[發(fā)明專利]采用支座位移法施加預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力鋼框架及其制作方法

有效

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• 申請日: 2012-10-15
• 公開（公告）號: CN102864840A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐柏鑒;馬珺;王治均
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: E04B1/24
• 分類號: E04B1/24;E04G21/12
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種預(yù)應(yīng)力鋼框架結(jié)構(gòu)及其施加預(yù)應(yīng)力的方法，更具體地說，是涉及一種采用支座位移法施加預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力鋼框架及其制作方法。

背景技術(shù)

多跨鋼框架結(jié)構(gòu)，在豎向荷載作用下，梁端負(fù)彎矩的絕對值較大，其余部位則很小，因此梁的內(nèi)力分布很不均勻，對于跨度較大的框架結(jié)構(gòu)，這種不均勻度越發(fā)顯著。而構(gòu)件截面是按照最大內(nèi)力進(jìn)行設(shè)計的，因此傳統(tǒng)框架，構(gòu)件用材很不經(jīng)濟(jì)。

通過施加預(yù)應(yīng)力，使得框架結(jié)構(gòu)內(nèi)部預(yù)先產(chǎn)生與正常荷載內(nèi)力符號相反的內(nèi)力，從而削減結(jié)構(gòu)正常使用狀態(tài)下的內(nèi)力峰值，調(diào)勻內(nèi)力分布，節(jié)省結(jié)構(gòu)材料，是一種有效的理論方法。

傳統(tǒng)對鋼框架施加預(yù)應(yīng)力，通常采用梁下布置拉索與撐桿的方法，對拉索施加預(yù)應(yīng)力，從而使撐桿成為梁的跨中彈簧支承，變相減小了梁的跨度，降低了梁內(nèi)力峰值。該種方法存在兩個重要缺陷，一個缺陷在于高空張拉預(yù)應(yīng)力，施工困難且危險；另一個缺陷則更為致命，該種方法的拉索及撐桿必須與原鋼框架為一體，為永久性構(gòu)件，而拉索及撐桿的設(shè)置占據(jù)了相當(dāng)大的建筑高度和建筑空間，該缺陷直接導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼框架難以在在辦公樓、住宅中推廣應(yīng)用，而辦公樓及住宅這兩類建筑占據(jù)絕大多數(shù)的框架結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本明的目的是為了克服上述的傳統(tǒng)采用梁下布置拉索及撐桿對梁施加預(yù)應(yīng)力導(dǎo)致浪費較大建筑空間的缺點，而提供一種采用支座位移法施加預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力鋼框架及其制作方法。

技術(shù)方案：為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

一種采用支座位移法施加預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力鋼框架及其制作方法，包括梁1和與梁1固定連接的2根邊柱2，其特征是，在所述2根邊柱之間還設(shè)置有一中柱3，中柱3上端面與梁1底面之間預(yù)留有間隙G，中柱3下端中部左右兩側(cè)各固接有一組合連接板5，中柱3上端面對應(yīng)的梁1底面上垂直固接有與組合連接板5相對應(yīng)的連接板4，組合連接板5與連接板4之間設(shè)有一拉索6，拉索6一端與連接板4鉤接，另一端穿過組合連接板5開設(shè)的孔與設(shè)置在組合連接板5下面的穿心式千斤頂7相夾接，通過穿心式千斤頂7的牽引作用消除間隙G，實現(xiàn)中柱3上端面與梁1底面接觸并固定連接。

上所述的組合連接板5為兩塊直角三角形的鋼板和一塊開設(shè)有孔的矩形鋼板組成的U形連接板。

上所述的拉索6為一端設(shè)置有剛性索鉤的鋼絲繩或鋼絞線。

上所述的采用支座位移法施加預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力鋼框架的制作方法，步驟如下：

1）計算預(yù)留間隙G：根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)支座位移法原理，按照“荷載作用下梁1跨中彎矩與兩端彎矩三者中至少兩者數(shù)值相等，且三者盡可能接近”的原則確定預(yù)留間隙G的數(shù)值大小。

2）制作構(gòu)件：按照設(shè)計圖紙工廠制作完成梁1、邊柱2、中柱3，并在梁1底面焊接好連接板4，在中柱3側(cè)面焊接好組合連接板5；采用梁1跨中反拱（跨中反拱高度等于預(yù)留間隙G的數(shù)值大小）或中柱3縮短（縮短長度等于預(yù)留間隙G的數(shù)值大小）兩者之一的構(gòu)件制作方法以便安裝形成預(yù)留間隙G。

3）安裝框架：首先安裝邊柱2及梁1，邊柱2柱腳與地面固定連接，梁1兩端與邊柱2固定連接，然后安裝中柱3，中柱3柱腳與地面（或樓面）固定連接。該步實施完成后中柱3上端面與梁1底面形成了預(yù)留間隙G。

4）消除預(yù)留間隙G：將拉索6帶有剛性索鉤的一端與連接板4鉤接，另一端穿過組合連接板5的孔洞及穿心式千斤頂7；啟動穿心式千斤頂7，通過其牽引作用逐步消除預(yù)留間隙G，直至梁1底面與中柱3上端面接觸，并固定連接梁1與中柱3；千斤頂型號根據(jù)需要張拉的拉力T選用，需要張拉的拉力T為：（式中EI為梁1抗彎剛度，L為框架跨度）；拉索6的截面積滿足：（式中f_c為拉索材料強度）。

5）拆除循環(huán)用構(gòu)件：拆除穿心式千斤頂7及拉索6，切割連接板4及組合連接板5。

本發(fā)明專利的核心技術(shù)在于預(yù)留間隙G以及消除預(yù)留間隙G的施加預(yù)應(yīng)力方法。預(yù)留間隙G以內(nèi)力分布均勻為準(zhǔn)則按照支座位移法原理計算獲得；而消除預(yù)留間隙G的施加預(yù)應(yīng)力方法其核心技術(shù)在于通過設(shè)置很少量的臨時板件，借助可循環(huán)使用的拉索及千斤頂實現(xiàn)地面（或樓面）施加預(yù)應(yīng)力。

有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有以下優(yōu)點和效果：