專(zhuān)利名稱(chēng)：沿測(cè)地線布置交叉索網(wǎng)充氣膜結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種沿測(cè)地線布置索網(wǎng)的充氣膜結(jié)構(gòu)，是充氣式索膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用上的創(chuàng)新。
背景技術(shù)：
充氣膜結(jié)構(gòu)具有造價(jià)低廉、施工快捷、容易安裝和拆卸、跨度大、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、展覽館、倉(cāng)庫(kù)等大空間、大跨度的體育和公共設(shè)施中。但是在實(shí)際工程應(yīng)用中，充氣膜結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)和抗雪性能較差，所以工程上常常在充氣膜的外圍布置一定數(shù)量的拉索，形成膜面與拉索共同承受外力的體系。通過(guò)控制膜面和拉索中的內(nèi)力分布，可以有效的降低膜面應(yīng)力，增大膜結(jié)構(gòu)的剛度，限制膜結(jié)構(gòu)的變形，避免膜面在強(qiáng)風(fēng)下出現(xiàn)大面積撕壞，還可以增大充氣膜結(jié)構(gòu)的跨度。因此，布置拉索的充氣膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用得更加廣泛。充氣膜外圍的拉索一般布置成交叉的索網(wǎng)，拉索的兩端與地面基礎(chǔ)固定連接，膜面上的拉索在相交處設(shè)置連接節(jié)點(diǎn)。沿充氣膜面布置的拉索是一段空間曲線，目前工程中布置拉索及確定拉索下料長(zhǎng)度的方法并不統(tǒng)一，大部分方法計(jì)算出的拉索長(zhǎng)度并不是膜面上的最短曲線。這樣的后果是當(dāng)充氣膜結(jié)構(gòu)成形后，拉索與膜面并不是緊密貼合的，在風(fēng)荷載下拉索有較大的側(cè)向擺動(dòng)，常常在白色的膜面上留下黑色的劃痕，影響膜結(jié)構(gòu)的美觀。更重要的是，拉索的擺動(dòng)會(huì)影響膜面與拉索的內(nèi)力分布，降低充氣膜結(jié)構(gòu)的剛度和承載能力。同時(shí)為了限制索的側(cè)移，需要設(shè)置較多的節(jié)點(diǎn)把拉索連接起來(lái)，增加了施工的難度；而且節(jié)點(diǎn)的受力也比較大，經(jīng)常出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)拉壞的情況。所以在充氣膜結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用中，急需尋找一種合理的索網(wǎng)布置方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種減少交叉索網(wǎng)中連接節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，減小連接節(jié)點(diǎn)的受力，提高充氣膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的沿測(cè)地線布置交叉索網(wǎng)充氣膜結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)沿測(cè)地線布置交叉索網(wǎng)充氣膜結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括充氣膜充氣成形后中間部分呈圓柱體，兩端呈光滑過(guò)渡的弧形的外圍膜面；拉索以拉索兩端的錨固點(diǎn)為起始點(diǎn)，沿測(cè)地線的方向布置在外圍膜面上。所述的充氣膜形成的外圍膜面的曲率為正高斯曲率。所述的充氣膜形成的外圍膜面的長(zhǎng)邊方向設(shè)置若干個(gè)出入口。 所述的拉索呈交叉狀布置在外圍膜面上。交叉狀的拉索通過(guò)鋼銷(xiāo)固定在連接的節(jié)點(diǎn)板上。所述的充氣膜及拉索形成共同承受載荷的體系。從數(shù)學(xué)上講，曲面上連接兩點(diǎn)之間的曲線有無(wú)窮多條，其中測(cè)地線是曲面上兩點(diǎn)間的最短路徑，與其它任何方法確定的拉索相比，沿測(cè)地線方向布置的拉索是最短的，按照此方法確定的拉索是充氣膜曲面上的最短長(zhǎng)度，可以最大程度地減少拉索的側(cè)向位移，從而減少交叉索網(wǎng)中連接節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，減小連接節(jié)點(diǎn)的受力，提高充氣膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用了空間曲面上測(cè)地線最短的概念，在充氣膜外圍沿著測(cè)地線方向布置交叉索網(wǎng)。在正常使用情況下，拉索的側(cè)向移動(dòng)受到限制，不會(huì)出現(xiàn)擺動(dòng)的問(wèn)題。由于拉索的側(cè)移受到限制，所以在整個(gè)外圍的交叉索網(wǎng)中連接拉索的節(jié)點(diǎn)數(shù)量也可以相應(yīng)減少，節(jié)點(diǎn)的受力也相對(duì)較小，簡(jiǎn)化了施工難度，提高了結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性和安全性。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為交叉拉索的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例沿測(cè)地線布置交叉索網(wǎng)充氣膜結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，該結(jié)構(gòu)包括充氣膜I以及拉索2。