CN101265727B - 预应力钢结构滚动式张拉索节点 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预应力钢结构滚动式张拉索节点，其包括非连续索端主体、连续索端主体、节点腰部、索腔、撑杆、耳板、滚动轴、连续拉索、固定压块。所述非连续索端主体与连续索端主体由节点腰部连接；所述非连续索端主体设有耳板，所述撑杆连接到非连续索端主体；所述连续索端主体设有索腔，所述连续拉索穿过索腔并可绕滚动轴转动，所述固定压块与连续索端主体通过螺栓连接以固定连续拉索。本节点的有益效果是可以满足连续拉索张拉过程中自由滑动，从而克服由于索与节点的摩擦力导致的索力不均匀问题，并可以满足索张拉后固定的工作要求，特别适用于弦支穹顶、索穹顶、张弦梁、索桁架与悬索桥等结构中的张拉索滑动节点。

Description

预应力钢结构滚动式张拉索节点

技术领域

本发明涉及一种建筑结构节点，具体的说，是一种用于预应力钢结构的拉索滑动节点。

背景技术

目前，各类带有预应力拉索的结构形式被广泛地应用于各种建筑中。这类结构由于采用了抗拉强度很高的钢索代替其它牌号的钢材，使得构件截面减小，结构自重减轻，因而可以建造更加轻巧的结构，跨越更大的跨度。然而，钢拉索虽然具有很高的抗拉强度，但它却属于柔性建筑材料，必须对钢索施加预拉力使构件产生预应力，体系才能具有刚度成为结构。而预应力通常是通过张拉钢拉索来施加的，钢拉索内的应力传递是连续的，当连续拉索上串有连接其它构件的节点时，钢拉索与节点的摩擦便成为不可忽视的影响因素，从而会使连续拉索中预应力分布不均匀；同样，当结构中的预应力达到了预期的水平时，又需要将拉索与节点进行固定，防止它们之间发生相对位移，从而导致预应力的损失。这样一来，迫切需要一种张拉过程中减小摩擦、张拉完毕充分固定的节点形式。

现有的节点形式在解决钢拉索与节点间摩擦方面，主要采取将节点索槽的弯曲弧度设计成与预应力拉索的弯曲弧度一致，同时采用在索体与节点间布置润滑材料(如聚四氟乙烯等)来减小摩擦力；在解决张拉后索体与节点固定方面，有的节点采用单体形式，截面为半圆形卡片板，内置在索撑节点的索槽内，位于预应力钢拉索与节点内壁之间，卡片与预应力钢拉索的接触面上有卡痕，张拉施工结束后通过旋紧节点侧壁上的两个螺栓将卡片挤压在预应力钢拉索表面上，从而将索体固定，防止索体预应力损失；还有的节点采用分离式卡块设计，即在节点两侧的索体上夹紧卡块，当索体与节点发生相对滑动时，卡块就会与节点发生接触从而阻止位移的发生。

但是，由于预应力拉索结构中的节点往往既连接钢拉索又要连接其它相应的刚性杆件，这样经常导致节点形状繁琐，受力状态复杂，应力集中现象严重。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种预应力钢结构滚动式张拉索节点。本发明采用滚动摩擦代替节点与索体间的滑动摩擦，很好地解决了张拉中钢拉索与节点间摩擦力的问题；采用固定压块解决钢拉索张拉后充分固定的问题；同时本发明可简化节点形式，减少复杂形状下产生的复杂应力与应力集中现象，改善节点的工作状况，优化节点的材料与形式，使得采用更轻巧的材料，更纤细、单薄的形式成为可能，并且在节点应力水平、节点造形、节点空间姿态平衡(以力的作用线对心为原则)、安装工艺合适的情况下可将节点设计成可分离式节点，进行分离安装。

本发明技术方案如下：

预应力钢结构滚动式张拉索节点，包括：非连续索端主体、连续索端主体、节点腰部、索腔、撑杆、耳板、滚动轴、连续拉索、固定压块；所述非连续索端主体与连续索端主体由节点腰部连接成一个整体；所述非连续索端主体上设置有耳板；所述撑杆连接于非连续索端主体上；索腔设在连续索端主体上，所述连续拉索通过索腔穿过连续索端主体环绕于滚动轴上，并由固定压块固定。

非连续索端主体由钢材铸造制成、由钢材焊接制成；连续索端主体由钢材整体铸造制成或由钢材焊接制成；节点腰部由钢材整体铸造制成或由钢材焊接制成或由钢销栓销接制成。

耳板焊接于非连续索端主体上或者是耳板与非连续索端主体整体铸造形成。

撑杆焊接于非连续索端主体上或者是在非连续索端主体铸造出连接撑杆的端头，端头再与撑杆连接。

固定压块由螺栓连接于连续索端主体上。

连续拉索由半平行钢丝束、钢绞线、钢丝绳、碳纤维索体、玻璃纤维索体的任意一种制成。

所述非连续索端主体与连续索端主体由节点腰部连接成一个整体共同工作，实现节点功能。所述耳板由非连续索端主体上引出，用于连接非连续拉索。所述撑杆连接于非连续索端主体。所述滚动轴为两端安有轴承的可转动地安装于连续索端主体上，连续拉索以一定的圆弧角度环绕其上，滚动轴的直径需由拉索直径与其在该转折角度共同决定。所述索腔位于连续索端主体上，连续拉索通过该腔体穿过连续索端主体，同时当固定压块与连续索端主体用螺栓完全拧紧连接后可固定连续拉索。所述固定压块与索腔尺寸相配合并在相应位置上设有螺栓孔用于将螺栓穿过该孔调节挤压连续拉索的松紧程度。所述连续拉索，环绕于滚动轴，同时穿过滑动索压紧槽并由固定压块支承或固定于索腔中。

