四邊形環索弦支結構及施工工藝的製作方法

2023-04-23 18:55:11 1

專利名稱：四邊形環索弦支結構及施工工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於公共、民用建築施工技術領域，特別是涉及一種多連跨無站臺柱雨棚 四邊形環索弦支結構及施工工藝。
背景技術：
近年來，隨著國家鐵路建設市場的不斷擴大和新客站施工技術水平的不斷提高， 鋼結構在建築領域的應用深入，鋼結構正朝著外形獨特求新、結構簡潔輕便、大空間大跨度 的方向發展。雨棚鋼結構形式逐步由單一的管桁架結構向剛柔結合的張弦結構組合體發展。

發明內容
本發明的主要目的是針對上述問題，提供一種外形美觀的多連跨無站臺柱雨棚四 邊形環索弦支結構。為了實現上述發明目的，本發明採用的技術方案如下一種四邊形環索弦支結構， 多個弧形鋼梁經橫向上的網絡梁連接構成弧形傘面，在弧形傘面的四個端上分別連接有鋼 斜柱，鋼斜柱安裝在鋼柱上；四個鋼撐杆的上端分別連接在弧形傘面上，其下端經鋼環索連 接形成四邊形，四個鋼撐杆的下端還經鋼拉棒分別連接在四個鋼斜柱上的連接耳板上。所述鋼撐杆的下端經鋼索夾連接鋼環索。本發明另一目的是提供一種施工成本低的多連跨無站臺柱雨棚四邊形環索弦支 結構施工工藝。為了實現上述發明目的，本發明採用的技術方案如下一種四邊形環索弦支結構 施工工藝，四邊形環索弦支結構先施工鋼柱、鋼斜柱及網絡梁，然後安裝鋼撐杆、鋼環索及 鋼拉棒，最後按順序進行鋼拉棒分級分批施工張拉。四邊形環索弦支結構張拉以柱上、柱間為單元進行張拉，先進行柱上單元張拉 (即對一個四邊形環索弦支結構上的四個鋼拉棒進行張拉)，然後進行柱間單元(即對相鄰 四邊形環索弦支結構之間連接的鋼拉棒進行張拉)張拉，最後張拉搭接單元(即對相鄰四 邊形環索弦支結構之間連接的鋼拉棒進行張拉，此時的鋼拉棒的兩頭下方有柱子)。所述環索弦支結構張拉施工工藝流程為張拉前準備一焊接臨時張拉焊板一安裝 張拉工裝一在工裝與上節點間穿入鋼絞線一安裝千斤頂一施加預緊力一檢查並調整安裝 位置、記錄初始值一與張拉同時擰緊拉杆一與設計拉力值校核一觀測環索結構單元形狀、 檢驗合格，拆除千斤頂工裝系統，進入下一根拉索的張拉周期。所述環索弦支結構張拉施工工藝中張拉階段共分6級，分別為20^^30^^40%, 60%,80%,100%張拉進行、緩慢加載。所述環索弦支結構張拉施工工藝流程為1)區分柱上四邊形環索單元(柱上單元)與柱間四邊形環索單元(柱間單元)；2)先張拉柱上四邊形環索單元，後張拉柱間四邊形環索單元；
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3)張拉柱上單元鋼棒時每批次選取基本對稱的四個單元同時張拉，先張拉結 構跨中區域單元，後張拉結構邊緣區域單元；各單元鋼棒的張拉初始預應力度控制為 0. 12-0. 15 ；4)張拉柱間單元鋼棒時也採用對稱張拉方式，先張拉結構跨中區域單元鋼棒，後 張拉結構邊緣區域單元鋼棒；先張拉長跨向柱間單元，各單元鋼棒的張拉初始預應力度控 制在0. 11-0. 13範圍內。5)張拉短跨向柱間單元，各單元鋼棒的張拉初始預應力度控制為0. 145-0. 15。本發明涉及一種新型環索弦支「傘狀」結構外形控制技術，具體環索弦支結構的多 連跨建築結構包括鋼柱、鋼斜柱、弧形鋼梁、活動連接耳板、鋼環索、鋼撐杆、鋼拉杆組成，在 有效的減少結構用鋼量的情況下，由多個傘狀結構通過連杆及拉索連接成整體，每個傘狀 結構由撐杆及拉索拉結形成一個獨立的傘形單元，通過調整張拉產生預應力增強建築結構 的剛度，能有效提升建築結構的穩定性和承載力，加大建築結構的跨度和使用空間，具有結 構輕便，外形美觀、節能環保等特點。