[發(fā)明專利]一種內置斜牽索的張弦桁架

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410258884.0
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN104060759A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 顧盛;郭君淵;曹潔;唐柏鑒
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學;昆山市建設工程質量檢測中心
• 主分類號: E04C3/11
• 分類號: E04C3/11
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發(fā)明屬于大跨度張弦屋蓋結構技術領域的張弦桁架，特別涉及一種體內設置斜牽索的張弦桁架。

背景技術

張弦桁架結構最早由日本大學M.Saitoh教授在1986年提出，該結構是一種區(qū)別于傳統(tǒng)結構的新型雜交屋蓋體系，其主要是由作為壓彎部件的上弦桁架桿件、下弦柔性拉索以及中間受壓撐桿組成的自平衡混合結構，也是一種混合結構體系發(fā)展中比較成功的大跨度預應力空間結構體。

張弦桁架結構的特點是體系簡單、受力明確、結構形式多樣，充分發(fā)揮了剛柔材料的優(yōu)勢，并且制造、運輸、施工簡捷方便，因此已經獲得了良好的應用。近幾年來，以上海浦東國際機場候機樓、廣州國際會展中心、哈爾濱國際會展中心、北京農展館、國家體育館為代表的大跨度張弦桁架屋蓋結構已經成為我國標志性建筑。

目前，本領域的研究人員普遍認為張弦桁架結構的受力機理是通過對下弦柔性拉索施加預應力而使上弦桁架桿件產生反撓度，使得結構在荷載作用下的最終撓度得以減小，而中間受壓撐桿構成的上弦桁架采用拱梁或桁架拱，在荷載作用下拱的水平推力由下弦柔性拉索承受，以減輕拱對支座產生的水平推力并減少滑動支座的水平位移。張弦桁架結構可發(fā)揮高強索的強抗拉性能，改善整體結構的受力性能，使壓彎構件與抗拉構件取長補短，協(xié)同工作，從而達到自平衡。

現(xiàn)有技術中的這種張弦桁架結構雖然具有許多優(yōu)點，但仍然存在著幾個比較大的問題：(1)張弦桁架結構是一種風荷載敏感結構，對于現(xiàn)代的大跨度建筑，一般采用輕屋面系統(tǒng)的張弦桁架結構，在風荷載較大地區(qū)或臺風區(qū)域，在風吸力作用下可能出現(xiàn)下弦拉索松弛或者受壓而退出工作的情況，其自平衡體系亦不存在，安全度喪失，所以往往需要在屋面?zhèn)渲卮_保風吸力作用下結構不失去穩(wěn)定性和安全度，因此現(xiàn)有的張弦桁架結構不適應于風吸力的作用；(2)現(xiàn)有技術中張弦桁架下弦索球由鑄鋼形成，需要特殊加工，難以制作成標準件；(3)現(xiàn)有技術中的張弦桁架下部只有索球，張拉時下弦節(jié)點應有裝置控制索球左右移動，而又要確保索球產生向上的位移，施工輔助設備增多，施工難度較大。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種內置斜牽索的張弦桁架，包括上弦桿1、腹桿2、節(jié)點套管3和支座節(jié)點6，所述腹桿2首尾順次相接，其上端與所述上弦桿1通過焊接相貫連接，其下端與所述節(jié)點套管3連接，所述支座節(jié)點6分別設置在所述張弦桁架的兩端下方，所述張弦桁架還包含雙向抗力預應力系統(tǒng)，所述雙向抗力預應力系統(tǒng)包括下弦索4、上弦固定節(jié)點7和斜牽索5，其中，所述下弦索4順次穿過每個節(jié)點套管3，其兩端分別固定在所述支座節(jié)點6上；所述上弦桿1靠近兩側端部的位置上各設置一個所述上弦固定節(jié)點7；每個所述支座節(jié)點6通過所述斜牽索5與兩個所述上弦固定節(jié)點7相連，組成等腰三角形。

進一步地，所述節(jié)點套管3內裝有一個用于支撐所述下弦索4的定滑輪8，所述下弦索4穿過定滑輪8。

進一步地，所述節(jié)點套管3為球型結構。

進一步地，所述下弦索4與斜牽索5的預應力取值準則為：在荷載組合F＝F_預應力+F_恒荷載+(F_活荷載－F_風吸荷載)/2的作用下，所述張弦桁架結構的豎向變形接近零。

進一步地，所述上弦固定節(jié)點7為所述上弦桿1和腹桿2的交點，所述交點與相鄰的支座節(jié)點6間的距離為所述張弦桁架五分之一至三分之一的跨度距離。

進一步地，所述上弦桿1為倒V字形，所述下弦索4為V字形。

進一步地，所述腹桿2關于所述張弦桁架的中心線對稱。

本發(fā)明的有益效果：

1.風吸力荷載作用下的性能比較

現(xiàn)有技術中的張弦桁架結構需要在屋面進行備重，以確保負風壓下結構不失去穩(wěn)定和安全度，但采用屋面?zhèn)渲氐姆椒仍龃罅擞娩摿浚衷诮Y構承受常規(guī)豎向活荷載時加重結構的負擔；而本發(fā)明的張弦桁架配有斜牽索，斜牽索的主要作用就是在風吸力的作用下防止結構產生過大的反撓度，從而確保下弦拉索不松弛，另外在結構承受常規(guī)豎向活荷載時，斜牽索也能為張弦桁架提供彈性支撐，其工作機理如下：下弦索與斜牽索在預張拉后形成一個具有雙向抗力的預應力系統(tǒng)，結構在常規(guī)豎向活荷載作用下，下弦索的內力增大，為腹桿提供彈性支承，斜牽索的內力減小，換句話說斜牽索的內力增量指向斜牽索的上端，此內力增量用于抵抗豎直向下的活荷載，斜牽索等于給張弦桁架提供了彈性支撐，在風吸力作用下，下弦索內力減小，即原先那部分下弦索對腹桿的上頂力減小，斜牽索的內力增大，對結構的反向變形有良好的牽制作用。

2.節(jié)點構造比較