CN1010238B - 桁架式大梁及其构成屋顶构架的方法 - Google Patents

Abstract

桁架式大梁，和用桁架式大梁所造成的屋顶构架建筑物的建筑方法。在桁架式大梁中，一条上弦杆和一条下弦杆通过支承桁架构件连接在一起。桁架式大梁包括有：一件预应力钢构件；和连接装置，该装置将预应钢件与至少上弦杆和下弦杆的一条弦杆连接，以在压力下纵向拉伸，达到为桁架式大梁加预应力的目的。

Description

本发明是关于桁架式大梁、其屋顶构架和用桁架式大梁所造成的屋顶构架建筑物的建筑方法。

用于长跨度屋顶构架结构的几种传统方法有，例如，桁架式结构、薄壳结构、悬吊结构和充气结构。在这些结构之中，由平行长跨度的桁架式大梁所造成的桁架式屋顶构架结构有相当广范的运用，因为它无需增加顶极的空间，而可以容易地伸展建筑物的跨度。

但是，这种长跨度的桁架式大梁和它在其他方面运用时存有缺点：在跨度十分大时，挠度变得相当大，桁架式大梁承受了相当大部分的建筑物总重量，因此，成本效用率降低了。

再者，在根据原有技术建造这种长跨度的桁架式屋顶构架的过程中，竖立形成建筑物外墙的结构构件，然后将在地面上安装好的屋顶构架吊起和跨放在该结构构件之间。

但是，该长跨度桁架式屋顶构架的缺点在于：需要一个相当大的吊机将该屋顶构架构吊起，而且在室内建造屋顶的临时工作是非常之耗力的，这样导致建筑时间和成本的增加。

本发明的目的是为了提供一种桁架式大梁，该大梁能够减轻建筑物的重量和只有相当小的挠度，以致成本效用率增加。

本发明的另一个目的是提供一个采用桁架式大梁，而且成本效用率相当高的屋顶构架。

本发明还有另一个目的是提供一种以上所述的具有桁架式大梁的屋 顶构架的建筑方法。在这里，建筑屋顶构架的时间和成本都有所减少。

根据本发明的目的，本发明的一个方面在于，该桁架式大梁中的一条上弦杆和一条下弦杆，通过支承桁架构件连接起来，该桁架式大梁包括：一件预应力钢构件;将预应力钢构件与上弦杆和下弦杆的至少一条弦杆相连接的连接装置，以在拉伸力下，纵向作拉伸达到为桁架式大梁加预应力的目的。

桁架式大梁最好包括一个套管构件，该桁架式大梁与至少一条弦杆相连接，而且向纵向伸展出去，同时预应力钢构件通过套管构件。安装了套管构件，预应力钢构件能防止应力集中和生锈。

另外在一个优先的方法中该连接装置包括：与预应力钢构件相应端连接的一对接合件，将接合构件与至少有一条弦杆连接的联接装置，以致预应力钢构件的拉伸力是可调整的。在这里，预应力钢构件需要加入一个适合的预应力。

另外还有一个优先的方式即，至少有一条弦杆包括有：一条上工字凸缘;一条下工字凸缘;一条连接上工字凸缘和下工字凸缘的工字腹板，以求得到一对平行槽的一部分;安置在腹板分隔槽部分的肋构件，在那里，套管构件与至少二条之中的一条弦杆相连，每件套管构件都可以安置在相应的槽部分中，穿过相应的肋。在这种的结构中，加在弦杆上的预应力应该是平均的。

本发明另一个方面是，如权利要求1，2，3或4所列举的用桁架式大梁所造成的屋顶构架。该屋顶构架包括：连接在相邻的桁架式大梁里的上弦杆和下弦杆的连接构件，形成一个屋顶构架构件，从而可以形成多个屋顶构架构件。

