CN102108748B - 四边形环索弦支结构及施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种四边形环索弦支结构，多个弧形钢梁经横向上的网络梁连接构成弧形伞面，在伞面的四个端上分别连接有钢斜柱(8)，钢斜柱(8)安装在钢柱(7)上；四个钢撑杆(1)的上端分别连接在弧形伞面上，其下端经钢环索(3)连接形成四边形，四个钢撑杆(1)的下端还经钢棒拉杆(4)分别连接在四个钢斜柱(8)上的连接耳板(5)上。本发明具有外形美观，施工成本低的优点，它主要应用于公共、民用建筑施工技术领域。
Description
技术领域
本发明属于公共、民用建筑施工技术领域，特别是涉及一种多连跨无站台柱雨棚四边形环索弦支结构及施工工艺。
背景技术
近年来，随着国家铁路建设市场的不断扩大和新客站施工技术水平的不断提高，钢结构在建筑领域的应用深入，钢结构正朝着外形独特求新、结构简洁轻便、大空间大跨度的方向发展。雨棚钢结构形式逐步由单一的管桁架结构向刚柔结合的张弦结构组合体发展。
发明内容
本发明的主要目的是针对上述问题，提供一种外形美观的多连跨无站台柱雨棚四边形环索弦支结构。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种四边形环索弦支结构，多个弧形钢梁经横向上的网络梁连接构成弧形伞面，在弧形伞面的四个端上分别连接有钢斜柱，钢斜柱安装在钢柱上；四个钢撑杆的上端分别连接在弧形伞面上，其下端经钢环索连接形成四边形，四个钢撑杆的下端还经钢拉棒分别连接在四个钢斜柱上的连接耳板上。
所述钢撑杆的下端经钢索夹连接钢环索。
本发明另一目的是提供一种施工成本低的多连跨无站台柱雨棚四边形环索弦支结构施工工艺。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种四边形环索弦支结构施工工艺，四边形环索弦支结构先施工钢柱、钢斜柱及网络梁，然后安装钢撑杆、钢环索及钢拉棒，最后按顺序进行钢拉棒分级分批施工张拉。
四边形环索弦支结构张拉以柱上、柱间为单元进行张拉，先进行柱上单元张拉(即对一个四边形环索弦支结构上的四个钢拉棒进行张拉)，然后进行柱间单元(即对相邻四边形环索弦支结构之间连接的钢拉棒进行张拉)张拉，最后张拉搭接单元(即对相邻四边形环索弦支结构之间连接的钢拉棒进行张拉，此时的钢拉棒的两头下方有柱子)。
所述环索弦支结构张拉施工工艺流程为：张拉前准备→焊接临时张拉焊板→安装张拉工装→在工装与上节点间穿入钢绞线→安装千斤顶→施加预紧力→检查并调整安装位置、记录初始值→与张拉同时拧紧拉杆→与设计拉力值校核→观测环索结构单元形状、检验合格，拆除千斤顶工装系统，进入下一根拉索的张拉周期。
所述环索弦支结构张拉施工工艺中张拉阶段共分6级，分别为20％、30％、40％、60％、80％、100％张拉进行、缓慢加载。
所述环索弦支结构张拉施工工艺流程为：
1)区分柱上四边形环索单元(柱上单元)与柱间四边形环索单元(柱间单元)；
2)先张拉柱上四边形环索单元，后张拉柱间四边形环索单元；
3)张拉柱上单元钢棒时每批次选取基本对称的四个单元同时张拉，先张拉结构跨中区域单元，后张拉结构边缘区域单元；各单元钢棒的张拉初始预应力度控制为0.12-0.15；
4)张拉柱间单元钢棒时也采用对称张拉方式，先张拉结构跨中区域单元钢棒，后张拉结构边缘区域单元钢棒；先张拉长跨向柱间单元，各单元钢棒的张拉初始预应力度控制在0.11-0.13范围内。
5)张拉短跨向柱间单元，各单元钢棒的张拉初始预应力度控制为0.145-0.15。
本发明涉及一种新型环索弦支“伞状”结构外形控制技术，具体环索弦支结构的多连跨建筑结构包括钢柱、钢斜柱、弧形钢梁、活动连接耳板、钢环索、钢撑杆、钢拉杆组成，在有效的减少结构用钢量的情况下，由多个伞状结构通过连杆及拉索连接成整体，每个伞状结构由撑杆及拉索拉结形成一个独立的伞形单元，通过调整张拉产生预应力增强建筑结构的刚度，能有效提升建筑结构的稳定性和承载力，加大建筑结构的跨度和使用空间，具有结构轻便，外形美观、节能环保等特点。环索弦支结构是基于张拉整体和单层球面网壳的一种新型空间结构体系。
通过对环索弦支结构体系的构成、受力特点、现状研究及工程施工过程监测等研究，并与设计参数及等比例模型试验数据的不断对比，得出了此类结构体系的施工技术要领，为今后同类施工技术提供宝贵依据。多连跨无站台柱雨棚四边形环索弦支体系结构形式新颖、外形美观、材料用量少，在大跨度结构中应用具有较好的社会及经济效益
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
多连跨无站台柱雨棚张拉屋盖体系具有外形美观，材料用量小的特点，通过本工程的实施，改进和完善多连跨无站台柱雨棚张拉屋盖的设计，推广应用于各大空间大跨度的结构体系之中。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图1中，1为钢撑杆，2为钢索夹，3为钢环索，4为钢拉棒，5为连接耳板，6为弧形钢梁，7为钢柱，8为钢斜柱。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述。