環索弦支結構是基於張拉整體和單層球面網殼的一種 新型空間結構體系。通過對環索弦支結構體系的構成、受力特點、現狀研究及工程施工過程監測等研 究，並與設計參數及等比例模型試驗數據的不斷對比，得出了此類結構體系的施工技術要 領，為今後同類施工技術提供寶貴依據。多連跨無站臺柱雨棚四邊形環索弦支體系結構形 式新穎、外形美觀、材料用量少，在大跨度結構中應用具有較好的社會及經濟效益與現有技術相比，本發明的有益效果是多連跨無站臺柱雨棚張拉屋蓋體系具有外形美觀，材料用量小的特點，通過本工 程的實施，改進和完善多連跨無站臺柱雨棚張拉屋蓋的設計，推廣應用於各大空間大跨度 的結構體系之中。


圖1是本發明的結構示意圖。圖1中，1為鋼撐杆，2為鋼索夾，3為鋼環索，4為鋼拉棒，5為連接耳板，6為弧形 鋼梁，7為鋼柱，8為鋼斜柱。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明的上述發明內容作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於下述實施例。在不脫離本發明上 述技術思想情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應包括 在本發明的範圍內。如圖1所示，一種四邊形環索弦支結構，多個弧形鋼梁6經橫向上的網絡梁連接構 成弧形傘面，在弧形傘面的四個端上分別連接有鋼斜柱8，鋼斜柱8安裝在鋼柱7上；四個 鋼撐杆1的上端分別連接在弧形傘面上，其下端經鋼環索3連接形成四邊形，四個鋼撐杆1 的下端還經鋼拉棒4分別連接在四個鋼斜柱8上的連接耳板5上。所述鋼撐杆1的下端經 鋼索夾2連接鋼環索3。1、四邊形環索弦支結構施工步驟為先施工鋼柱、鋼斜柱及網絡梁，然後安裝鋼撐杆、鋼環索及鋼拉棒，最後按順序對各跨鋼拉棒進行分級分批施工張拉；2、四邊形環索弦支體系張拉以柱上、柱間為單元進行張拉，根據設計要求，確定張 拉順序。先進行柱上單元張拉，然後進行柱間單元張拉，最後張拉搭接單元。本工程中一次 最多拉杆同時張拉數量達32根，需同時採用32套工裝系統進行拉杆的張拉。3、環索弦支體系張拉施工工藝流程及施工技術(1)環索弦支體系張拉施工工藝流程張拉前準備一焊接臨時張拉焊板一安裝張 拉工裝一在工裝與上節點間穿入鋼絞線一安裝千斤頂一施加預緊力(約10%張拉力)一檢 查並調整安裝位置、記錄初始值一與張拉同時擰緊拉杆一與設計拉力值校核一觀測環索結 構單元形狀(若不滿足形狀要求，則反覆調試)檢驗合格，拆除千斤頂工裝系統，進入下一 根拉索的張拉周期。張拉階段共分6級(20^^30^30^^60^^80^^100%)張拉進行、緩 慢加載，保證張拉位移與調節套筒旋轉跟進同時進行。(2)環索弦支體系施工技術1)區分柱上四邊形環索單元(四叉斜柱正上方的單元)與柱間四邊形環索單元 (非四叉斜柱正上方的單元)。2)先張拉柱上四邊形環索單元，後張拉柱間四邊形環索單元；3)張拉柱上單元鋼棒時每批次選取基本對稱的四個單元同時張拉，先張拉結構 跨中區域單元，後張拉結構邊緣區域單元；各單元鋼棒的張拉初始預應力度控制為0. 14左 右；4)張拉柱間單元鋼棒時也採用對稱張拉方式，先張拉結構跨中區域單元鋼棒，後 張拉結構邊緣區域單元鋼棒；先張拉長跨向柱間單元，各單元鋼棒的張拉初始預應力度控 制在0. 11-0. 13範圍內。5)張拉短跨向柱間單元，各單元鋼棒的張拉初始預應力度控制為0. 145-0. 15。