預應力金屬薄板結構體系施工方法

2023-09-12 08:22:45 1

專利名稱：預應力金屬薄板結構體系施工方法
技術領域：
本發明涉及一種薄板結構的施工。
背景技術：
傳統的預應力施工技術主要是通過對拉索的張拉，對線性結構構件施加預應力， 屋面板作為圍護構件最後安裝，不參與結構整體受力。而對於一種預應力金屬薄板結構體系為使結構整體成形，並在成形過程中對屋面金屬薄板施加有效預應力，使其與其他結構構件共同受力，從而抵抗外部荷載。薄板在未施加預應力之前為柔性材料，剛度較差，且薄板為平面塊狀或條狀構件，因此預應力金屬薄板結構在施工中需解決的主要難題就是如何對金屬薄板施加設計要求的預應力水平，最終使結構整體成形。

發明內容
本發明的目的是提供一種預應力金屬薄板結構體系施工方法，要解決新型結構體系實施的技術問題，尤其是要解決大跨度金屬薄板預應力施加和索力控制問題的技術問 為實現上述目的，本發明採用如下技術方案
一種預應力金屬薄板結構體系施工方法，所述金屬薄板為厚度在0. Γ2. Omm的彩鋼板、不鏽鋼板或合金板，步驟如下
步驟一，在已施工好的基礎上按鋼柱和斜拉索設計位置安裝柱腳預埋件和斜拉索固定
件；
步驟二，將鋼柱底面通過柱腳預埋件與基礎連接，形成至少兩個鋼柱列，在鋼柱列頂面安裝邊梁，所述邊梁的側面預裝有外伸板，所述鋼柱頂端側面預安裝有斜拉索安裝節點； 步驟三，將斜拉索的兩端分別斜拉索固定件與通過斜拉索安裝節點連接； 步驟四，在鋼柱列之間按橫梁設計間距搭設與鋼柱列平行的腳手架； 步驟五，將橫梁放置在腳手架頂面，並進行臨時連接；
步驟六，垂直於橫梁，在兩鋼柱之間設置厚板帶，並將其與橫梁和邊梁的外伸板固定連
接；
步驟七，在橫梁和厚板帶的交點處，在橫梁底面安裝撐杆；
步驟八，在邊梁之間間隔安裝下弦拉索，所述下弦拉索位於厚板帶下面，並與厚板帶豎向共面，所述下弦拉索與撐杆的底端固定連接，其兩端與邊梁初步錨固；
步驟九，對下弦拉索初步張拉，當測試其索力達到設計預拉力的10%後撤除其下部的腳手架；
步驟十，將加工好的金屬薄板與焊接板帶焊接連接，並通過U型調節螺栓將焊接板帶與兩側邊梁的外伸板連接，並通過調節螺母對金屬薄板進行預緊；
步驟十一，預緊完成後，通過鉚釘將金屬薄板與其兩側的厚板帶固定連接； 步驟十二，對下弦拉索繼續張拉，直至達到下弦拉索的索力達到設計預拉力；步驟十三，再次調節調節螺母，使金屬薄板內的應力均勻分布。所述步驟四中，腳手架的頂面比橫梁底面設計位置低。所述步驟八和步驟九之間，在相鄰鋼柱之間安裝柱間斜撐。所述步驟九和步驟十二中下弦拉索的索力通過油壓傳感器、弓矢測力儀、拉壓傳感器、或穿心力傳感器測得。所述步驟九和步驟十二中所述下弦拉索的張拉方法為索端張拉或調節套筒張拉。所述步驟十中的金屬薄板上粘貼有用於金屬薄板內應力監測的應變片。與現有技術相比本發明具有以下特點和有益效果
本發明所提及的施工方法，對拉索施加預應力的同時，通過撐杆傳遞內力，間接對金屬薄板施加預應力，達到金屬薄板和拉索整體受力的結構效果，施工順序規劃合理，簡單有效，適於各種預應力金屬薄板結構形式，適用性強。本發明所採取的施工輔助措施較少，僅通過橫梁腳手架即可完成橫梁、撐杆和下弦拉索施工，僅通過焊接在金屬薄板上的輔助張拉工具，就可以實現對金屬薄板的兩次調節，施工進度快，且所需設備和機具輕便，易於操作和實施。本發明中對金屬薄板的預應力施加主要包括預緊、張拉、調節三個步驟。通過進行初步預緊，消除其尺寸誤差及表面不平整等因素；通過對金屬薄板預應力進行最終調節使板內應力分布更加均勻，更加接近設計要求的預應力分布。