一種鋼屋架施加預應力裝置的製作方法

2023-09-15 16:27:20

本實用新型涉及鋼屋架領域，尤其涉及一種對鋼屋架結構施加預應力的裝置。

背景技術：

現有的鋼屋架大多採用桁架結構體系，而桁架結構主要由上弦杆、下弦杆和腹杆組成，各杆件主要承受軸向的拉力或壓力，水平方向的拉力和壓力會自身平衡，所以整個結構並不會對支座產生水平的推力，穩定性好。但是由於上弦杆和下弦杆所受的軸向力較大，會導致上下弦杆設計的截面較大，材料成本高，製造困難，而且較大的尺寸會增加自身的重量，同時也增加了其他杆件的負擔。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種用於改善鋼屋架下弦杆受力情況，減少下弦杆尺寸和重量，提升房屋安全性和可靠性的施加預應力裝置。

本實用新型的目的通過下述技術方案實現：

一種鋼屋架施加預應力裝置，所述施加預應力裝置的數量設為兩組，分別安裝在下弦杆的左右兩側，關於下弦杆的中心軸對稱。下弦杆的截面形狀一般採用工字鋼形，為了使下弦杆的所受的預應力均衡、左右對稱，所以施加預應力裝置要分別安裝在下弦杆關於中心軸對稱的位置上，數量設為偶數組。其中，每一組施加預應力裝置主要包括錨板、錨索、用於鎖緊錨索的刮子片、以及用於固定錨索端頭的固定杆。所述錨板分別設置在下弦杆的兩端，其中心鏤空，所述刮子片安裝在錨板的鏤空處，所述錨索穿過刮子片中心，並在錨索上施加適當拉應力，使刮子片向下弦杆中部收縮將錨索鎖緊。所述固定杆固定在柱子上，錨索端頭綁定在固定杆上。

由於下弦杆的受力較大，所以要施加的預應力也較大，為了使刮子片能 緊緊地鎖住錨索，所述錨板的數量設為六個，分為兩組且分別設置於下弦杆的兩端，所述刮子片的數量對應設為六個，分別安裝在六個錨板上。

為了保證下弦杆所受的安裝應力平衡、均勻，所述錨索按照以下順序安裝：首先將位於下弦杆一側的錨索的一端固定在位於下弦杆左側的刮子片上，錨索的另一端穿過位於右側的刮子片後使用工具施加稍微超過設定值的拉力，然後調整右側的刮子片並釋放錨索，錨索由於彈力回縮，帶動刮子片往中部移動，刮子片在錨板作用下將錨索鎖緊，阻止錨索的回縮；接著，位於下弦杆另一側的錨索的一端固定在位於下弦杆右側的刮子片上，然後，錨索往下弦杆右側拉，施加預應力，並用刮子片固定、鎖緊。該安裝方法使下弦杆在安裝時兩端的受力方向同時指向中心，確保兩側的受力均衡。

所述刮子片是建築工程上一種常用的鎖緊結構，按瓣的數量分為二瓣、三瓣、五班、六瓣等，多個瓣裝配好後，其外形如圓臺狀，中心鏤空，供錨索穿過，本方案採用的三瓣式刮子片具有通用性好、受力均勻、可靠性高、鎖緊後不容易鬆弛的優點。

由於施加預應力裝置屬於靜止構件，容易積聚灰塵和汙垢，使裝置的可靠性和安全性降低，因此，本方案還包括用於防塵的內空管，所述內空管從錨索的一端套入，一直延伸至錨索的另一端將錨索和刮子片完全套住。

當刮子片鎖緊效果失效後，為了保證鋼屋架的安全，本方案還包括用於鎖緊固定杆的鎖定環，所述鎖定環設置在錨索的端頭，將錨索固定在固定杆上。錨索兩端固定後，將錨索的端頭穿過鎖定環，使錨索與鎖定環形成一個可縮放的鎖定圈，將該鎖定圈套在固定杆上，並進一步縮小鎖定圈，直到鎖定圈將固定杆鎖緊為止。錨索的兩個端頭都通過鎖定環鎖緊在固定杆上，作為二次保護，為施加預應力裝置提供二次保障。

