多重弦支結構的下弦節點緊固裝置及其緊固張拉方法
2023-06-01 07:52:26
專利名稱：多重弦支結構的下弦節點緊固裝置及其緊固張拉方法
技術領域：
本發明專利涉及一種節點緊固裝置，尤其涉及一種用於建築鋼結構的多重弦支結構的下弦節點緊固裝置及其緊固張拉方法。
背景技術：
現有弦支網殼結構是一種將剛性的單層網殼和柔性索杆體系組合在一起的新型雜交預應力大跨度空間結構體系，適應空間結構大跨度、輕型、受力合理、簡潔的發展趨勢。 它一方面改善了上部單層網殼結構的整體穩定性，使結構能跨越更大的空間；另一方面，弦支網殼結構具有一定初始剛度，其設計、施工成形以及節點構造與索穹頂等完全柔性結構相比得到了較大的簡化。另外，兩種結構體系對支座的作用相互抵消，使結構成為自平衡體系，在充分發揮單層網殼結構受力優勢的同時能充分利用索材的高強抗拉性，調整體系的內力分布，降低內力幅值，從而提高結構的承載能力。而多重弦支結構是一種新型的弦支網殼結構形式，其索杆體系分主次索，並間隔布置，其中主索端頭位於桁架端部、柱頂處，而次索每端端頭位於桁架跨度1/5處，並在1/5處通過兩短索與相鄰桁架端部的第一處豎向撐杆上端節點處連接，這樣的布置使構件受力更加合理，體系更加簡潔、造型更加美觀。但同時也帶來了一系列問題，在張弦桁架中，下弦的預應力拉索難與豎向撐杆有效的連接並緊固，致使拉索容易偏心，增加摩擦力，預應力損失較大，緊固件受力屈曲，並最終導致預應力施工完成後弦支網殼結構的索、撐杆、網殼構件的實際內力大小及分布與設計不符，這將對整個弦支結構的力學性能產生不利影響。目前弦支網殼結構預應力施工常用方法有(1)分段張拉索法。(2)兩端張拉頂升立杆法。而索與豎向撐杆的之間的幾何關係以及兩者之間的摩擦性質、張拉順序等必然影響預應力損失，並最終導致預應力施工完成後弦支網殼結構的索、撐杆、網殼構件的實際內力大小及分布與設計不符，這將對整個弦支結構的力學性能產生不利影響。
發明內容
本發明主要是解決現有技術中存在的不足，提供一種對多重弦支網殼結構下弦預應力拉索緊固並和撐杆有效連接的多重弦支結構的下弦節點緊固裝置及其緊固張拉方法。本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的
一種多重弦支結構的下弦節點緊固裝置，包括撐杆連接件，所述的撐杆連接件的上端為撐杆過渡臺階，所述的撐杆連接件中部設有開口向下的凹槽，與撐杆連接件相匹配緊固有索道固定座，所述的索道固定座中部設有穿索豎杆，所述的穿索豎杆的上端為下凹槽，所述的穿索豎杆與凹槽相匹配，所述的凹槽和下凹槽形成穿索孔道，所述的穿索孔道為傾斜曲線狀。撐杆過渡臺階處進行打坡處理，兼做撐杆與緊固裝置採取等強焊連接的墊板。當索穿入孔道時，通過從下端索道固定座內擰入高強螺栓至上端撐杆連接件內，達到下弦預應力拉索緊固並和撐杆有效連接的目的；拉杆連接耳板根據拉杆與撐杆之間的角度焊接於上端撐杆連接件側壁。
本發明有以下優點
(1)、施工精度高。由於採用了多重弦支結構的下弦節點緊固裝置，可以更加簡單、準確、有效的進行下弦節點緊固，使在索受力後該緊固裝置仍能加緊連續索，不移位，並能防止拉索的偏心，減少張拉力的損失，不會對拉索產生影響、而且美觀、防腐效果良好。因此保證了拉索，豎向撐杆等的預應力精度。(2)、施工成本低。採用的多重弦支結構的下弦節點緊固裝置構造簡單、易操作，而施工精度高，可避免反覆調整索力的時間、人力物力等資源，因此施工成本大幅度降低。(3)、結構使用安全。由於採用鑄鋼件進行緊固，其承載力高，且能有效防止在下弦拉索張拉時對緊固件的局部破壞，防止緊固件受力屈曲，增加了結構的安全性。(4)、施工工效高。