本发明还有另外一个方面就是，根据权利要求1所述的用桁架式大梁造成的屋顶构架的建筑物的建筑方法。这种方法包括有以下的步骤：

a）在具有上边缘的平行构件的每端附近，建造一个地基，在结构构 件之间作垂直伸展;

b）在地基上安装第一条桁架式大梁和第二条桁架式大梁，它们必须与在垂直面上的结构构件垂直，而且第一条桁架式大梁与第二条桁架式大梁的长度能在结构构件之间伸展。

c）连接第一和第二桁架式大梁，形成第一个屋顶构架构件;

d）在结构构件的上边缘上，纵向移动结构构件的第一个屋顶构架构件，从而在结构构件之间架设该第一屋顶构架构件。

e）然后，平行于第二条桁架式大梁安装第三条桁架式大梁，该第三条桁架式大梁的长度能在结构构件之作伸展;

f）连接第三条桁架式大梁与第一个屋顶构架构件的第二条桁架式大梁，形成一个连接的屋顶构架;

g）在结构构件的上边缘上，纵向移动结构构件的连接屋顶构件，从而在结构构件之间的位置上，架设该连接的屋顶构架;

h）为了固定该连接屋顶构架，在该位置上，把该连接屋顶构架连接到结构构件上。在这种建筑里，以往建筑必须将屋顶构架吊起的巨型吊机和临时工作已经不需要了。因此，本建筑屋顶构架的时间和成本也得到减少。

如图：

图1是根据本发明建造的每一个桁架式大梁部分的主视图;

图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的剖视图。

图3是采用图1中的桁架式大梁的屋顶构架的变化比例的主视图;

图4是图3中的屋顶构架的俯视图;

图5是采用图3中的屋顶构架的建筑物的斜视图;

图6是图3的桁架式大梁的局部剖切的放大图，说明图5中的导向构件。

图7是表示预应力钢缆是如何延伸的图3的桁架式大梁的部分局部 剖切的放大图;

图8是卸去液压千斤顶时沿图7的Ⅷ-Ⅷ线的视图;

图9是如何移开图5中的屋顶构架的示意图;

图10是用于移开图5中屋顶构架的液压千斤顶的示意图;

图11是在图10的每个液压构件的放大视图。

图3和图4表示一个跨越两个平行结构构件（14）的桁架式钢屋顶构架（12），它在X-X方向形成外墙。每个结构构件（14）具有一个骨架结构，该骨架结构包括与墙大梁（18）一起跨越的柱（16），并且建造在地基（20）之上。

桁架式屋顶构架（12）具有多个互相平行的桁架式大梁（22），该桁架式大梁（22）与相邻的桁架式大梁（22）互相连接。图4和图5是对桁架式大梁（22）的连接结构的详细描绘。两条相邻的桁架式大梁（22）的上弦杆（24）以预定的间隔与21件H钢的横向连接构件（26）相连接，并且与20条角型撑条（28）相连（如图4所示）。两条相邻的桁架式大梁（22）的下弦杆（30）与20件H钢的横向连接构件（32）相连接，并且与19条角型撑条（34）相连（如图4所示）。每根上弦杆（24）都用钢管造成，而每个根弦杆（30）是用宽翼缘型材造成的。屋顶构架（12）的上部通常是复盖着屋顶板（36），从而形成一个屋顶（38）。

每条桁架式大梁（22）包括有多个支承桁架构件（40）在这个实施例里，有20件支承桁架构件，该构件（40）将上弦杆（24）与下弦杆（30）的一个上翼缘（42）用普通的方式连接。下弦杆（30）具有许多肋（43），该肋（43）与它的平行槽部分（44）相焊接，从而以预定的间隔分隔槽（50）。槽部分（44）是由上翼缘（42）和下翼缘（48）的内面以及腹板（46）的两相对面形成的。每个槽部分（46）具有一个钢套管（52），该钢套管（52）通过肋（43）在腹板相对两端之间纵向延伸。套管（52）可以是聚氯烯树脂造成的。一条预应力钢缆（54）通过每根套管（52），每条预应力钢缆（54）在它 的两端用对应的螺纹套（55）包着，该螺纹套（55）通过普通冷挤压装入相应部位。虽然只有预应钢缆（54）的右端在图7中表示出来，该缆的每一端的套（55）穿过一个支撑板（57），然后再穿过液压千斤顶支撑板（59），该支撑板（57）是焊接在靠近下弦杆（30）的连接端部的槽部分（44）上，支撑板（59）则焊在那端部上。然后，每条套（55）通过一个垫圈（61），用螺帽（63）拧紧。支撑板（57）通过支撑管（65）与液压千斤顶的支撑板（59）相连接。上、下弦杆（24）、（30）以及支承桁架构件（40）连接在一起，和装好必要的材料，如屋顶板（36）及屋顶（38）的附属装置之后，预应力钢缆（54）就会因为受到拉力而伸展，接着，钢缆（54）相对的两端将接到下弦杆（30）相对的两端上，于是，通过预应钢缆（54），预应力被施加在每个桁架式大梁（22）上。每条桁架式大梁（22）具有一个垂直的工形钢支撑构件（51）该工形钢支撑构件与该大梁的每端相连接。更特别的是，上、下弦杆（24）和（30）的对应端与相应支撑构件（51）相连接，该支撑构件的一个底端与一个厚度为3.2mm的横向矩形钢支撑板（53）相焊接。每块支撑板（53）的底面具有一块烤熔在其上的聚四氟乙烯的板（61）。该聚四氟乙烯板（61）的厚度为2.4毫米。再者，上、下弦杆（24）和（30）的对应端与悬臂梁构件（73）相连接。两个相邻悬臂梁构件（73）与两件横向钢连接构件（75）和4个支撑杆（79）相连接。