本實用新型的工作過程和原理是：下弦杆的兩側對稱設置若干組施加預應力裝置，該裝置包括刮子片、錨板和錨索，錨板固定在下弦杆上，錨索穿過刮子片中心，刮子片在錨板作用下將錨索鎖緊，由於錨索上施加了適當的拉應力，因此錨索對下弦杆兩端施加壓應力，該壓應力與下弦杆本身所受的拉應力部分抵消，從而改善下弦杆總的受力情況，在確保原有承載能力和安全性的情況下可以有效減少下弦杆的設計尺寸、減輕其重量、節省製造材料，降低造價，提升鋼屋架的安全性和可靠性。

與現有技術相比，本實用新型還具有以下有益效果：

(1)傳統的下弦杆由於所受的軸向力很大，所以要求下弦杆的設計尺寸大，使用本實用新型提供的施加預應力裝置後可以有效改善下弦杆的受力情況，減少尺寸。

(2)本實用新型在原有下弦杆上預先施加適當的壓應力，使壓應力與下弦杆所受到的拉應力互相部分抵消，預應力施加的方法是從下弦杆的兩側往中間壓，使下弦杆的受力對稱、均勻。

(3)本實用新型改善下弦杆總的受力情況，減少下弦杆的設計尺寸，有效節省鋼鐵材料，降低鋼屋架的總體造價。

附圖說明

圖1是設有本實用新型的鋼屋架的主視圖。

圖2是本實用新型的局部示意圖。

圖3是設有本實用新型的鋼屋架的左視圖。

圖4是本實用新型所提供的三瓣刮子片的主視圖。

圖5是本實用新型所提供的三瓣刮子片的剖視圖。

圖6是本實用新型所提供的鎖定環的結構示意圖。

上述圖中的標號說明如下：110-錨板、120-錨索、130-刮子片、140-固定杆、150-內空管、160-鎖定環。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚、明確，以下參照附圖並舉實施例對本實用新型作進一步說明。

實例例1：

如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型公開了一種鋼屋架施加預應力裝置，所述施加預應力裝置的數量設為兩組，分別安裝在下弦杆的左右兩側，關於下弦杆的中心軸對稱。下弦杆的截面形狀一般採用工字鋼形，為了使下弦杆的所受的預應力均衡、左右對稱，所以施加預應力裝置要分別安裝在下弦杆關於中心軸對稱的位置上，數量設為偶數組。其中，每一組施加預應力裝置主要包括錨板110、錨索120、用於鎖緊錨索的刮子片130、以及用於固定錨索端頭的固定杆140。所述錨板110分別設置在下弦杆的兩端，其中心 鏤空，所述刮子片130安裝在錨板110的鏤空處，所述錨索120穿過刮子片130中心，並在錨索120上施加適當拉應力，使刮子片130向下弦杆中部收縮將錨索120鎖緊。所述固定杆140固定在柱子上，錨索120端頭綁定在固定杆140上。

由於下弦杆的受力較大，所以要施加的預應力也較大，為了使刮子片130能緊緊地鎖住錨索120，所述錨板110的數量設為六個，分為兩組且分別設置於下弦杆的兩端，所述刮子片130的數量對應設為六個，分別安裝在六個錨板110上。

為了保證下弦杆所受的安裝應力平衡、均勻，所述錨索120按照以下順序安裝：首先將位於下弦杆一側的錨索120的一端固定在位於下弦杆左側的刮子片130上，錨索120的另一端穿過位於右側的刮子片130後使用工具施加稍微超過設定值的拉力，然後調整右側的刮子片130並釋放錨索120，錨索120由於彈力回縮，帶動刮子片130往中部移動，刮子片130在錨板110作用下將錨索120鎖緊，阻止錨索120的回縮；接著，位於下弦杆另一側的錨索120的一端固定在位於下弦杆右側的刮子片130上，然後，錨索120往下弦杆右側拉，施加預應力，並用刮子片130固定、鎖緊。該安裝方法使下弦杆在安裝時兩端的受力方向同時指向中心，確保兩側的受力均衡。