4、分級分批張拉控制技術(1)儘量減小相近的四邊形環索單元間相互影響；每批次張拉分級反覆直至穩 定，各批次張拉均擬為一次張拉；全部張拉完成後，鋼棒、索以及整體結構的內力和變形分 布均勻，與原整體結構一次張拉的彈性分析結果基本相近；(2)每批次同時張拉的單元數量，應依現場實際施工設備及工作條件確定；建議 每批次同時張拉4個四邊形環索單元，即同時張拉16根鋼棒拉杆；(3)驗算結果表明結構變形分布均勻，杆件內力始終在設計控制範圍內小幅度變 化，而且施工過程中及後期的使用階段，結構均能滿足設計和規範要求。總的來說，該張拉 施工方案可行的，能保證結構安全的；(4)各步驟張拉原則上應為一次張拉成形，每步施加的張拉力大小以本報告表1 為基準控制，可根據計算結果的偏差(幅度均小於10% )，進行5%左右的微調；(5)在條件許可的情況下，同時同步監測控制撐杆下端索夾節點處的位移變化；(6)本環索弦支結構張拉前空間性可變性很強，對鋼結構製作和安裝以及預應力 張拉施工要求很高。鋼結構20個耳板應安裝精確；東西方向邊跨懸挑端豎向撓度變形相對較大，施 工時注意按設計要求預起拱。預應力張拉應保證基本同步緩慢張拉，測量監控索體、鋼拉杆及撐杆位移值，調整弦支體系線性。
權利要求
1.一種四邊形環索弦支結構，其特徵在於多個弧形鋼梁(6)經橫向上的網絡梁連接 構成弧形傘面，在弧形傘面的四個端上分別連接有鋼斜柱(8)，鋼斜柱⑶安裝在鋼柱(7) 上；四個鋼撐杆(1)的上端分別連接在弧形傘面上，其下端經鋼環索C3)連接形成四邊形， 四個鋼撐杆⑴的下端還經鋼拉棒⑷分別連接在四個鋼斜柱⑶上的連接耳板(5)上。
2.根據權利要求1所述的四邊形環索弦支結構，其特徵在於所述鋼撐杆(1)的下端 經鋼索夾(2)連接鋼環索(3)。
3.—種四邊形環索弦支結構施工工藝，其特徵在於四邊形環索弦支結構先施工鋼 柱、鋼斜柱及網絡梁，然後安裝鋼撐杆、鋼環索及鋼拉棒，最後按順序進行鋼拉棒分級分批 施工張拉。
4.如權利要求3所述的四邊形環索弦支結構施工工藝，其特徵在於四邊形環索弦支 結構先進行柱上單元張拉，然後進行柱間單元張拉，最後張拉搭接單元。
5.如權利要求4所述的四邊形環索弦支結構的施工工藝，其特徵在於所述環索弦支 結構張拉施工工藝流程為張拉前準備一焊接臨時張拉焊板一安裝張拉工裝一在工裝與上 節點間穿入鋼絞線一安裝千斤頂一施加預緊力一檢查並調整安裝位置、記錄初始值一與張 拉同時擰緊拉杆一與設計拉力值校核一觀測環索結構單元形狀、檢驗合格，拆除千斤頂工 裝系統，進入下一根拉索的張拉周期。
6.根據權利要求3或4或5所述的四邊形環索弦支結構的施工工藝，其特徵在於所 述環索弦支結構張拉施工工藝中張拉階段共分6級，分別為20 %、30 %、40 %、60%、80%、 100%張拉進行、緩慢加載。
全文摘要
本發明公開了一種四邊形環索弦支結構，多個弧形鋼梁經橫向上的網絡梁連接構成弧形傘面，在傘面的四個端上分別連接有鋼斜柱(8)，鋼斜柱(8)安裝在鋼柱(7)上；四個鋼撐杆(1)的上端分別連接在弧形傘面上，其下端經鋼環索(3)連接形成四邊形，四個鋼撐杆(1)的下端還經鋼棒拉杆(4)分別連接在四個鋼斜柱(8)上的連接耳板(5)上。本發明具有外形美觀，施工成本低的優點，它主要應用於公共、民用建築施工技術領域。
文檔編號E04B7/14GK102108748SQ20101062350
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年12月31日
發明者劉劍斌, 劉斌, 葉雄, 吳兵, 王立忠, 聶晶, 胡云暉, 董兆昆, 謝慶, 譚曉春, 陳濤, 陳自力 申請人:中鐵二局股份有限公司, 中鐵二局集團有限公司