图5是根据本发明，表示如何建造具有屋顶构架（12）的建筑物。首先，作为外墙的结构构件（14）用一般方式安装。然后，一个临时地基（60）建造在靠近每个平行结构构件（14）的一端的地方，以致该地基可以垂直于结构构件（14），并伸展超出该结构构件的外表面。该临时地基（60）包括有一块顶板（62）和许多支撑顶板（62）的支柱（64）。该临时地基（60）的高度与平行结构构件（14）基本上相等，其宽度比桁架式大梁（22）的间距P要大，在每条墙大梁（18）的上部面上连接了一个导向构件（66），该导单位（66）伸展到临时地基（60）的顶板（62）上，在图5中只表 示了一个导向构件（66）。在图6的每个导向构件（66）包括有一对槽构件（68），该对槽构件（68）以等间距的方式，与对应墙大梁（18）的顶板（70）用螺栓固定。一块细长的、厚度为2毫米的不锈钢板（71）与在两槽构件（68）之间的每块顶板（70）相焊接，以致该不锈钢板（71）可以沿导向构件（66）伸展。

屋顶构架（12）的建造组件（72）通过一个巨型的吊机（74），吊到临时地基（60）的顶板（62）上，然后，将该组件（72）安装在一对带有两对悬臂梁构件的桁架式大梁（22）中，如上所述，该桁架式大梁和悬臂梁构件与横向构件（26），（32）和（75）以及支撑（28）、（34）和（79）相连接。一个屋顶构架（80）便形成了。如图6所示，两对垂直支撑构件（51）固定在与导向构件（66）相应的底端，以致支撑板（51）的聚四氟乙烯杨（61）可以与不锈钢板（71）相接触。不锈钢板（71）与聚四氟乙烯板（61）的接触只产生非常少的摩擦力。然后，将细长的屋顶板（36）复盖在这样安装的屋顶构架（80）以致两块相邻的屋顶（36）可以互相重叠，和安装上诸如照明器材，等其他组件，此后，每个桁架式大梁（22）的顶应钢缆（54）同时伸展，施以预应力，在这过程中，通过一个螺纹式拉伸耦合器（88），把每条预应力钢缆（54）右端的套连接到一个中心孔式的液压千斤顶（86）的拉伸棒（84）上。然后，通过操纵液压千斤（86），将拉力加到顶应钢缆（54）上。施加足够的接力后，在适当的拉力下，拧转联接螺帽（63）把每条预应钢缆（54）安装在相对的支撑板（59）之间。然后，耦合器（88）与套（55）脱离用于除去液压千斤顶（86）。参考编号（90）选定在垫圈（61）上的座块。在该实施例中，千斤顶（86）为用于一般的SEEE方式的F型液压千斤顶。因此，一个屋顶构架构件（80）形成了。

然后，如图4，屋顶构架构件（80）从Y方向移动一个间距P，从而使它能安放在墙大梁（18）上。为了完成这个操作，每个桁架式大梁（22）的端部分通过一个钢缆线（92）与普通的中心孔型滑行千斤顶构件（94）相 连接（如图9和10所示），该大梁（22）支撑在夹紧装置（96）之上，该装置（96）安装在墙大梁（18）的前端。所提供的最近的墙大梁（18）的前端是用作千斤顶构件（94）和（94）的液压泵（100）的支撑地基（98）。图11显示了，每个千斤顶构件（94）更详细的结构，该结构包括一个液压千斤顶（102）和一个油风门（104），该油风门（104）与千斤顶（102）相连接，该结构还包括有一个用作夹紧和接钢缆线（92）和压筒夹（108），和一个卡筒夹（106）。当钢缆线（92）被接动时，卡筒夹（106）松开压筒夹（108）夹住该钢缆线（92）并向前移动;当该钢缆线（92）被夹住时，压筒夹（108）松开，卡筒夹（106）将该钢缆线（92）夹紧。通过开动该千斤顶构件（94），屋顶构架（80）一步一步地向前移动。

