構形式。而在實際工程中，也不乏源于自然的結構造型，如中國國家體育場借鑒鳥類巢穴，中國國家游泳中心（水立方）從肥皂泡中獲得靈感，英國“伊甸園”項目借鑒蜂窩構形、上海光源工程鋼屋蓋仿“鸚鵡螺”結構、青島影視產業園“海螺屋”仿造海螺結構、天津于家堡綜合交通樞紐站房采用螺旋線編織成的貝殼形曲線網殼等等。
技術實現思路
本技術的專利技術目的在于：針對上述存在的問題，提供一種受力合理、造型美觀的荷花形單層網殼結構。本技術技術的技術方案實現方式：荷花形單層網殼結構，其特征在于：包括按荷花花瓣形狀布置的斜弧形主拱,所述斜弧形主拱形成的多個荷花花瓣結構將網殼曲面等分成若干對稱區域，所述斜弧形主拱形成的荷花花瓣結構底部分別與支座環桿連接形成整體結構。本技術所述的荷花形單層網殼結構，其沿支座環桿內圓周布置有斜弧形次拱，所述多個荷花花瓣結構形成的相鄰扇形區域由斜弧形次拱相互連接。本技術所述的荷花形單層網殼結構，其所述斜弧形次拱沿支座環桿設置有多道，多道斜弧形次拱逐漸向網殼結構頂部中心靠攏。本技術所述的荷花形單層網殼結構，其在構成荷花花瓣的斜弧形主拱之間設置有徑向直拱，所述徑向直拱以網殼結構頂部中心為中點呈放射狀均勻分布。本技術所述的荷花形單層網殼結構，其在所述支座環桿與網殼結構頂部中心之間、沿徑向布置至少一圈環向桿，所述環向桿用于約束斜弧形主拱和徑向直拱，使斜弧形主拱形成的相鄰荷花花瓣結構相互連接，所述斜弧形主拱、斜弧形次拱、環向桿、徑向直拱以及支座環桿共同構成完整的荷花形單層網殼結構受力體系。本技術所述的荷花形單層網殼結構，其當沿徑向布置有多圈環向桿時，其中最內圈環向桿與相鄰荷花花瓣結構的斜弧形主拱邊緣交點處相交。本技術所述的荷花形單層網殼結構，其在所述網殼結構中所有桿件節點交匯處設置有檁托，若干檁托構成用于承擔屋面覆蓋材料的支撐面。本技術結合結構形態仿生學，具有明顯的殼體受力特點，徑向、環向傳力明確、直接，受力效率高，剛度大，有利于減小材料用量；結構均由弧線桿件構成，形如荷花花瓣，結構造型輕盈，新穎美觀，具有很好的美學效果，并可根據實際情況靈活增減桿件布置，結構構形靈活多變，在展覽廳、藝術館、博物館及其它對建筑結構的美學功能有較高要求的大型公共建筑中具有廣泛的適用性。附圖說明圖1是本技術的結構示意圖。圖2和圖3是本技術無徑向直拱、無環向桿的結構示意圖。圖4至圖10是本技術在無徑向直拱的情況下環向桿在不同位置布置的結構示意圖。圖11和圖12是本技術含徑向直拱的結構示意圖。圖13至圖19是本技術在含徑向直拱的情況下環向桿在不同位置布置的結構示意圖。圖20是本技術中沿結構環向的荷花花瓣頻數為八頻的結構示意圖。圖21是本技術中沿結構環向的荷花花瓣頻數為十二頻的結構示意圖。圖22是本技術中沿結構環向的荷花花瓣頻數為六頻且斜弧形次拱沿外圈設置有兩道的結構示意圖。圖中標記：1為斜弧形主拱，2為斜弧形次拱，3為環向桿，4為徑向直拱，5為支座環桿。具體實施方式下面結合附圖，對本技術作詳細的說明。為了使本技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本技術技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本技術，并不用于限定技術。