球面网壳及其中心节点以及弦支穹顶

技术领域

本申请涉及建筑领域，更具体地说，涉及一种球面网壳及其中心节点以及弦支穹顶。

背景技术

对于球面网壳，为增加球面网壳的整体稳定性，通常在球面网壳的中心焊接钢制球节点。虽然可以通过球节点提高球面网壳的稳定性，但显著增加了球面网壳的重量，同时需要提高球面网壳主体(例如环杆、径向杆)的承重性能，导致成本、施工难度增加。

因此，如何在确保球面网壳的稳定性的同时减少对球面网壳的不利影响成为本申请需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提出了一种球面网壳的中心节点，以在提高球面网壳的稳定性的同时避免增重过多。

一种球面网壳中心节点，其中，所述球面网壳中心节点包括第一筒体、第二筒体、加筋板和盖板，所述第二筒体套设于所述第一筒体外侧，所述加筋板连接于所述第一筒体和第二筒体之间，所述盖板封盖所述第一筒体和第二筒体的两端，所述第二筒体上设置有允许球面网壳的主径向杆插入所述第一筒体与所述第二筒体之间的空间通孔。

可选地，所述球面网壳中心节点包括沿所述第二筒体的周向排布的多个所述加筋板。

可选地，多个所述加筋板相邻地成组设置，所述通孔设置在同组的两个所述加筋板之间；和/或，所述第一筒体和第二筒体同轴设置，所述加筋板沿所述第二筒体的径向延伸。

可选地，所述盖板的中部设置有减重孔。

本申请还提供一种球面网壳，其中，所述球面网壳包括球面网壳主体和本申请的球面网壳中心节点，所述球面网壳主体包括主径向杆，所述主径向杆插入所述通孔与所述球面网壳中心节点连接。

可选地，所述球面网壳主体包括围绕所述球面网壳中心节点的多个环部，所述主径向杆沿所述环部的径向延伸并连接多个所述环部。

可选地，沿所述球面网壳主体的周向以等角度间隔设置有多个斜撑部。

本申请还提供一种弦支穹顶，其中，所述弦支穹顶包括本申请的球面网壳、下部索网和连接所述球面网壳与下部索网的滑动支座节点。

可选地，所述滑动支座节点包括管状主体和分别连接于所述管状主体的第一接口、第二接口、第三接口和连接板，所述第一接口和第二接口用于连接所述球面网壳主体的外环杆，所述第三接口用于连接所述球面网壳主体的径向支撑结构，所述连接板用于连接所述下部索网的径向索。

可选地，所述弦支穹顶包括支座底板，所述管状主体的底部滑动连接于所述支座底板，所述管状主体形成有从顶部向底部收缩的变截面。

根据本申请的技术方案，可以通过通孔插入主径向杆并将主径向杆连接到球面网壳中心节点，从而实现主径向杆的汇集以及力和位移的传递。同时，由于第一筒体和第二筒体套设形成内部中空的结构，能够显著降低球面网壳中心节点的自重，避免使球面网壳增重过多。

本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：

图1为根据本申请的一种实施方式的球面网壳中心节点的结构示意图；

图2为根据本申请的一种实施方式的球面网壳的结构示意图；

图3为根据本申请的一种实施方式的弦支穹顶的下部索网的结构示意图；

图4为根据本申请的一种实施方式的弦支穹顶的滑动支座节点的立体图；

图5是说明根据本申请的另一种实施方式的滑动支座节点连接相关构件的俯视图；

图6是说明根据本申请的另一种实施方式的滑动支座节点连接相关构件的主视图；

图7是根据本申请的一种实施方式的第一索夹节点的立体图；

图8是根据本申请的一种实施方式的第二索夹节点的立体图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。

根据本申请的一个方面，提供一种球面网壳中心节点，其中，所述球面网壳中心节点10包括第一筒体11、第二筒体12、加筋板13和盖板14，所述第二筒体12套设于所述第一筒体11外侧，所述加筋板13连接于所述第一筒体11和第二筒体12之间，所述盖板14封盖所述第一筒体11和第二筒体12的两端，所述第二筒体12上设置有允许球面网壳的主径向杆20插入所述第一筒体11与所述第二筒体12之间的空间通孔。

使用本申请的球面网壳中心节点10，可以通过通孔插入主径向杆20并将主径向杆20连接到球面网壳中心节点10，从而实现主径向杆20的汇集以及力和位移的传递。同时，由于第一筒体11和第二筒体12套设形成内部中空的结构，能够显著降低球面网壳中心节点10的自重，避免使球面网壳增重过多。

