一种中间设有V型支撑的三心圆网壳结构
技术领域
本实用新型属于三心圆网壳技术领域，具体涉及一种中间设有V型支撑的三心圆网壳结构。
背景技术
随着我国钢结构建筑的蓬勃发展，三心圆网壳结构也得到了更广泛的应用，其中，以火力发电厂的干煤棚及钢材原材料的储仓等建筑结构为典型，因其结构形式能有效地降低结构标高和受力更加合理等优点，在干煤棚等储仓建筑中得到了显著的运用。
而其中干煤棚的发展可以追溯到20世纪初，当时的露天煤场容易受到环境影响，煤尘会随着风四处扩散，对周围的环境造成污染。为解决这个问题，人们采用封闭储煤仓代替了露天储煤场，对燃煤进行加盖，防止其在下雨天气时受淋和刮风时散播污染环境，使燃煤堆放符合环保及建设用地要求。干煤棚的主要建筑功能是煤炭的存储和运输，因此它应该具有足够的存储和操作空间，即要满足建筑使用的跨度及高度的要求。而随着干煤棚结构体系的复杂化，干煤棚的设计难度也相应加大，特别是面对超大跨度的干煤棚，若采用常规的设计方法，将结构设计成两铰拱或三铰拱的结构形式，其可能无法满足建筑结构内部使用空间的要求；若设计成传统的单跨三心圆双层主体网壳，因其跨度过大会导致其结构中间挠度过大，从而影响结构的安全性和可靠度。
发明内容
本实用新型目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种中间设有V型支撑的三心圆网壳结构的技术方案，结构设计合理，在主体网壳的中部采用V型支撑结构，通过该V型支撑结构的形式能够有效地减少网壳中间的最大挠度，且在保证结构大跨度要求的前提下，相比于普通两铰拱或三铰拱结构，大大提高内部空间利用率，并节省了用钢量及施工成本。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种中间设有V型支撑的三心圆网壳结构，其特征在于：包括主体网壳和V型支撑结构，V型支撑结构设置在主体网壳的中部，V型支撑结构包括V字型钢架和混凝土柱，V字型钢架位于混凝土柱的上方，V字型钢架的上部与主体网壳相连接，V字型钢架的下部与混凝土柱相连接。
进一步，V字型钢架包括倒三角钢骨架和正三角内骨架，倒三角钢骨架包括一根第一杆件和两根第二杆件，两根第二杆件的底端通过焊接固定，两根第二杆件的焊接端点处为第一节点，第一节点处通过预埋件与混凝土柱固定连接，第一杆件水平设置在两根第二杆件之间，通过预埋件实现第一节点与混凝土柱的固定既可以保证V字型钢架与混凝土柱的连接牢固性，保证V型支撑结构的结构稳固性和结构强度，又可以便于实际的施工安装，而且通过第一杆件和第二杆件组合形成倒三角形状，由于三角形的稳固和耐压性能好，从而使得V字型钢架的结构稳固不易变形。
进一步，第二杆件与第一杆件的连接处为第二节点，第二杆件的顶端在第二节点处向上延伸，第二杆件的顶端通过螺栓球与主体网壳相连接，设计合理，将第二杆件在第二节点处向上延长一段，以满足上部螺栓球连接主体网壳的支撑结构。
进一步，正三角内骨架包括一根第三杆件和两根第四杆件，两根第二杆件的中点处之间通过第三杆件相连接，第三杆件与第二杆件的连接处为第三节点，第一杆件的中点处与两根第二杆件的中点处之间均通过第四杆件相连接，采用第三杆件和第四杆件形成正三角内骨架，正三角内骨架正好位于倒三角钢骨架内，进一步加固V字型钢架的结构稳固性，使得V字型钢架更不易发生变形。
进一步，相邻两个倒三角钢骨架上的同侧第二节点处之间通过第五杆件相连接，通过第五杆件实现相邻两个倒三角钢骨架之间的连接，使得多个V型支撑结构相互连接形成一体，提高支撑效果。
进一步，相邻两个倒三角钢骨架上的同侧第三节点处之间通过第六杆件相连接，通过第六杆件实现相邻两个倒三角钢骨架之间的进一步连接，并且第六杆件与第五杆件相配合，分别位于上下两侧，可以使得多个V型支撑结构之间的连接更牢固可靠。
进一步，相邻两个倒三角钢骨架之间的上部设置有四边支撑构件，四边支撑构件包括首尾相连的四根第七杆件，第七杆件的两端分别焊接在第一杆件的中点处和第五杆件的中点处，通过四边支撑构件对相邻两个倒三角钢骨架组合的上部进行进一步的加强巩固，防止V型支撑结构的变形。