本施工方法可實現金屬薄板內預應力的儘可能的均勻分布，避免金屬薄板在預拉過程中發生由於應力集中而發生破壞。本發明的施工過程中，現場大部分為螺栓連接或鉚釘連接，現場焊接量很小，節省勞動力，現場工期短。本發明所述預應力金屬薄板結構體系施工方法，是預應力金屬薄板結構工程質量與安全控制的關鍵性技術。本發明能解決大跨度金屬薄板預應力施加和索力控制問題，能有效提高施工質量和工程的安全性，推動新型預應力金屬薄板結構體系的儘快實現工程應用。本發明可廣泛應用於大跨度預應力金屬薄板結構體系的施工。


下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。圖1是本發明施工步驟一示意圖。圖2是本發明施工步驟二示意圖。圖3是本發明施工步驟三示意圖。圖4是本發明施工步驟四和步驟五示意圖。圖5是本發明施工步驟六示意圖。圖6是本發明施工步驟七示意圖。圖7是本發明施工步驟八示意圖。圖8是本發明施工步驟十示意圖。附圖標記1 一金屬薄板、2 —斜拉索、3 —撐杆、4 一橫梁、5 —邊梁、6 —鋼柱、 7 —下弦拉索、8 —厚板帶、9 一柱腳預埋件、10 —斜拉索固定件、11 一柱間斜撐、12 —外伸板、13 —腳手架、14 一斜拉索安裝節點、15 —焊接板帶。
具體實施例方式實施例參見圖1 圖8所示，一種預應力金屬薄板結構體系施工方法，所述金屬薄板為厚度在0. Γ2. Omm的彩鋼板、不鏽鋼板或合金板，步驟如下
步驟一，在已施工好的基礎上按鋼柱和斜拉索設計位置安裝柱腳預埋件9和斜拉索固定件10 ；
步驟二，將鋼柱6底面通過柱腳預埋件9與基礎連接，形成至少兩個鋼柱列，在鋼柱列頂面安裝邊梁5，所述邊梁5的側面預裝有外伸板12，所述鋼柱6頂端側面預安裝有斜拉索安裝節點14 ；
步驟三，將斜拉索的兩端分別斜拉索固定件10與通過斜拉索安裝節點14連接； 步驟四，在鋼柱列之間按橫梁設計間距搭設與鋼柱列平行的腳手架13 ； 步驟五，將橫梁4放置在腳手架13頂面，並進行臨時連接；
步驟六，垂直於橫梁4，在兩鋼柱之間設置厚板帶8，並將其與橫梁4和邊梁5的外伸板 12固定連接；
步驟七，在橫梁4和厚板帶8的交點處，在橫梁底面安裝撐杆3 ； 步驟八，在邊梁5之間間隔安裝下弦拉索7，所述下弦拉索7位於厚板帶8下面，並與厚板帶8豎向共面，所述下弦拉索7與撐杆3的底端固定連接，其兩端與邊梁5初步錨固；
步驟九，對下弦拉索7初步張拉，當測試其索力達到設計預拉力的10%後撤除其下部的腳手架13 ；
步驟十，將加工好的金屬薄板1與焊接板帶15焊接連接，並通過U型調節螺栓將焊接板帶15與兩側邊梁的外伸板12連接，並通過調節螺母對金屬薄板1進行預緊； 步驟十一，預緊完成後，通過鉚釘將金屬薄板1與其兩側的厚板帶8固定連接； 步驟十二，對下弦拉索7繼續張拉，直至達到下弦拉索的索力達到設計預拉力； 步驟十三，再次調節調節螺母，使金屬薄板1內的應力均勻分布。所述步驟四中，腳手架13的頂面比橫梁底面設計位置低。所述步驟八和步驟九之間，在相鄰鋼柱之間安裝柱間斜撐11。所述步驟九和步驟十二中下弦拉索的索力通過油壓傳感器、弓矢測力儀、拉壓傳感器、或穿心力傳感器等索力測試儀器測得。所述步驟九和步驟十二中所述下弦拉索的張拉方法為索端張拉或調節套筒張拉。所述步驟十中的金屬薄板1上粘貼有用於金屬薄板內應力監測的應變片。本方法不僅適用於由鋼柱排成列形成的矩形結構的施工，同樣適用於由鋼柱環形分布形成的圓形結構的施工，圓形結構的施工方法可參照上述施工步驟，按照實際工程情況靈活處理即可。
