CN101250911B - 索结构幕墙及采光顶拉索安全保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明索结构幕墙及采光顶拉索安全保护装置是一种适用于玻璃幕墙工程及璃幕采光顶领域中单层、单向索网结构的安全保护装置。结构包括预紧螺栓、下锚固夹、弹簧保护装置、钢销轴、连接耳板、主体钢结构、钢索锁紧螺母；下锚固夹为左右两片，通过摩擦面与竖向拉索用预紧螺栓固定连接；竖向拉索通过钢索锁紧螺母与主体钢结构相连接；连接耳板焊接在主体钢结构上；弹簧保护装置结构包括可动端连杆、弹簧、弹簧压块、弹簧保护套、固定端连杆；弹簧保护装置两端的可动端连杆、固定端连杆分别通过钢销轴与下锚固夹、连接耳板连接，可动端连杆一端与弹簧压块通过螺纹连接，固定端连杆用螺纹拧入弹簧保护套。

Description

索结构幕墙及采光顶拉索安全保护装置

技术领域

本发明索结构幕墙及采光顶拉索安全保护装置涉及的是一种适用于玻璃幕墙工程和玻璃采光顶工程领域中，单层、单向索结构支承的拉索安全保护装置。

背景技术

目前单层、单向索网结构支承玻璃幕墙和玻璃采光顶已逐步应用于现代建筑外装饰中。单层、单向索网结构支承玻璃幕墙和玻璃采光顶采用高强预拉力钢绞线作为幕墙或采光顶荷载支承结构，具有支承结构纤细轻巧、玻璃板块大、幕墙或采光顶整体通透性好、建筑外立面简洁等优点，尤其单向拉索结构支承幕墙。因此此类型幕墙及采光顶很受业主、建筑师垂青。但是由于单层、单向索网结构支承需要施加相当大的预拉力，以抵抗幕墙及采光顶承受的风荷载、雪荷载及地震荷载、自重荷载，因此拉索经常处于高应力状态。另外单层、单向索网结构采用单构件形式，属于静定结构，没有多余的约束和构件且拉索构件截面面积通常较小，而国内此类幕墙及采光顶多建筑在设防烈度要求较高的区域，因此当罕遇烈度地震发生时，构件破坏的概率较大。此外，拉索构件压管接头在压制过程中由于工艺、设备等方面的原因造成接头产生肉眼看不见的微裂缝，形成安全隐患。尽管拉索构件材料强度较高，材料安全系数取值较大，但是由于前述因素的存在，单层、单向拉索结构支承幕墙及采光顶构件的破坏，尤其是承受幕墙自重的竖向拉索构件和采光顶拉索构件的破坏，有可能造成玻璃板块整体高处脱落，从而造成严重的人员伤亡事件，因此限制了此类结构幕墙的使用范围，降低了幕墙和采光顶结构的安全度。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处提供一种索结构幕墙及采光顶拉索安全保护装置，整个装置的构造为套管弹簧，通过一系列转换零件分别与建筑主体结构和幕墙及采光顶拉索构件连接，其中与拉索构件连接通过通过零件与拉索构件的预紧摩擦实现。这样，在拉索构件因过载导致拉索压管接头破坏后，安全保护装置开始起作用，让拉索继续保持正常工作状态，玻璃板块不致因拉索破坏而从高处倾覆脱落，伤及人员，提高幕墙及采光顶的安全性能，为后续维修赢得时间。

索结构幕墙及采光顶拉索安全保护装置是采取以下方案实现：索结构幕墙及采光顶拉索安全保护装置结构包括预紧螺栓、下锚固夹、弹簧保护装置、钢销轴、连接耳板、主体钢结构、钢索锁紧螺母。下锚固夹为左右两片，通过摩擦面与竖向拉索用预紧螺栓固定连接；竖向拉索通过钢索锁紧螺母与主体钢结构相连接；连接耳板焊接在主体钢结构上。弹簧保护装置结构包括可动端连杆、弹簧、弹簧压块、弹簧保护套、固定端连杆。弹簧保护装置两端的可动端连杆、固定端连杆分别通过钢销轴与下锚固夹、连接耳板连接，可动端连杆一端与弹簧压块通过螺纹连接，固定端连杆用螺纹拧入弹簧保护套。