多重弦支網殼結構採用分階段、分批次、分級對稱張拉方法施工速度快，方法簡單易行，成效明顯。作為優選，所述的撐杆連接件中的凹槽為「η」型，所述的穿索豎杆中的下凹槽為 「 υ 」型，所述的索道固定座為「丄」型，所述的穿索孔道的索道面設有毛齒。作為優選，所述的凹槽上端的弧度為170° 180°，所述的下凹槽的弧度為 150° 170°，下凹槽內徑比凹槽內徑小2 3_，所述的毛齒的高度為1 2_。作為優選，所述的撐杆連接件的側壁設有一個以上的拉杆連接耳板，所述的拉杆連接耳板與撐杆連接件呈向上傾斜狀分布，所述的拉杆連接耳板上設有連接孔，所述的索道固定座與撐杆連接件通過4組高強螺栓相緊固，4組高強螺栓均勻分布在索道固定座的底部。撐杆連接件的底部設有螺栓不通孔。作為優選，所述的撐杆連接件的側壁設有一對拉杆連接耳板，所述的拉杆連接耳板呈錯位分布。作為優選，所述的撐杆連接件和索道固定座的底部為圓柱狀，所述的索道固定座與穿索豎杆為一體化，所述的撐杆連接件和索道固定座為鑄鋼件。多重弦支結構的下弦節點的緊固張拉方法，按以下步驟 (1)、緊固
①、將撐杆連接件等強焊接於撐杆的下端； 等強焊接就是相同強度的焊接。②、運用轉盤進行放索，採用移動平車法把拉索由桁架一端向另一端逐漸放開，使拉索保持直線狀運移至安裝胎架上並平躺；
為防止索體在移動過程中與地面接觸，損壞拉索防護層或損傷索股。③、採用牽引千斤頂在桁架兩端將拉索提升，當拉索預留精確標誌接近撐杆連接件的凹槽下端10 50mm時，將一端拉索頭就位；在提升過程中，以1/2跨度處距離為控制目標，開動桁架另一端的油泵，從拉索頭一端到另一端逐個將拉索預留精確標誌處從下往上嵌入該榀所有與撐杆連接件的凹槽內，並將索道固定座的穿索豎杆扣入到凹槽內，並把高強螺栓旋入索道固定座底部螺孔和撐杆連接件中不通孔，把拉索、索道固定座與撐杆連接件固定並定位，將另一端拉索頭就位；
因此索頭引入支座，索體卡入緊固裝置。④、對角擰緊四個高強螺栓，直至索頂緊穿索孔道；依次類推完成其他節點和拉索的安裝；
O)、緊固預應力索 步驟(1)後，對所有主、次進行拉索預緊；
主索預緊採取每榀桁架兩端同步分級張拉方法、按整個網殼結構從兩側到中間對稱張拉兩榀的順序張拉主索，每榀桁架兩端主索張拉點超張拉到110% 115%預應力施工理論值，單次同步張拉分級0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 110% 115% ； 每榀桁架以結構某一主受力體系為一榀桁架。同步分級張拉方法的方法使預應力索及網殼結構逐步進入受力狀態，防止局部構件破壞及、結構變形。單次同步張拉分級0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 110% 115% 單次同步張拉分級指每批次、每榀桁架兩端索張拉點同時、同步、分級張拉，每對稱張拉兩榀為一批次， 0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 110% 115%，指的是通過張拉預應力索，使施工張拉力從 0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 110% 115% (理論施工張拉力)。次索預緊採取每榀桁架兩端同步分級張拉方法、按照整個網殼結構從兩側到中間對稱張拉兩榀的順序張拉次索，每榀桁架兩端次索張拉點超張拉到105%預應力施工控制值，單次同步張拉分級0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 105% 110% ；依次張拉所有次索完成。