權利要求
1.一種預應力金屬薄板結構體系施工方法，所述金屬薄板為厚度在ο. Γ2. Omm的彩鋼板、不鏽鋼板或合金板，其特徵在於步驟如下步驟一，在已施工好的基礎上按鋼柱和斜拉索設計位置安裝柱腳預埋件(9)和斜拉索固定件(10);步驟二，將鋼柱(6)底面通過柱腳預埋件(9)與基礎連接，形成至少兩個鋼柱列，在鋼柱列頂面安裝邊梁(5)，所述邊梁(5)的側面預裝有外伸板(12)，所述鋼柱(6)頂端側面預安裝有斜拉索安裝節點(14);步驟三，將斜拉索的兩端分別與斜拉索固定件(10)和斜拉索安裝節點(14)連接； 步驟四，在鋼柱列之間按橫梁設計間距搭設與鋼柱列平行的腳手架(13)； 步驟五，將橫梁(4 )放置在腳手架(13 )頂面，並進行臨時連接； 步驟六，垂直於橫梁(4)，在兩鋼柱之間設置厚板帶(8)，並將其與橫梁(4)和邊梁(5) 的外伸板(12)固定連接;步驟七，在橫梁(4)和厚板帶(8)的交點處，在橫梁底面安裝撐杆(3)； 步驟八，在邊梁(5)之間間隔安裝下弦拉索(7)，所述下弦拉索(7)位於厚板帶(8)下面，並與厚板帶(8)豎向共面，所述下弦拉索(7)與撐杆(3)的底端固定連接，其兩端與邊梁 (5)初步錨固；步驟九，對下弦拉索(7)初步張拉，當測試其索力達到設計預拉力的10%後撤除其下部的腳手架(13)；步驟十，將加工好的金屬薄板(1)與焊接板帶(15)焊接連接，並通過U型調節螺栓將焊接板帶(15)與兩側邊梁的外伸板(12)連接，並通過調節螺母對金屬薄板(1)進行預緊； 步驟十一，預緊完成後，通過鉚釘將金屬薄板(1)與其兩側的厚板帶(8)固定連接； 步驟十二，對下弦拉索(7)繼續張拉，直至達到下弦拉索的索力達到設計預拉力； 步驟十三，再次調節調節螺母，使金屬薄板(1)內的應力均勻分布。
2.根據權利要求1所述的預應力金屬薄板結構體系施工方法，其特徵在於所述步驟四中，腳手架(13)的頂面比橫梁底面設計位置低。
3.根據權利要求1所述的預應力金屬薄板結構體系施工方法，其特徵在於所述步驟八和步驟九之間，在相鄰鋼柱之間安裝柱間斜撐(11)。
4.根據權利要求1所述的預應力金屬薄板結構體系施工方法，其特徵在於所述步驟九和步驟十二中下弦拉索的索力通過油壓傳感器、弓矢測力儀、拉壓傳感器、或穿心力傳感器測得。
5.根據權利要求1所述的預應力金屬薄板結構體系施工方法，其特徵在於所述步驟九和步驟十二中所述下弦拉索的張拉方法為索端張拉或調節套筒張拉。
6.根據權利要求1所述的預應力金屬薄板結構體系施工方法，其特徵在於所述步驟十中的金屬薄板(1)上粘貼有用於金屬薄板內應力監測的應變片。
全文摘要
本發明涉及一種預應力金屬薄板結構體系施工方法，通過在下弦拉索上設置撐杆，將下弦拉索和屋面板連接成共同的受力體系，並通過對下弦拉索施工預拉力，從而間接對金屬薄板做成的屋面板施加預應力，形成預應力金屬薄板。本發明施工順序規劃合理，簡單有效，適用性強，施工輔助措施少，經濟實用。可廣泛應用於大跨度預應力金屬薄板結構體系的施工。
文檔編號E04G21/00GK102251665SQ20111010699
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月27日 優先權日2011年4月27日
發明者侯國華, 馮志勇, 司波, 周黎光, 尤德清, 張翠翠, 徐中文, 杜彥凱, 王豐, 袁英戰, 錢英欣 申請人:北京市建築工程研究院有限責任公司