所述的钢销轴为机械加工连接件。

所述的弹簧保护装置中的弹簧选用圆形截面圆柱螺旋压缩弹簧，弹簧刚度与竖向拉索构件的抗拉刚度EA相同或相近。

索结构幕墙及采光顶拉索安全保护装置的弹簧保护装置在工厂加工组装，先将可动端连杆穿入弹簧保护套下盖和弹簧，在端头拧入弹簧压块，然后塞入弹簧保护套，最后在工厂将下盖与弹簧保护套焊为一体。固定端连杆在现场安装时拧入弹簧保护套。弹簧保护装置中的弹簧选用圆形截面圆柱螺旋压缩弹簧，弹簧刚度与竖向拉索构件的抗拉刚度EA相同或相近，安装时预留足够的压缩空间，以保证整个弹簧装置在正常使用极限状态和承载能力极限状态下有足够的行程而不分担构件轴向内力；同时当竖向拉索构件破坏，拉索安全保护装置进入工作状态后，不致因后续偶遇荷载如地震余震、阵风等而失效。钢销轴为机械加工连接件，采取必要的防松、止松措施，以防止幕墙及采光顶在承受风荷载振动时，钢销轴不能正常使用导致整个保护装置失去应有的保护功能。可动端连杆通过弹簧压块与弹簧共同成为本保护装置的传力构件，弹簧保护套让弹簧保持工作位置和工作状态。下锚固夹为左右两片，拧紧高强预紧螺栓使螺栓产生预拉力，拉索与锚固夹间的摩擦面偏产生承载力。当拉索压管接头因过载或缺陷失去承载能力时，拉索构件接头位置发生“瞬间”位移，由于竖向拉索保护装置的存在，幕墙及采光顶自重很快通过下锚固夹与竖向拉索的摩擦面传递给保护装置，通过保护装置再传递给主体钢结构，这样相当于将竖向拉索重新“拧”起来保持原有工作状态，而不致幕墙及采光顶自重传递路径缺失，玻璃板块倾覆脱落伤及人员。正确计算拉索构件承载的幕墙及采光顶自重，选定合适的高强预紧螺栓，给螺栓施加合适的预拉力，让拉索与下锚固夹间的摩擦面产生足够的摩擦承载能力，当拉索破坏时，保护装置按预期发挥作用是本发明的关键所在。

索结构幕墙及采光顶拉索安全保护装置设计合理、结构紧凑，安装后外形美观，可以开模铸造加工，成本低廉，生产周期短，安装方便快捷，很好地解决了单层、单向索网支承幕墙及采光顶因属静定结构无多余约束，一旦失效偏产生严重工程事故的缺点，为单层、单向索网支承玻璃幕墙大范围的应用提供了有利的条件。本发明保护装置加工周期较短，经济合理，现场安装方便快捷，也可以在已竣工项目上使用，不干扰幕墙及采光顶正常使用和人员出入，不影响建筑外观和内观。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明结构及安装状态部分零件剖视图。

图2是本发明结构及安装状态左视图。

图3是本发明结构及安装状态前视图。

图4是本发明结构弹簧保护装置零件安装位置剖视图。

具体实施方式

参照附图1～4，索结构幕墙及采光顶拉索安全保护装置结构包括预紧螺栓1、下锚固夹2、弹簧保护装置、钢销轴8、连接耳板7、竖向拉索3、主体钢结构5、钢索锁紧螺母6。下锚固夹2为左右两片，通过摩擦面与竖向拉索3用预紧螺栓1固定连接；竖向拉索3通过钢索锁紧螺母6与主体钢结构5相连接；连接耳板7焊接在主体钢结构5上。弹簧保护装置结构包括可动端连杆12、弹簧13、弹簧压块10、弹簧保护套11、固定端连杆9。弹簧保护装置两端的可动端连杆12、固定端连杆9分别通过钢销轴8与下锚固夹2、连接耳板7连接。可动端连杆12一端与弹簧压块10通过螺纹连接。固定端连杆9用螺纹拧入弹簧保护套11。