因此，其他带有一对悬臂梁单位（73）和（73）的桁架式大梁（22）安装在临时地基（60）之上，该桁架式大梁（22）通过支撑（28）、（34）和（79）积横向构件（26）、（32）和（75）与相邻的桁架式大梁（22）相连接，如上述的屋顶构架构件（80）一样，在相同的情况下形成第二个屋顶构架构件（80）。将屋顶构架（36）等安装在第二屋顶构架构件（80）之后，两条预应钢缆（54）以相同的方式伸展。然后，两个连接的屋顶构架单位（80）和（80）在Y方向再一次移动一个间距P。

通过反复操作，造成了一个屋顶来盖在结构构件（14）上。然后，如图6所示，垂直支撑构件（51）与联结导向构件（66）的槽构件（68）通过在其上焊接角形件相连接，从而将该屋顶固定到结构构件（14）上，临时地基（60）从完成的建筑物中搬走。

采用上述的方法，在建造屋顶时，不需要作室内临时工作，所需的操作都是在室外进行。这样，在建造屋顶中，其他的工程可以在建筑物内进行，从而使建筑时间缩短。当为一座已起好的建筑物造一个新层顶时，可以一边将旧屋顶的一部分拆除，一边安装新的构架构件。

桁架式大梁（22）的结构是十分普通的，除预应钢缆（54）是特别安装 之外，该预应钢缆（54）有足够的能力固定自己。这样，既使预应缆（54）意外地被切断或从桁架式大梁中脱离出来，也只有很少的机会大梁会断裂。用作桁架式大梁（22）的组合可以是普通的物质。

例如，一个屋顶构架的结构可以同该屋顶构架（12）一样，用同样的结构和组件，除了将预应力钢绳代替预应力钢缆（54）。该屋顶构架的规格如下：

桁架式大梁（22）的跨度    100.0米

每屋顶构架构件（80）重量    60吨

每条预应力钢绳所承受的预应力    70吨

长期间的挠度    43厘米

桁架式大梁（22）的变度    27厘米

有效高度H    7.00米

该大梁（22）的间距P    5.00米

该支承桁架构件（40）的间距P    5.00米

悬臂梁构件（73）的长度    3.50米

该大梁（22）的中间部分的厚度W1    3，900毫米

该大梁（22）的间端厚度W2    1，000毫米

每个屋顶构架构件（80）的组件尺寸如下：

上弦杆（24）：    406.4毫米（外径）×9.5毫米（厚度）

下弦杆（30）：    300毫米×300毫米×10毫米×15毫米

支承桁架构件（40）：    216.3毫米（外径）×4.5毫米（厚度）

横构件（26）：    208毫米×124毫米×5毫米×8毫米

横构件（32）：    100毫米×100毫米×6毫米×8毫米

支撑（28）：    90毫米×90毫米×7毫米

支撑（34）：    90毫米×90毫米×7毫米

预应力钢绳：    12.7毫米×（直径）×12

预应力钢组（10）可以与上弦杆（24）相连，代替与下弦杆（30）相连，或者该预应钢缆（10）可以同时与上、下弦杆相连，在预应力钢缆（10）的位置上，预应钢绳或预应钢杆都可以用。

根据本发明，该桁架式大梁不限于上述的桁架式大梁（22），但是，如果该大梁具有如权利要求书所述的预应力钢构件，该大梁可用一般的结构。上、下弦杆和支承桁架构件不限于管或宽翼缘型材，但是，它们可以是工型钢，T型钢或任何具有适合形状的钢构件。就木制桁架式大梁来说，板条构件可以用作这种桁架式大梁的结构构件。

本发明的桁架式大梁除了可用作屋顶构架之外，还可以用于桥梁或其它建筑物。

根据本发明，建造的桁架式大梁和屋顶构架的建造方法可以在发明的范围内作改进，发明范围则由附注的权利要求限制。例如，代替结构构件（14），一座建筑物的墙构件也可以采用。

Claims (13)