其中，加筋板13用于连接第一筒体11和第二筒体12并提高球面网壳中心节点10的强度、刚度。为便于使球面网壳中心节点10均衡受力，所述球面网壳中心节点10可以包括沿所述第二筒体12的周向排布的多个所述加筋板13。其中，加筋板13的数量可以根据球面网壳中心节点10的受力情况、强度和刚度要求以及加筋板13的规格来确定。

另外，由于主径向杆20通过通孔插入第一筒体11和第二筒体12之间的空间，为避免干涉，加筋板13应避让通孔设置。优选地，为加强主径向杆20与球面网壳中心节点10的连接，如图1所示，多个所述加筋板13相邻地成组设置，所述通孔设置在同组的两个所述加筋板13之间。也就是说，相邻两个加筋板13为一组，通孔位于一组中的两个加筋板13之间，从而当主径向杆20插入通孔后可以与两侧的加筋板13连接。

可以理解的，为充分利用加筋板13有效连接第一筒体11和第二筒体12，应使加筋板13沿第一筒体11和第二筒体12之间的传力方向设置。为简化结构且便于设置，所述第一筒体11和第二筒体12同轴设置，所述加筋板13沿所述第二筒体12的径向延伸。

本申请中，盖板14一方面用于封盖第一筒体11和第二筒体12的两端，从而使球面网壳中心节点10形成强度、刚度更高的一体结构，另一方面可以用于连接主径向杆20以提高主径向杆20和球面网壳中心节点10的连接。其中，为进一步减轻球面网壳中心节点10的重量，可以在满足强度、刚度的情况下在所述盖板14的中部设置减重孔141。其中，减重孔141的尺寸可以根据受力情况、盖板14的规格等确定。

根据本申请的另一方面，提供一种球面网壳，其中，所述球面网壳100包括球面网壳主体和本申请的球面网壳中心节点10，所述球面网壳主体包括主径向杆20，所述主径向杆20插入所述通孔与所述球面网壳中心节点10连接。

主径向杆20可以插入通孔并连接到球面网壳中心节点10，从而实现主径向杆20的汇集以及力和位移的传递。同时，由于第一筒体11和第二筒体12套设形成内部中空的结构，能够显著降低球面网壳中心节点10的自重，避免使球面网壳增重过多。

其中，球面网壳主体可以采用适当形式，例如可以为肋环形网壳。具体的，如图2所示，所述球面网壳主体可以包括围绕所述球面网壳中心节点10的多个环部30，所述主径向杆20沿所述环部30的径向延伸并连接多个所述环部30。多个环部30围绕球面网壳中心节点10沿径向排布，每个环部30可以由多段环杆31连接而成，主径向杆20可以连接于环杆31的端部。

根据实际需要可以设置主径向杆20、环部30的数量和规格。此外，主径向杆20之间可以设置有辅助径向杆，辅助径向杆可以包括沿径向设置并连接各环部30的第一辅助径向杆50和第二辅助径向杆60，第二辅助径向杆60从最外侧环部30沿径向延伸并连接部分环部30(即，第二辅助径向杆60不延伸连接到最内侧环部30)。第二辅助径向杆60可以提高球面网壳中心节点10外周附近的强度和刚度。

另外，现有技术中，肋环形网壳通常需要增加较多斜杆来满足稳定性要求。本申请中，为减少斜杆数量以优化设计，优选地，可以沿所述球面网壳主体的周向以等角度间隔设置有多个斜撑部40。具体的，可以根据受力需要设置斜撑部40的数量和角度间隔。由此，只需通过局部设置斜撑部40即可满足稳定性要求，减少斜杆的数量。

其中，斜撑部40可以根据设置的位置设置为相应的斜杆。例如，在图2所示的实施方式中，斜撑部40可以包括连接第二辅助径向杆60的内端和主径向杆20与该内端相邻内侧环部30的交点的第一斜杆41以及连接第二辅助径向杆60与环部30的交点和相邻主径向杆20与相邻内侧环部30的交点的第二斜杆42。

根据本申请的另一方面，提供一种弦支穹顶，其中，所述弦支穹顶包括本申请的球面网壳100、下部索网200和连接所述球面网壳100与下部索网200的滑动支座节点300。

其中，滑动支座节点300的数量和位置可以根据需要设置，优选地，滑动支座节点300的位置和数量可以与球面网壳100的径向杆(例如第一辅助径向杆50、第二辅助径向杆60)对应。