其中，充氣膜I在充氣成形后中間部分呈圓柱體，兩端呈光滑過(guò)渡的弧形的外圍膜面，充氣膜I形成的外圍膜面的曲率為正高斯曲率，在充氣膜I形成的外圍膜面的長(zhǎng)邊方向設(shè)置若干個(gè)出入口 11，其中的旋轉(zhuǎn)門(mén)是主要的出入口，封閉門(mén)作為安全門(mén)臨時(shí)使用。拉索2以其兩端的錨固點(diǎn)為起始點(diǎn)，沿測(cè)地線的方向布置在外圍膜面上，正常使用中可以最大限度地減小拉索2的側(cè)向擺動(dòng)。形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的拉索2通過(guò)鋼銷(xiāo)3固定在連接的節(jié)點(diǎn)板4上，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。拉索2構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與充氣膜I形成共同承受荷載的體系，索網(wǎng)減小了膜面的應(yīng)力，限制了膜面的變形，提高了充氣膜的安全性和經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明在設(shè)計(jì)時(shí)，首先根據(jù)充氣膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)壓強(qiáng)，利用找形分析確定充氣膜I的外形。當(dāng)充氣膜I充氣成形后，膜面一般是正高斯曲率，布置在外圍膜面上的拉索2可以看成是兩端固定的一段空間曲線。在充氣膜I的四周設(shè)置拉索2的錨固點(diǎn)，以拉索2兩端的錨固點(diǎn)為起始點(diǎn)，沿著膜面可以尋找到唯一的測(cè)地線，交叉索網(wǎng)中的每一條拉索2都沿著測(cè)地線方向布置。按照此方法確定的拉索是充氣膜曲面上的最短長(zhǎng)度，可以最大程度地減少拉索的側(cè)向位移，從而減少交叉索網(wǎng)中連接節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，減小連接節(jié)點(diǎn)的受力，提高充氣膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。
權(quán)利要求
1.沿測(cè)地線布置交叉索網(wǎng)充氣膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包括 充氣膜充氣成形后中間部分呈圓柱體，兩端呈光滑過(guò)渡的弧形的外圍膜面； 拉索以拉索兩端的錨固點(diǎn)為起始點(diǎn)，沿測(cè)地線的方向布置在外圍膜面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沿測(cè)地線布置交叉索網(wǎng)充氣膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的充氣膜形成的外圍膜面的曲率為正高斯曲率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沿測(cè)地線布置交叉索網(wǎng)充氣膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的充氣膜形成的外圍膜面的長(zhǎng)邊方向設(shè)置若干個(gè)出入口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沿測(cè)地線布置交叉索網(wǎng)充氣膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的拉索呈交叉狀布置在外圍膜面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沿測(cè)地線布置交叉索網(wǎng)充氣膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，交叉狀的拉索通過(guò)鋼銷(xiāo)固定在連接的節(jié)點(diǎn)板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沿測(cè)地線布置交叉索網(wǎng)充氣膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的充氣膜及拉索形成共同承受載荷的體系。
全文摘要
本發(fā)明涉及沿測(cè)地線布置交叉索網(wǎng)充氣膜結(jié)構(gòu)，包括充氣膜及拉索，充氣膜在充氣成形后中間部分呈圓柱體，兩端呈光滑過(guò)渡的弧形的外圍膜面，拉索以其兩端的錨固點(diǎn)為起始點(diǎn)，沿測(cè)地線的方向布置在外圍膜面上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用了空間曲面上測(cè)地線最短的概念，在充氣膜外圍沿著測(cè)地線方向布置交叉索網(wǎng)，在正常使用情況下，拉索的側(cè)向移動(dòng)受到限制，不會(huì)出現(xiàn)擺動(dòng)的問(wèn)題，由于拉索的側(cè)移受到限制，所以在整個(gè)外圍的交叉索網(wǎng)中連接拉索的節(jié)點(diǎn)數(shù)量也可以相應(yīng)減少，節(jié)點(diǎn)的受力也相對(duì)較小，簡(jiǎn)化了施工難度，提高了結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性和安全性。
文檔編號(hào)E04B1/34GK103015529SQ20121057308
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者龔景海, 李中立, 冷予冰 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)