现场安装顺序为：

1)将连接耳板7焊接在主体钢结构5的设计位置上；焊缝需要足够长度，最好采用坡口全融透焊缝。焊缝质量和工艺应满足现行国家标准要求，焊接完毕后应打磨平整；

2)将弹簧保护装置的固定端连杆9通过钢销轴8与连接耳板7安装，并拧紧钢销轴端盖；钢销轴应采取足够的止松措施，以防止振动松脱导致整个机构失效；

3)将固定端连杆9拧入弹簧保护套11的上端螺纹中；

4)将弹簧保护装置的可动端连杆12通过钢销轴8与下锚固夹2安装，并拧紧钢销轴端盖；可动端连杆12贯穿弹簧中心旋入弹簧压块10的螺纹，然后整体塞入弹簧保护套11，最后在工厂将护套下盖与弹簧保护套11焊接，焊缝质量和工艺应符合现行国家标准要求并打磨平整。

5)下锚固夹2夹住竖向拉索3，在可动端连杆12一端持续施加约2KN荷载将使保护装置内的弹簧13适当压缩，将下锚固夹2调整至合适位置，拧紧预紧螺栓1至螺栓设计预拉力；下锚固夹2是通过接触面的摩擦实现有效连接，因此预紧螺栓施加的预拉力和接触面的摩擦系数是本保护装置能否发挥预期功能的关键；弹簧应采用圆形截面圆柱螺旋压缩弹簧，弹簧受力压缩成线性，刚度稳定，结构简单，制作方便，达到储存能量、减振和控制运动的目的；弹簧的刚度应与竖向拉索的抗拉相同或相近，弹簧刚度太强则增加本保护装置在外力作用下破坏的概率，太弱则弹簧容易被压缩行程过大而达不到预期的功能；

6)撤销施加的荷载，观察下锚固夹2是否与竖向拉索3产生滑移，竖向拉索保护装置是否在设计位置；否则应进行调整，直至整个装置达到设计位置和预定工作状态。

索结构幕墙及采光顶拉索安全保护装置的零件均由金属材料开模铸造加工制成或者选用满足功能以及现行国家标准要求的成品。

索结构幕墙及采光顶拉索安全保护装置作用：在拉索构件因过载导致拉索压管接头破坏后，安全保护装置开始起作用，让竖向拉索继续保持正常工作状态，玻璃板块不致因竖向拉索破坏而高处倾覆脱落，伤及人员，提高幕墙的安全性能，为后续维修赢得时间。本发明保护装置加工周期较短，经济合理，现场安装方便快捷，也可以在已竣工项目上使用，不干扰幕墙正常使用和人员出入，不影响建筑外观和内观。很好地解决了单层、单向索网支承幕墙及采光顶因属静定结构无多余约束，一旦失效偏产生严重工程事故的缺点，为单层、单向索网支承玻璃幕墙及采光顶大范围的应用提供了有利条件。

Claims (4)

1.一种索结构幕墙及采光顶拉索安全保护装置，其特征在于包括预紧螺栓、下锚固夹、弹簧保护装置、钢销轴、连接耳板、主体钢结构、钢索锁紧螺母；下锚固夹为左右两片，通过摩擦面与竖向拉索用预紧螺栓固定连接；竖向拉索通过钢索锁紧螺母与主体钢结构相连接；连接耳板焊接在主体钢结构上；弹簧保护装置包括可动端连杆、弹簧、弹簧压块、弹簧保护套、固定端连杆；弹簧保护装置两端的可动端连杆、固定端连杆分别通过钢销轴与下锚固夹、连接耳板连接，可动端连杆一端与弹簧压块通过螺纹连接，固定端连杆用螺纹拧入弹簧保护套。

2.根据权利要求1所述的索结构幕墙及采光顶拉索安全保护装置，其特征在于所述的固定端连杆通过螺纹旋入弹簧保护套的上端。

3.根据权利要求1所述的索结构幕墙及采光顶拉索安全保护装置，其特征在于所述的弹簧采用圆形截面圆柱螺旋压缩弹簧，弹簧的刚度与所述坚向拉索的抗拉刚度相同或相近。

4.根据权利要求1所述的索结构幕墙及采光顶拉索安全保护装置，其特征在于所述的可动端连杆贯穿弹簧中心旋入弹簧压块的螺纹，整体塞入弹簧保护套，弹簧保护套下盖与弹簧保护套焊接。

Images