但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。
如图1所示，一种四边形环索弦支结构，多个弧形钢梁6经横向上的网络梁连接构成弧形伞面，在弧形伞面的四个端上分别连接有钢斜柱8，钢斜柱8安装在钢柱7上；四个钢撑杆1的上端分别连接在弧形伞面上，其下端经钢环索3连接形成四边形，四个钢撑杆1的下端还经钢拉棒4分别连接在四个钢斜柱8上的连接耳板5上。所述钢撑杆1的下端经钢索夹2连接钢环索3。
1、四边形环索弦支结构施工步骤为：先施工钢柱、钢斜柱及网络梁，然后安装钢撑杆、钢环索及钢拉棒，最后按顺序对各跨钢拉棒进行分级分批施工张拉；
2、四边形环索弦支体系张拉以柱上、柱间为单元进行张拉，根据设计要求，确定张拉顺序。先进行柱上单元张拉，然后进行柱间单元张拉，最后张拉搭接单元。本工程中一次最多拉杆同时张拉数量达32根，需同时采用32套工装系统进行拉杆的张拉。
3、环索弦支体系张拉施工工艺流程及施工技术
(1)环索弦支体系张拉施工工艺流程：张拉前准备→焊接临时张拉焊板→安装张拉工装→在工装与上节点间穿入钢绞线→安装千斤顶→施加预紧力(约10％张拉力)→检查并调整安装位置、记录初始值→与张拉同时拧紧拉杆→与设计拉力值校核→观测环索结构单元形状(若不满足形状要求，则反复调试)检验合格，拆除千斤顶工装系统，进入下一根拉索的张拉周期。张拉阶段共分6级(20％、30％、40％、60％、80％、100％)张拉进行、缓慢加载，保证张拉位移与调节套筒旋转跟进同时进行。
(2)环索弦支体系施工技术：
1)区分柱上四边形环索单元(四叉斜柱正上方的单元)与柱间四边形环索单元(非四叉斜柱正上方的单元)。
2)先张拉柱上四边形环索单元，后张拉柱间四边形环索单元；
3)张拉柱上单元钢棒时每批次选取基本对称的四个单元同时张拉，先张拉结构跨中区域单元，后张拉结构边缘区域单元；各单元钢棒的张拉初始预应力度控制为0.14左右；
4)张拉柱间单元钢棒时也采用对称张拉方式，先张拉结构跨中区域单元钢棒，后张拉结构边缘区域单元钢棒；先张拉长跨向柱间单元，各单元钢棒的张拉初始预应力度控制在0.11-0.13范围内。
5)张拉短跨向柱间单元，各单元钢棒的张拉初始预应力度控制为0.145-0.15。
4、分级分批张拉控制技术
(1)尽量减小相近的四边形环索单元间相互影响；每批次张拉分级反复直至稳定，各批次张拉均拟为一次张拉；全部张拉完成后，钢棒、索以及整体结构的内力和变形分布均匀，与原整体结构一次张拉的弹性分析结果基本相近；
(2)每批次同时张拉的单元数量，应依现场实际施工设备及工作条件确定；建议每批次同时张拉4个四边形环索单元，即同时张拉16根钢棒拉杆；
(3)验算结果表明结构变形分布均匀，杆件内力始终在设计控制范围内小幅度变化，而且施工过程中及后期的使用阶段，结构均能满足设计和规范要求。总的来说，该张拉施工方案可行的，能保证结构安全的；
(4)各步骤张拉原则上应为一次张拉成形，每步施加的张拉力大小以本报告表1为基准控制，可根据计算结果的偏差(幅度均小于10％)，进行5％左右的微调；
(5)在条件许可的情况下，同时同步监测控制撑杆下端索夹节点处的位移变化；
(6)本环索弦支结构张拉前空间性可变性很强，对钢结构制作和安装以及预应力张拉施工要求很高。
钢结构：20个耳板应安装精确；东西方向边跨悬挑端竖向挠度变形相对较大，施工时注意按设计要求预起拱。
预应力张拉：应保证基本同步缓慢张拉，测量监控索体、钢拉杆及撑杆位移值，调整弦支体系线性。
Claims (4)
1.一种四边形环索弦支结构，其特征在于：多个弧形钢梁（6）经横向上的网络梁连接构成弧形伞面，在弧形伞面的四个端上分别连接有钢斜柱（8），钢斜柱（8）安装在钢柱（7）上；四个钢撑杆（1）的上端分别连接在弧形伞面上，其下端经钢环索（3）连接形成四边形，四个钢撑杆（1）的下端还经钢拉棒（4）分别连接在四个钢斜柱（8）上的连接耳板（5）上。
2.根据权利要求1所述的四边形环索弦支结构，其特征在于：所述钢撑杆（1）的下端经钢索夹（2）连接钢环索（3）。
3.一种如权利要求1所述的四边形环索弦支结构的施工工艺，其特征在于：四边形环索弦支结构先施工钢柱、钢斜柱及网络梁，然后安装钢撑杆、钢环索及钢拉棒，最后按顺序进行钢拉棒分级分批施工张拉；四边形环索弦支结构先进行柱上单元张拉，然后进行柱间单元张拉，最后张拉搭接单元；所述环索弦支结构张拉施工工艺流程为：张拉前准备→焊接临时张拉焊板→安装张拉工装→在工装与上节点间穿入钢绞线→安装千斤顶→施加预紧力→检查并调整安装位置、记录初始值→与张拉同时拧紧拉杆→与设计拉力值校核→观测环索结构单元形状、检验合格，拆除千斤顶工装系统，进入下一根拉索的张拉周期。
4.根据权利要求3所述的四边形环索弦支结构的施工工艺，其特征在于：所述环索弦支结构张拉施工工艺中张拉阶段共分为6级，分别为20%、30%、40%、60%、80%、100%张拉进行、缓慢加载。
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