如圖4和圖5所述，所述刮子片130是建築工程上一種常用的鎖緊結構，按瓣的數量分為二瓣、三瓣、五班、六瓣等，多個瓣裝配好後，其外形如圓臺狀，中心鏤空，供錨索120穿過，本方案採用的三瓣式刮子片具有通用性好、受力均勻、可靠性高、鎖緊後不容易鬆弛的優點。

由於施加預應力裝置屬於靜止構件，容易積聚灰塵和汙垢，使裝置的可靠性和安全性降低，因此，本方案還包括用於防塵的內空管150，所述內空管150從錨索120的一端套入，一直延伸至錨索120的另一端將錨索120和刮子片130完全套住。

當刮子片130鎖緊效果失效後，為了保證鋼屋架的安全，如圖6所示，本方案還包括用於鎖緊固定杆140的鎖定環160，所述鎖定環160設置在錨索120的端頭，將錨索120固定在固定杆140上。錨索120兩端固定後，將錨索120的端頭穿過鎖定環160，使錨索120與鎖定環160形成一個可縮放的鎖定圈，將該鎖定圈套在固定杆140上，並進一步縮小鎖定圈，直到鎖定圈將固定杆140鎖緊為止。錨索120的兩個端頭都通過鎖定環160鎖緊在固 定杆140上，作為二次保護，為施加預應力裝置提供二次保障。

本實用新型的安裝過程包括如下步驟：

(1)根據鋼屋架的承載力要求進行截面設計，分別確定上弦杆、下弦杆和腹杆的截面尺寸。要注意施加預應力的下弦杆，在截面尺寸設計時應該考慮預應力的施加，合理調整截面尺寸，有效減少鋼材使用量和自重。在技術和安全性滿足要求的前提下，可以考慮下弦杆分段施加預應力，以便更為有效充分使用材料。

(2)上弦杆和腹杆之間的安裝。根據鋼屋架的受力分析，計算出焊縫的長度，並對上弦杆和腹杆進行焊接，以保證鋼屋架的強度。

(3)下弦杆在原有杆件的基礎上，增加兩根預應力錨索120，預應力錨索120關於下弦杆截面中心對稱。由於下弦杆和預應力錨索120受力在同一直線上，通過對預應力錨索120施加預加的拉應力，使下弦杆承受的壓應力相互對稱、平衡。下弦杆承受的預加壓應力和拉力進行部分的抵消，從而改善下弦杆總體的受力情況，實現下弦杆截面尺寸減小的效果。

(4)預應力的施加：對於預應力錨索120的施加，可以採用現有工藝成熟的單根預應力錨索120施加體系進行預應力的施加。錨索120的一端通過刮子片130夾緊固定，另一端在施加稍微大於設定預應力的值，使錨索120承受力大於所需預應力，然後放鬆錨索120，錨索120在彈力作用下回縮，最後，刮子片130在回縮錨索120的帶動下將錨索120夾緊，錨索120上施加的預應力值與設定值相當，施加預應力完成。

(5)預應力錨索120固定：錨索120通過錨板110固定，兩端分別通過多個三瓣刮子片夾緊錨索120防止預應力消散，並且將錨索120的兩端纏繞在錨索固定杆130上，進行二次保障。由於錨索120承受的預應力值比較大，下弦杆的兩端都通過設置若干個三瓣刮子片來平分所受到的預應力，以此來增加安全係數。

本實用新型的原理是：下弦杆的兩側對稱設置若干組施加預應力裝置，該裝置包括刮子片130、錨板110和錨索120，錨板110固定在下弦杆上，錨索120穿過刮子片中心，刮子片130在錨板110作用下將錨索120鎖緊，由於錨索120上施加了適當的拉應力，因此錨索120對下弦杆兩端施加壓應力，該壓應力與下弦杆本身所受的拉應力部分抵消，從而改善下弦杆總的受力情況，在確保原有承載能力和安全性的情況下可以有效減少下弦杆的設計尺寸、 減輕其重量、節省製造材料，降低造價。

上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護範圍之內。