單次同步張拉分級0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 105% 110% 0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 105% 110%，指的是通過張拉預應力索，使施工張拉力從 0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 105% 110% (理論施工張拉力)。作為優選，步驟O)中，在張拉過程中，考慮到次索張拉對主索張拉的影響，主索預應力施工控制值比次索預應力施工控制值超張拉多5% 10%。因此，本發明的一種多重弦支結構的下弦節點緊固裝置及其緊固張拉方法，結構合理，施工精度高，施工成本低，增加鋼結構安全性，施工工效高。
圖1是本發明的結構示意圖； 圖2是圖1的A-A剖視結構示意圖3是本發明中撐杆連接件的結構示意圖； 圖4是本發明中索道固定座的結構示意圖； 圖5是本發明中帶撐杆的結構示意圖； 圖6是本發明中對稱張拉主索的示意圖； 圖7是本發明中對稱張拉次索的示意圖； 圖8是本發明中索道面的剖視結構示意圖； 圖9是本發明中單榀張弦桁架主索結構示意圖； 圖10是本發明中單榀張弦桁架次索結構示意圖； 圖11是本發明中張拉流程I的結構示意圖； 圖12是本發明中張拉流程II的結構示意圖； 圖13是本發明中張拉流程III的結構示意圖；圖14是本發明中張拉流程IV的結構示意圖。
具體實施例方式下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。實施例1 如圖1、圖2、圖3、圖4和圖8所示，一種多重弦支結構的下弦節點緊固裝置，包括撐杆連接件1，所述的撐杆連接件1的上端為撐杆過渡臺階2，所述的撐杆連接件 1中部設有開口向下的凹槽3，與撐杆連接件1相匹配緊固有索道固定座4，撐杆連接件1和索道固定座4的底部為圓柱狀，撐杆連接件1和索道固定座4為鑄鋼件，所述的索道固定座 4中部設有穿索豎杆5，索道固定座4與穿索豎杆5為一體化，所述的穿索豎杆5的上端為下凹槽6，所述的穿索豎杆5與凹槽3相匹配，所述的凹槽3和下凹槽6形成穿索孔道7，所述的穿索孔道7為傾斜曲線狀，所述的撐杆連接件1中的凹槽3為「 η 」型，所述的穿索豎杆5中的下凹槽6為「 U 」型，所述的索道固定座4為「丄」型，所述的穿索孔道7的索道面 13設有毛齒14，所述的凹槽3上端的弧度為170°，所述的下凹槽6的弧度為150°，下凹槽內徑比上凹槽內徑小2mm，所述的毛齒的高度為1mm，所述的撐杆連接件1的側壁設有一個以上的拉杆連接耳板8，所述的拉杆連接耳板8與撐杆連接件1呈向上傾斜狀分布，所述的拉杆連接耳板8上設有連接孔9，所述的索道固定座4與撐杆連接件1通過4組高強螺栓 10相緊固，4組高強螺栓10均勻分布在索道固定座4的底部，所述的撐杆連接件1的側壁設有一對拉杆連接耳板8，所述的拉杆連接耳板8呈錯位分布。如圖5、圖6和圖7所示，多重弦支結構的下弦節點的緊固張拉方法，按以下步驟進
止
少
(1)、緊固
①、將撐杆連接件等強焊接於撐杆的下端；
②、運用轉盤進行放索，採用移動平車法把拉索由桁架一端向另一端逐漸放開，使拉索保持直線狀運移至安裝胎架上並平躺；
③、採用牽引千斤頂在桁架兩端將拉索提升，當拉索預留精確標誌接近撐杆連接件的凹槽下端IOmm時，將一端拉索頭就位；在提升過程中，以1/2跨度處距離為控制目標，開動桁架另一端的油泵，從拉索頭一端到另一端逐個將拉索預留精確標誌處從下往上嵌入該榀所有與撐杆連接件的凹槽內，並將索道固定座的穿索豎杆扣入到凹槽內，並把高強螺栓旋入索道固定座底部螺孔和撐杆連接件中不通孔，把拉索、索道固定座與撐杆連接件固定並定位，將另一端拉索頭就位；
