[發明專利]一種具有荷載緩和作用的張弦桁架結構及實施方法

有效

• 申請號: 201210075994.4
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN102587497A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 劉國光;武志瑋
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: E04B1/342
• 分類號: E04B1/342;E04B7/14;E04B1/36;E04B1/98
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

1.一種具有荷載緩和作用的張弦桁架結構，其包括上弦桁架(13)、多根撐桿(14)、拉索(6)、具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座(15)和滑動鉸支座(16)；其中上弦桁架(13)為正放三角錐空間拱桁架，由多根上弦桁架桿件(24)依次連接而構成，拉索(6)的兩端分別連接在相對設置的球節點固定支座(15)和滑動鉸支座(16)上，而多根撐桿(14)則相隔距離垂直連接在上弦桁架(13)和拉索(6)之間；其特征在于：所述的球節點固定支座(15)包括下部支撐結構(1)、預埋墊板(2)、倒T形滑動板(3)、多根預埋鋼筋(4)、固定球節點(7)、多個柱狀滾動軸承(8)、錨具(9)、多根阻尼彈簧(10)和支座(11)；其中下部支撐結構(1)的下端固定在結構柱的頂部；預埋墊板(2)水平設置在下部支撐結構(1)的表面；倒T形滑動板(3)由下翼緣板(17)和沿前后方向垂直設置的腹板(18)一體構成，其中下翼緣板(17)的底面與多個相隔距離沿前后方向并排設置在預埋墊板(2)表面一側的柱狀滾動軸承(8)相連接，因此能夠左右滑動，腹板(18)的中部形成有一個用于貫穿拉索(6)的開孔(19)；支座(11)固定在預埋墊板(2)的表面另一側；多根預埋鋼筋(4)相隔距離垂直設置在下部支撐結構(1)的內部，其中位于支座(11)下方的預埋鋼筋(4)上端貫穿支座(11)的前后端部，并且利用螺帽(5)旋緊在預埋鋼筋(4)上端的方式將支座(11)與預埋墊板(2)和下部支撐結構(1)之間相互固定；固定球節點(7)為空心球體，安裝在支座(11)的上端，其上部同時與多個張弦桁架桿件(24)的端部相連；錨具(9)安裝在位于倒T形滑動板(3)和固定球節點(7)之間的拉索(6)端部，用于將拉索(6)的端部固定；多根阻尼彈簧(10)相隔距離水平連接在倒T形滑動板(3)上腹板(18)的內側面和固定球節點(7)上相對應的表面之間。

2.根據權利要求1所述的具有荷載緩和作用的張弦桁架結構，其特征在于：所述的支座(11)由底板(20)和十字形托架(21)構成，其中底板(20)水平設置，托架(21)安裝在底板(20)的表面中部，并且托架(21)的上端中部呈圓弧形狀。

3.根據權利要求1所述的具有荷載緩和作用的張弦桁架結構，其特征在于：所述的多根阻尼彈簧(10)設置在位于倒T形滑動板(3)和固定球節點(7)之間的拉索(6)周圍。

4.根據權利要求1所述的具有荷載緩和作用的張弦桁架結構，其特征在于：所述的腹板(18)兩側設有多條加強板(12)。

5.一種如權利要求1所述的具有荷載緩和作用的張弦桁架結構實施方法，其特征在于：所述的實施方法包括按順序進行的下列步驟：

1)根據跨度要求、凈空限制和各種荷載組合工況，不考慮荷載緩和作用，設計上述具有荷載緩和作用的張弦桁架結構中上弦桁架桿件(24)和撐桿(14)的長度和截面尺寸、拉索(6)的截面面積及相應初始預應力值F；

2)根據步驟1)中確定的拉索(6)截面面積確定支座錨固端是單索、雙索或是多索，進而確定具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座(15)的形狀和尺寸，同時根據拉索(6)的初始預應力值F來確定阻尼彈簧(10)的彈性剛度系數K及根數n，初始預應力值F、阻尼彈簧(10)的彈性剛度系數K及阻尼彈簧(10)的根數n之間存在如下關系：

F＝n×K×x，

其中：F為拉索(6)的初始預應力值，n為阻尼彈簧(10)的根數，K為阻尼彈簧(10)的彈性剛度系數，x為阻尼彈簧(10)的伸長量；

3)根據步驟1)確定的構件截面尺寸確定上弦桁架桿件(24)及撐桿(14)的下料尺寸，并根據步驟2)確定的阻尼彈簧(10)的伸長量x確定拉索(6)的下料長度，在工廠預加工；

4)在土建主體結構指定位置安裝普通的滑動鉸支座(16)和具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座(15)；

5)在施工場地用多根上弦桁架桿件(24)拼裝上弦桁架(13)，安裝撐桿(14)及拉索(6)而制成一榀張弦桁架(23)，之后將一榀張弦桁架(23)吊裝就位后將其與滑動鉸支座(16)及球節點固定支座(15)相連接，并施以臨時支撐，在滑動鉸支座(16)端對拉索(6)進行預應力張拉，直至拉索(6)的預應力值F達到設計值后封錨固定；

(6)待多榀張弦桁架(23)全部張拉完畢后，在相鄰張弦桁架(23)的上弦桁架(13)間設置多根橫向撐桿(17)而構成張弦桁架屋蓋結構，以保證張弦桁架結構的側向穩定性，撤除臨時支撐，施工完畢。