进一步，相邻两个倒三角钢骨架之间的左右两侧均设置有四根第八杆件，同一侧的四根第八杆件两两上下分布，位于上侧的两根第八杆件的一端焊接固定在第六杆件的中点处，位于上侧的两根第八杆件的另一端分别焊接固定在两个倒三角钢骨架上的第二节点处，位于下侧的两根第八杆件的一端焊接固定在第六杆件的中点处，位于下侧的两根第八杆件的另一端分别焊接固定在两个倒三角钢骨架上的第一节点处，通过第八杆件对相邻两个倒三角钢骨架的组合的左右两侧进行进一步的加固加强，与四边支撑构件相配合从上部、左右两侧同时进行加固作用，可以有效保证多个V型支撑结构组合后的结构强度，从而使得网壳结构的结构更牢固安全。
进一步，相邻两个倒三角钢骨架上的同侧第五杆件的中点处和第六杆件的中点处之间通过第九杆件相连接，同时相邻两个倒三角钢骨架上的两根第六杆件的中点处之间通过第九杆件相连接，通过第九杆件的辅助加固作用，进一步加强相邻两个V型支撑结构之间的连接牢固性能。
本实用新型由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
本实用新型的网壳结构是在超大跨度干煤棚结构的中间增设一排V型支撑结构，相当于在主体网壳中间挠度最大处撑起一排支撑架，为整体结构减跨，能有效地降低主体网壳中间的最大挠度；V型支撑结构采用V字型钢架支撑，能将上部主体网壳传递下来的荷载通过V字型钢架上部的两个支撑点传递到下部，避免了单一支撑点受力导致的集中力过大的问题；且该V字型钢架所处的空间区域，正属斗轮机的作业范围之外，两者不会产生碰撞，有效地利用了其作业死角，提高了建筑内部空间利用率；同时下部采用抗压性能优良的混凝土柱，而非格构柱，可充分利用其材料的受力性能，也能更好地提高其建筑内部的空间利用率。
本实用新型采用在主体网壳中间设置V型支撑结构的形式，相当于给整体结构减跨，将原先单个的超大跨度主体网壳分成了两跨，有效地解决了超大跨度干煤棚因跨度过大引起挠度过大、在使用空间的刚需下难以设计的问题。同时该种V型支撑结构的结构形式，与传统的支撑方式相较，在受力上从一点支撑变成V字型钢架上的两点支撑，可有效地避免单一支撑点受力导致的杆件集中力过大的问题；并且该V型支撑结构采用上部V字型钢架和下部混凝土柱结合的结构形式，考虑到建筑内斗轮机的工作范围及作业死角，充分利用其结构内部的剩余使用空间，有效提高了建筑内部空间利用率；而且通过中间设V型支撑的方式，能降低主体网壳杆件的截面尺寸要求，从而整体降低主体网壳的用钢量，节约了施工成本。
本实用新型的网壳结构构造简单，且拼装方便，各个杆件只需在加工车间生产，再在施工现场通过栓焊或焊接的方式拼装成型即可，而且该结构采用绿色钢材，节能环保，整体结构新颖，实际安装操作简单，易于推广。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型中一种中间设有V型支撑的三心圆网壳结构的结构示意图；
图2为本实用新型中相邻两个V型支撑结构的连接结构示意图；
图3为本实用新型中V型支撑结构的结构示意图；
图4为图2的侧面结构示意图。
图中：1-主体网壳；2-V型支撑结构；3-V字型钢架；4-混凝土柱；5-倒三角钢骨架；6-正三角内骨架；7-第一杆件；8-第二杆件；9-第三杆件；10-第四杆件；11-第五杆件；12-第六杆件；13-四边支撑构件；14-第七杆件；15-第八杆件；16-第九杆件。
具体实施方式
如图1至图4所示，为本实用新型一种中间设有V型支撑的三心圆网壳结构，包括主体网壳1和V型支撑结构2，V型支撑结构2设置在主体网壳1的中部，V型支撑结构2包括V字型钢架3和混凝土柱4，V字型钢架3位于混凝土柱4的上方，V字型钢架3的上部与主体网壳1相连接，V字型钢架3的下部与混凝土柱4相连接。
V字型钢架3包括倒三角钢骨架5和正三角内骨架6，倒三角钢骨架5包括一根第一杆件7和两根第二杆件8，两根第二杆件8的底端通过焊接固定，两根第二杆件8的焊接端点处为第一节点，第一节点处通过预埋件与混凝土柱4固定连接，第一杆件7水平设置在两根第二杆件8之间，通过预埋件实现第一节点与混凝土柱4的固定既可以保证V字型钢架3与混凝土柱4的连接牢固性，保证V型支撑结构2的结构稳固性和结构强度，又可以便于实际的施工安装，而且通过第一杆件7和第二杆件8组合形成倒三角形状，由于三角形的稳固和耐压性能好，从而使得V字型钢架3的结构稳固不易变形。