④、對角擰緊四個高強螺栓，直至索頂緊穿索孔道；依次類推完成其他節點和拉索的安
裝；
O)、緊固預應力索 步驟(1)後，對所有主、次進行拉索預緊；
主索預緊採取每榀桁架兩端同步分級張拉方法、按整個網殼結構從兩側到中間對稱張拉兩榀的順序張拉主索，每榀桁架兩端主索張拉點超張拉到110%預應力施工理論值，單次同步張拉分級 0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 110% ；
次索預緊採取每榀桁架兩端同步分級張拉方法、按照整個網殼結構從兩側到中間對稱張拉兩榀的順序張拉次索，每榀桁架兩端次索張拉點超張拉到105%預應力施工控制值，單次同步張拉分級0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 105% ；依次張拉所有次索完成；
步驟O)中，在張拉過程中，考慮到次索張拉對主索張拉的影響，主索預應力施工控制值比次索預應力施工控制值超張拉多5%。如圖9、圖10、圖11、圖12、圖13和圖14所示， 圖9為單榀張弦桁架主索立面圖10為單榀張弦桁架次索立面圖； 圖11為撐杆連接件等強焊接於撐杆的下端； 圖12為安裝預應力索，並緊固； 圖13為兩端同步分級張拉； 圖14為張拉完畢。所達到的技術效果
1、索受力後，緊固裝置與連續索間相對滑動位移量為0；
2、各榀拉索在張拉過程中，索力相互影響較小，在10%範圍之內；
3、減少索中張拉力的損失，索力與設計索力相差在4%範圍之內，結構構件在使用階段構件內力為(98 102)%設計內力值；
4、拉索張拉過程中，支座水平位移<10mm。 實施例2
多重弦支結構的下弦節點的緊固張拉方法，按以下步驟進步 (1)、緊固
①、將撐杆連接件等強焊接於撐杆的下端；
②、運用轉盤進行放索，採用移動平車法把拉索由桁架一端向另一端逐漸放開，使拉索保持直線狀運移至安裝胎架上並平躺；
③、採用牽引千斤頂在桁架兩端將拉索提升，當拉索預留精確標誌接近撐杆連接件的凹槽下端30mm時，將一端拉索頭就位；在提升過程中，以1/2跨度處距離為控制目標，開動桁架另一端的油泵，從拉索頭一端到另一端逐個將拉索預留精確標誌處從下往上嵌入該榀所有與撐杆連接件的凹槽內，並將索道固定座的穿索豎杆扣入到凹槽內，並把高強螺栓旋入索道固定座底部螺孔和撐杆連接件中不通孔，把拉索、索道固定座與撐杆連接件固定並定位，將另一端拉索頭就位；
④、對角擰緊四個高強螺栓，直至索頂緊穿索孔道；依次類推完成其他節點和拉索的安
裝；
O)、緊固預應力索 步驟(1)後，對所有主、次進行拉索預緊；
主索預緊採取每榀桁架兩端同步分級張拉方法、按整個網殼結構從兩側到中間對稱張拉兩榀的順序張拉主索，每榀桁架兩端主索張拉點超張拉到113%預應力施工理論值，單次同步張拉分級 0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 113% ；
次索預緊採取每榀桁架兩端同步分級張拉方法、按照整個網殼結構從兩側到中間對稱張拉兩榀的順序張拉次索，每榀桁架兩端次索張拉點超張拉到105%預應力施工控制值， 單次同步張拉分級0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 108% ；依次張拉所有次索完成；
8步驟O)中，在張拉過程中，考慮到次索張拉對主索張拉的影響，主索預應力施工控制值比次索預應力施工控制值超張拉多8%。所達到的技術效果
1、索受力後，緊固裝置與連續索間相對滑動位移量為0；