如圖1所示，一種荷花形單層網殼結構，所述網殼結構的曲面可為球面、懸鏈面等曲面形式，其包括按荷花花瓣形狀布置的斜弧形主拱1、沿支座環桿5布置的斜弧形次拱2以及沿徑向布置至少一圈環向桿3，所述斜弧形主拱1形成的多個荷花花瓣結構將網殼曲面等分成若干對稱區域，所述斜弧形主拱1形成的荷花花瓣結構底部分別與支座環桿5連接，相鄰扇形區域由斜弧形次拱2相互連接，在構成荷花花瓣的斜弧形主拱1之間設置有徑向直拱4，所述徑向直拱4以網殼結構頂部中心為中點呈放射狀均勻分布，所述若干圈環向桿3用于約束斜弧形主拱1和徑向直拱4，使斜弧形主拱1形成的相鄰荷花花瓣結構相互連接，當沿徑向布置有多圈環向桿3時，其中最內圈環向桿與相鄰荷花花瓣結構的斜弧形主拱1邊緣交點處相交，所述斜弧形主拱1、斜弧形次拱2、環向桿3、徑向直拱4以及支座環桿5共同構成完整的荷花形單層網殼結構受力體系。如圖2和3所示，對于荷花形單層網殼，就建筑效果而言，依據建筑實際需求，可取消設置徑向直拱；如圖11和12所示，就結構受力而言，為減小結構內力峰值，也可保留徑向直拱。如圖4-10和圖13-19所示，為約束斜弧形主拱與徑向直拱的變形和承擔結構環向力，沿徑向設置若干圈環向桿加強結構共同工作，并且亦可根據建筑實際與結構受力需求，選擇設置一圈或兩圈或者更多圈環向桿，設置位置也可靈活變換。如圖1、20或21所示，沿結構環向的荷花花瓣頻數也可根據建筑需求選擇六頻、八頻、十二頻等頻數。如圖22所示，所述斜弧形次拱2根據需要選擇沿外圈設置有兩道，兩道斜弧形次拱2逐漸向網殼結構頂部中心靠攏。其中，在所述網殼結構中所有桿件節點交匯處設置有檁托，若干檁托構成用于承擔屋面覆蓋材料的支撐面。本技術所提出的荷花形單層網殼結構，可基于上述一種或多種構造同時變化，構造出多種形式相似、造型新穎的荷花形單層本文檔來自技高網...

【技術保護點】
荷花形單層網殼結構，其特征在于：包括按荷花花瓣形狀布置的斜弧形主拱（1）,所述斜弧形主拱（1）形成的多個荷花花瓣結構將網殼曲面等分成若干對稱區域，所述斜弧形主拱（1）形成的荷花花瓣結構底部分別與支座環桿（5）連接形成整體結構。

【技術特征摘要】
1.荷花形單層網殼結構，其特征在于：包括按荷花花瓣形狀布置的斜弧形主拱（1）,所述斜弧形主拱（1）形成的多個荷花花瓣結構將網殼曲面等分成若干對稱區域，所述斜弧形主拱（1）形成的荷花花瓣結構底部分別與支座環桿（5）連接形成整體結構。2.根據權利要求1所述的荷花形單層網殼結構，其特征在于：沿支座環桿（5）內圓周布置有斜弧形次拱（2），所述多個荷花花瓣結構形成的相鄰扇形區域由斜弧形次拱（2）相互連接。3.根據權利要求2所述的荷花形單層網殼結構，其特征在于：所述斜弧形次拱（2）沿支座環桿（5）設置有多道，多道斜弧形次拱（2）逐漸向網殼結構頂部中心靠攏。4.根據權利要求2或3所述的荷花形單層網殼結構，其特征在于：在構成荷花花瓣的斜弧形主拱（1）之間設置有徑向直拱（4），所述徑向直拱（4）以網殼結構頂...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮遠，周緒紅，向新岸，唐華明，劉宜豐，吳雨杭，
申請(專利權)人：中國建筑西南設計研究院有限公司，
類型：新型
國別省市：四川;51