张拉连续索施工时，连续拉索紧贴滚动轴，连续拉索随滚动轴转动；张拉施工完毕后，将固定压块用螺栓压紧于索腔中将连续索充分卡紧固定阻止其滑动。同时，将滚动轴从两端固定防止其转动，进一步加强了对于连续索的固定。固定滚动轴防止其转动的方式有两端焊死、灌胶、卡槽插板、摩擦抱紧等。

附图说明

图1为本发明的预应力钢结构滚动式张拉索节点平面示意图；

图2为A-A剖面示意图；

图3为B-B剖面示意图；

图4为节点后视图；

图5为E-E剖面示意图；

图6为F-F剖面剖面图；

图7为G-G剖面示意图；

图8固定压块平面示意图；

图9为H-H剖面示意图；

图10为I-I剖面示意图。

图中，1：非连续索端主体；2：连续索端主体；3：节点腰部；4：索腔；5：撑杆；6：耳板；7：滚动轴；8：连续拉索；9：固定压块。

具体实施方式：

如图1所示，本发明的预应力钢结构滚动式张拉索节点包括：非连续索端主体1、连续索端主体2、节点腰部3、索腔4、撑杆5、耳板6、滚动轴7、连续拉索8、固定压块9。非连续索端主体1和连续端主体2由节点腰部3连接成一个整体；所述非连续索端主体1上设置有耳板6；所述撑杆5连接于非连续索端主体1上；索腔4设在连续索端主体2上，连续拉索8通过索腔4穿过连续索端主体2环绕于滚动轴7上，并由固定压块9固定。非连续索端主体1、连续索端主体2和节点腰部3可以整体铸造形成；也可以采用焊接或铸造分别形成后，由节点腰部3或销轴把非连续索端主体1和连续索端主体2连接成一个整体。本实施例中非连续索端主体1连续索端主体2与节点腰部3采用钢材铸造成一整体。耳板6根据节点处非连续索的数量可设置一个或多个，本实施例采设置两个耳板，如图1、2、4、5所示。撑杆5根据节点处撑杆的数量可设置一个或多个，本实施例设置一个，如图1、2、4、5所示。索腔4设置在连续索端主体2上，连续拉索8从其中穿过，索腔大小可根据索直径大小确定。固定压块9与连续索端主体2之间连接用螺栓可设置两个或多个，本实施例设置4个，如图1、3、8所示。固定压块9与连续索端主体2在张拉过程中用螺栓连接但不拧紧，以起到支承连续拉索8的作用。当拉索张拉完毕后，拧紧螺栓规定拉索，则连续拉索8将不能绕滚动轴7滚动。

本发明节点力线对中，各索、杆的合力作用线交于一点，整个节点沿节点轴线对称布置；所述节点轴线为撑杆5与滚动轴7圆心连线，耳板6所连接的间断拉索索力合力作用线在节点所在平面内的投影与节点轴线相重合，同时耳板6所连接的间断拉索轴线延长线与撑杆5延长线交于一点，而该交点则处于环绕节点滚动轴7的连续拉索8所在的水平面内，连续拉索8两端的索力合力作用线亦与节点轴线重合，保证各间断索、撑杆5、以及连续拉索8对节点的合力作用线交于一点且达到平衡。

Claims (6)

1.一种预应力钢结构滚动式张拉索节点，包括：非连续索端主体(1)、连续索端主体(2)、节点腰部(3)、索腔(4)、撑杆(5)、耳板(6)、滚动轴(7)、连续拉索(8)、固定压块(9)；其特征是：所述非连续索端主体(1)与连续索端主体(2)由节点腰部(3)连接成一个整体；所述非连续索端主体(1)上设置有耳板(6)；所述撑杆(5)连接于非连续索端主体(1)上；索腔(4)设在连续索端主体(2)内，所述连续拉索(8)通过索腔(4)穿过连续索端主体(2)环绕于滚动轴(7)上，连续拉索由固定压块(9)固定。

2.根据权利要求1所述的预应力钢结构滚动式张拉索节点，其特征是：非连续索端主体(1)由钢材铸造制成或由钢材焊接制成；连续索端主体(2)由钢材整体铸造制成或由钢材焊接制成；节点腰部(3)由钢材整体铸造制成或由钢材焊接制成或由钢销栓销接制成。

3.根据权利要求1所述的预应力钢结构滚动式张拉索节点，其特征是：耳板(6)焊接于非连续索端主体(1)上或者是耳板(6)与非连续索端主体(1)整体铸造形成。

4.根据权利要求1所述的预应力钢结构滚动式张拉索节点，其特征是：撑杆(5)焊接于非连续索端主体(1)上或者是在非连续索端主体(1)铸造出连接撑杆(5)的端头，端头再与撑杆(5)连接。

5.根据权利要求1所述的预应力钢结构滚动式张拉索节点，其特征是：固定压块(9)由螺栓连接于连续索端主体(2)上。

6.根据权利要求1所述的预应力钢结构滚动式张拉索节点，其特征是：连续拉索(8)由半平行钢丝束、钢绞线、钢丝绳、碳纤维索体、玻璃纤维索体的任意一种制成。

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