1、一种桁架式大梁，其中有一根上弦杆和一根下弦杆通过支承桁架构件相连接，每一根张杆有两端部，该桁架式大梁包括：

一预应力钢构件；用作将预应力钢件的两端连接到上弦杆和下弦杆的至少一根弦杆的两端部上的连接装置，以在拉伸力下，作纵向延伸，给桁架式大梁施以预应力，其特征在于在该桁架式大梁中央部分具有较宽的宽度W₁和此宽度向桁架式大梁的两端遂渐减小。

2、根据权利要求1所述的桁架式大梁，其特征在于该桁架式大梁有一套管构件，该套管构件与至少一条弦杆相连接，并且纵向伸展，预应钢构件从套管构件中通过。

3、根据权利要求2所述的桁架式大梁，其特征在于该连接装置包括一对与预应力钢件相应端连接的接合构件;和将该接合件联接到至少一根弦杆上的联接装置，使预应钢物件的拉伸力可作调整。

4、根据权利要求3所述的桁架式大梁，其特征在于至少有一条弦杆包括：一条上翼缘;一条下翼缘;一个连接上下翼缘确定一对平行槽部分的腹板;有肋安置在平行槽内，把槽部分隔开，套管构件安装在两弦杆中的至少一弦杆上，每根套管构件安置在相应的槽部分，通过相应的肋。

5、根据权利要求1，2，3或4所述的桁架式大梁，其特征在于该桁架式大梁包括连接两条相邻桁架式大梁的上弦杆和下弦杆的接合构件，从而形成一个屋顶构架构件，该屋顶构架构件有多个。

6、根据权利要求2所述的桁架式大梁，其特征在于预应力钢构件与下弦杆相连。

7、根据权利要求1所述的桁架式大梁，其特征在于下弦杆弯成向下凸的弓形。

8、一种用权利要求1所述的桁架式大梁所建造的屋顶构架的建筑方法，其步骤在于：

（a）在具有上边缘的平行构件的一端附近，建造一个地基，在结构构件之间作垂直伸展;

（b）在地基上安装第一条桁架式大梁和第二条桁架式大梁，每一桁架大梁处在垂直于结构构件的垂直平面内，第一条桁架式大梁与第二条桁架式大梁有能在结构构件之间伸展的长度。

（c）连接第一和第二桁架式大梁，形成第一个屋顶构架构件;

（d）把结构构件的第一个屋顶构架构件纵向移动到结构构件的上边缘上，从而在结构构件之间架设该第一屋顶架构件。

（e）然后，安装平行于第二条桁架式大梁第三条桁架式大梁，该第三条桁架式大梁有能在结构构件之间作伸展的长度;

（f）把第三条桁架式大梁连接到第一个屋顶构架构件的第二条桁架式大梁，以形成一个连接的屋顶构架，

（g）把结构构件的连接屋顶构架纵向移动到结构件的上边缘上，从而在结构构件之间的位置上，架设该连接的屋顶构架;

（h）在该位置上，把该连接屋顶构架连接到结构构件上以固定该连接屋顶构架。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于第一屋顶构架构件的移动步骤（d）包括纵向引导结构构件的第一个屋顶构架构件的步骤，连接屋顶构架的移动步骤（g）包括纵向引导结构构件的第一个屋顶构架件的步骤。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于在建筑地基步骤之后，它还包括将一个导轨安装在每件结构构件的上缘之上，沿上边缘伸展到地基，以导引第一个屋顶构架构件和结构构件的纵向连接屋顶构架的步骤，在其中，第一和第二桁架式大梁的安装步骤（b）包括使第一和第二桁架式大梁与该导轨之间形成一个滑动接触的步骤，第三桁架式大梁的安装步骤（e）包括在第三条桁架式大梁与导轨之间形成一个滑动接触的步骤。

11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于在第一和第二条桁架式大梁的连接步骤（c）包括将第一件屋顶板构件安装到第一和第二条桁架式大梁上从而将第一个屋顶构架构件覆盖的步骤，第三条桁架式大梁连接步骤（f）包括将第二件屋顶板构件安装到第三条桁架式大梁上从而将连接屋顶构架覆盖的步骤。

12、根据权利要求11所述的方法，其特征在于经过连接屋顶构架移动步骤（g）之后，它还包括除去地基的步骤。

13、根据权利要求12所述的方法，其特征在于在第一个屋顶构架构件移动步骤（d）之前，它还包括除去先前建在结构构件上的屋顶的部分以移动该第一个屋顶构架构件的步骤，在连接屋顶构架移动步骤（g）之前，它还包括除去先前建在屋顶上的其他部分为将连接屋顶构架就位的步骤。

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