2、各榀拉索在張拉過程中，索力相互影響較小，在10%範圍之內；
3、減少索中張拉力的損失，索力與設計索力相差在4%範圍之內，結構構件在使用階段構件內力為(98 102)%設計內力值；
4、拉索張拉過程中，支座水平位移<10mm。實施例3
多重弦支結構的下弦節點的緊固張拉方法，按以下步驟進步 (1)、緊固
①、將撐杆連接件等強焊接於撐杆的下端；
②、運用轉盤進行放索，採用移動平車法把拉索由桁架一端向另一端逐漸放開，使拉索保持直線狀運移至安裝胎架上並平躺；
③、採用牽引千斤頂在桁架兩端將拉索提升，當拉索預留精確標誌接近撐杆連接件的凹槽下端50mm時，將一端拉索頭就位；在提升過程中，以1/2跨度處距離為控制目標，開動桁架另一端的油泵，從拉索頭一端到另一端逐個將拉索預留精確標誌處從下往上嵌入該榀所有與撐杆連接件的凹槽內，並將索道固定座的穿索豎杆扣入到凹槽內，並把高強螺栓旋入索道固定座底部螺孔和撐杆連接件中不通孔，把拉索、索道固定座與撐杆連接件固定並定位，將另一端拉索頭就位；
④、對角擰緊四個高強螺栓，直至索頂緊穿索孔道；依次類推完成其他節點和拉索的安
裝；
O)、緊固預應力索 步驟(1)後，對所有主、次進行拉索預緊；
主索預緊採取每榀桁架兩端同步分級張拉方法、按整個網殼結構從兩側到中間對稱張拉兩榀的順序張拉主索，每榀桁架兩端主索張拉點超張拉到115%預應力施工理論值，單次同步張拉分級 0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 115% ；
次索預緊採取每榀桁架兩端同步分級張拉方法、按照整個網殼結構從兩側到中間對稱張拉兩榀的順序張拉次索，每榀桁架兩端次索張拉點超張拉到105%預應力施工控制值， 單次同步張拉分級0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 110% ；依次張拉所有次索完成；
步驟O)中，在張拉過程中，考慮到次索張拉對主索張拉的影響，主索預應力施工控制值比次索預應力施工控制值超張拉多10%。所達到的技術效果
1、索受力後，緊固裝置與連續索間相對滑動位移量為0；
2、各榀拉索在張拉過程中，索力相互影響較小，在10%範圍之內；
3、減少索中張拉力的損失，索力與設計索力相差在4%範圍之內，結構構件在使用階段構件內力為(98 102)%設計內力值；
4、拉索張拉過程中，支座水平位移<10mm。
權利要求
1.一種多重弦支結構的下弦節點緊固裝置，其特徵在於包括撐杆連接件(1)，所述的撐杆連接件(1)的上端為撐杆過渡臺階O)，所述的撐杆連接件(1)中部設有開口向下的凹槽(3)，與撐杆連接件(1)相匹配緊固有索道固定座G)，所述的索道固定座中部設有穿索豎杆(5)，所述的穿索豎杆(5)的上端為下凹槽(6)，所述的穿索豎杆(5)與凹槽(3) 相匹配，所述的凹槽(3)和下凹槽(6)形成穿索孔道(7)，所述的穿索孔道(7)為傾斜曲線狀。
2.根據權利要求1所述的多重弦支結構的下弦節點緊固裝置，其特徵在於所述的撐杆連接件(1)中的凹槽⑶為「H」型，所述的穿索豎杆(5)中的下凹槽(6)為「U」型，所述的索道固定座(4)為「丄」型，所述的穿索孔道(7)的索道面(13)設有毛齒(14)。
3.根據權利要求2所述的多重弦支結構的下弦節點緊固裝置，其特徵在於所述的凹槽(3)上端的弧度為170° 180°，所述的下凹槽(6)的弧度為150° 170°，下凹槽內徑比凹槽內徑小2 3mm，所述的毛齒的高度為1 2mm。