另外，滑动支座节点300可以采用适当结构，以便连接球面网壳100、下部索网200的相应构件。具体的，如图4所示，所述滑动支座节点300可以包括管状主体310和分别连接于所述管状主体310的第一接口320、第二接口330、第三接口340和连接板350，所述第一接口320和第二接口330用于连接所述球面网壳主体的外环杆(即最外侧环部30的环杆31)，所述第三接口340用于连接所述球面网壳主体的径向支撑结构，所述连接板350用于连接所述下部索网200的径向索210。

其中，第一接口320和第二接口330可以相对设置并连通于管状主体310的内腔，以便球面网壳主体的外环杆穿入连接。

第三接口340可以根据需要连接径向支撑结构的相应构件。径向支撑结构包括上述第一辅助径向杆50、第二辅助径向杆60和斜撑部40。例如，可以通过第三接口340连接第二辅助径向杆60和第二斜杆42。具体的，在仅连接第二辅助径向杆60时，第二辅助径向杆60为方形杆，第三接口340可以为方管形式，以连接第二辅助径向杆60，如图6所示；在连接第二辅助杆60和第二斜杆42时，第二辅助杆60为方形杆，第二斜杆42为圆形杆，第三接口340可以包括用于连接第二辅助杆60的方管部341和用于连接第二斜杆42的圆管部342(其中，圆管部342和方管部341的相对位置根据滑动支座节点300的具体位置可以变化，例如图4所示和图5所示的滑动支座节点300中圆管部342和方管部341相互交换位置)，如图4和图5所示。

连接板350的数量和位置可以根据下部索网200的径向索210的数量和位置确定。例如，在图3所示的实施方式中，下部索网200包括一一对应各环部30设置的多个环索220以及连接环索220和相应环部30的多个竖杆230，径向索210连接竖杆230和球面网壳100。其中，每道环索220可以设置多对径向索210，以形成三角布置，提高稳定性。最外侧环部30通过滑动支座节点300连接下部索网200最外侧环索220的径向索210，其他内侧环部30可以通过适当的节点接对应环索220的径向索210。为此，各节点可以设置为用于连接成对径向索210。例如，滑动支座节点300可以具有分别用于连接两个径向索210的两个连接板350。

另外，第一接口320、第二接口330、第三接口340用于连接位于上方的球面网壳100，因此可以均设置在管状主体310的上部。连接板350用于连接位于下方的下部索网200，因此可以设置在管状主体310的下部。

为使球面网壳100根据需要能够进行适当变形，滑动支座节点300以受限滑动的方式安装。具体的，所述弦支穹顶包括支座底板400，所述管状主体310的底部滑动连接于所述支座底板400，以能够根据需要相对于支座底板400滑动，满足球面网壳100的变形需要。由于滑动支座节点300主要通过各接口连接相应杆件，各接口均设置在滑动支座节点300的上部，优选地，为便于连接到下方的支座底板400并减小支座底板400的尺寸，滑动支座节点300的所述管状主体310形成有从顶部向底部收缩的变截面。

下面参考附图说明本申请的弦支穹顶。

如图1所示，本申请的球面网壳100具有同轴设置的6个环部30，球面网壳中心节点10设置在最内侧环部30内，最外侧环部30具有48等分的环杆31，最内侧环部30具有12等分的环杆31，中间的环部30可以具有24等分的环杆31。对应最内侧环部30的环杆31数量设置12个主径向杆20，球面网壳中心节点10(第一筒体11、第二筒体12分别与加筋板13和盖板14固定(例如焊接))对应设置12个通孔，主径向杆20伸入对应的通孔后与第一筒体11、第二筒体12、加筋板13和盖板14均固定连接(例如焊接于第一筒体11、第二筒体12、盖板14并通过紧固件连接加筋板13)。对应最外侧环部30的环杆31数量设置48个滑动支座节点300，每个滑动支座节点300的第一接口320和第二接口330分别连接相邻两个环杆31。

最内侧环部30投影直径18m，最外侧环部30投影直径94m，中间各环部30在最内侧环部30和最外侧环部30之间等距离设置。间隔60°设置斜撑部40。

除最内侧环部30，对应其他环部30的数量、位置和规格，下部索网200设置5道环索220，最外侧三道环索220分别设置24对径向索210，第四道环索220设置12对径向索210，最内侧环索220设置6对环索。最外侧四道环索220可以使用图7所示的第一索夹节点500连接对应的环索220、竖杆230和径向索210，每个第一索夹节点500具有两个第一径向索连接板510以分别连接两个径向索210。最内侧环索220可以使用图8所示的第二索夹节点600连接环索220对应的环索220、竖杆230和径向索210，每个第二索夹节点600具有三个第二径向索连接板610以分别连接三个径向索210。

以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所公开的内容。