第二杆件8与第一杆件7的连接处为第二节点，第二杆件8的顶端在第二节点处向上延伸，第二杆件8的顶端通过螺栓球与主体网壳1相连接，设计合理，将第二杆件8在第二节点处向上延长一段，以满足上部螺栓球连接主体网壳1的支撑结构。
正三角内骨架6包括一根第三杆件9和两根第四杆件10，两根第二杆件8的中点处之间通过第三杆件9相连接，第三杆件9与第二杆件8的连接处为第三节点，第一杆件7的中点处与两根第二杆件8的中点处之间均通过第四杆件10相连接，采用第三杆件9和第四杆件10形成正三角内骨架6，正三角内骨架6正好位于倒三角钢骨架5内，进一步加固V字型钢架3的结构稳固性，使得V字型钢架3更不易发生变形。
相邻两个倒三角钢骨架5上的同侧第二节点处之间通过第五杆件11相连接，通过第五杆件11实现相邻两个倒三角钢骨架5之间的连接，使得多个V型支撑结构2相互连接形成一体，提高支撑效果。相邻两个倒三角钢骨架5上的同侧第三节点处之间通过第六杆件12相连接，通过第六杆件12实现相邻两个倒三角钢骨架5之间的进一步连接，并且第六杆件12与第五杆件11相配合，分别位于上下两侧，可以使得多个V型支撑结构2之间的连接更牢固可靠。
相邻两个倒三角钢骨架5之间的上部设置有四边支撑构件13，四边支撑构件13包括首尾相连的四根第七杆件14，第七杆件14的两端分别焊接在第一杆件7的中点处和第五杆件11的中点处，通过四边支撑构件13对相邻两个倒三角钢骨架5组合的上部进行进一步的加强巩固，防止V型支撑结构2的变形。
相邻两个倒三角钢骨架5之间的左右两侧均设置有四根第八杆件15，同一侧的四根第八杆件15两两上下分布，位于上侧的两根第八杆件15的一端焊接固定在第六杆件12的中点处，位于上侧的两根第八杆件15的另一端分别焊接固定在两个倒三角钢骨架5上的第二节点处，位于下侧的两根第八杆件15的一端焊接固定在第六杆件12的中点处，位于下侧的两根第八杆件15的另一端分别焊接固定在两个倒三角钢骨架5上的第一节点处，通过第八杆件15对相邻两个倒三角钢骨架5的组合的左右两侧进行进一步的加固加强，与四边支撑构件13相配合从上部、左右两侧同时进行加固作用，可以有效保证多个V型支撑结构2组合后的结构强度，从而使得网壳结构的结构更牢固安全。
相邻两个倒三角钢骨架5上的同侧第五杆件11的中点处和第六杆件12的中点处之间通过第九杆件16相连接，同时相邻两个倒三角钢骨架5上的两根第六杆件12的中点处之间通过第九杆件16相连接，通过第九杆件16的辅助加固作用，进一步加强相邻两个V型支撑结构2之间的连接牢固性能。
本实用新型的网壳结构是在超大跨度干煤棚结构的中间增设一排V型支撑结构2，相当于在主体网壳1中间挠度最大处撑起一排支撑架，为整体结构减跨，能有效地降低主体网壳1中间的最大挠度；V型支撑结构2采用V字型钢架3支撑，能将上部主体网壳1传递下来的荷载通过V字型钢架3上部的两个支撑点传递到下部，避免了单一支撑点受力导致的集中力过大的问题；且该V字型钢架3所处的空间区域，正属斗轮机的作业范围之外，两者不会产生碰撞，有效地利用了其作业死角，提高了建筑内部空间利用率；同时下部采用抗压性能优良的混凝土柱4，而非格构柱，可充分利用其材料的受力性能，也能更好地提高其建筑内部的空间利用率。
本实用新型采用在主体网壳1中间设置V型支撑结构2的形式，相当于给整体结构减跨，将原先单个的超大跨度主体网壳1分成了两跨，有效地解决了超大跨度干煤棚因跨度过大引起挠度过大、在使用空间的刚需下难以设计的问题。同时该种V型支撑结构2的结构形式，与传统的支撑方式相较，在受力上从一点支撑变成V字型钢架3上的两点支撑，可有效地避免单一支撑点受力导致的杆件集中力过大的问题；并且该V型支撑结构2采用上部V字型钢架3和下部混凝土柱4结合的结构形式，考虑到建筑内斗轮机的工作范围及作业死角，充分利用其结构内部的剩余使用空间，有效提高了建筑内部空间利用率；而且通过中间设V型支撑的方式，能降低主体网壳1杆件的截面尺寸要求，从而整体降低主体网壳1的用钢量，节约了施工成本。
以上仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此。任何以本实用新型为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本实用新型的保护范围之中。