4.根據權利要求1或2或3所述的多重弦支結構的下弦節點緊固裝置，其特徵在於 所述的撐杆連接件(1)的側壁設有一個以上的拉杆連接耳板(8)，所述的拉杆連接耳板(8) 與撐杆連接件(1)呈向上傾斜狀分布，所述的拉杆連接耳板(8)上設有連接孔(9)，所述的索道固定座(4)與撐杆連接件(1)通過4組高強螺栓(10)相緊固，4組高強螺栓(10)均勻分布在索道固定座的底部。
5.根據權利要求4所述的多重弦支結構的下弦節點緊固裝置，其特徵在於所述的撐杆連接件(1)的側壁設有一對拉杆連接耳板(8)，所述的拉杆連接耳板(8)呈錯位分布。
6.根據權利要求1或2或3所述的多重弦支結構的下弦節點緊固裝置，其特徵在於 所述的撐杆連接件(1)和索道固定座的底部為圓柱狀，所述的索道固定座(4)與穿索豎杆(5)為一體化，所述的撐杆連接件⑴和索道固定座⑷為鑄鋼件。
7.根據權利要求1所述的多重弦支結構的下弦節點的緊固張拉方法，其特徵在於按以下步驟(1)、緊固①、將撐杆連接件等強焊接於撐杆的下端；②、運用轉盤進行放索，採用移動平車法把拉索由桁架一端向另一端逐漸放開，使拉索保持直線狀運移至安裝胎架上並平躺；③、採用牽引千斤頂在桁架兩端將拉索提升，當拉索預留精確標誌接近撐杆連接件的凹槽下端10 50mm時，將一端拉索頭就位；在提升過程中，以1/2跨度處距離為控制目標， 開動桁架另一端的油泵，從拉索頭一端到另一端逐個將拉索預留精確標誌處從下往上嵌入該榀所有與撐杆連接件的凹槽內，並將索道固定座的穿索豎杆扣入到凹槽內，並把高強螺栓旋入索道固定座底部螺孔和撐杆連接件中不通孔，把拉索、索道固定座與撐杆連接件固定並定位，將另一端拉索頭就位；④、對角擰緊四個高強螺栓，直至索頂緊穿索孔道；依次類推完成其他節點和拉索的安裝；O)、緊固預應力索步驟(1)後，對所有主、次進行拉索預緊；主索預緊採取每榀桁架兩端同步分級張拉方法、按整個網殼結構從兩側到中間對稱張拉兩榀的順序張拉主索，每榀桁架兩端主索張拉點超張拉到110% 115%預應力施工理論值，單次同步張拉分級0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 110% 115% ；次索預緊採取每榀桁架兩端同步分級張拉方法、按照整個網殼結構從兩側到中間對稱張拉兩榀的順序張拉次索，每榀桁架兩端次索張拉點超張拉到105%預應力施工控制值， 單次同步張拉分級0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 105% 110% ；依次張拉所有次索完成。
8.根據權利要求7所述的多重弦支結構的下弦節點的緊固張拉方法，其特徵在於步驟O)中，在張拉過程中，考慮到次索張拉對主索張拉的影響，主索預應力施工控制值比次索預應力施工控制值超張拉多5% 10%。
全文摘要
本發明涉及一種節點緊固裝置，尤其涉及一種用於建築鋼結構的多重弦支結構的下弦節點緊固裝置及其緊固張拉方法。所述的撐杆連接件的上端為撐杆過渡臺階，所述的撐杆連接件中部設有開口向下的凹槽，與撐杆連接件相匹配緊固有索道固定座，所述的索道固定座中部設有穿索豎杆，所述的穿索豎杆的上端為下凹槽，所述的穿索豎杆與凹槽相匹配，所述的凹槽和下凹槽形成穿索孔道；再通過緊固→緊固預應力索，達到主次索的拉索。多重弦支結構的下弦節點緊固裝置及其緊固張拉方法結構合理，施工精度高，施工成本低，增加鋼結構安全性，施工工效高。
文檔編號E04B1/58GK102182251SQ20111008742
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月8日 優先權日2011年4月8日
發明者何挺, 周觀根, 沈小達, 洪王東, 王永梅, 陳志祥 申請人:浙江東南網架股份有限公司