CN105089163A - 交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置及紧固张拉方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种紧固装置，尤其涉及一种交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置及紧固张拉方法，属于钢结构领域。包括撑杆连接件，所述的撑杆连接件中设有撑杆端板，所述的撑杆端板的底部与撑杆连接件间设有十字形弧形插板，所述的十字形弧形插板的底部形成内凹状的穿索球腔，所述的撑杆连接件的下端设有一对左右对称的外凹槽，所述的穿索球腔中设有穿索球，所述的穿索球中设有穿索孔道。按以下步骤进行：下弦节点与预应力拉索的安装→预应力索张拉。交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置及紧固张拉方法结构合理，施工精度高，施工成本低，增加钢结构安全性，施工工效高。

Description

交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置及紧固张拉方法

技术领域

本发明涉及一种紧固装置，尤其涉及一种交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置及紧固张拉方法，属于钢结构领域。

背景技术

张弦桁架结构是将上弦刚性受压构件通过撑杆与下弦拉索组合在一起形成自平衡受力体系，是一种大跨度预应力空间结构体系，也是混合结构体系发展中的一个成功的创造。张弦结构作为一种新型的结构形式，今年来在各种大跨结构中得到了越来越广泛的应用，其结构体系由抗弯刚度较大的桁架杆件和高强度拉索组成，适应空间结构大跨度、轻型、受力合理、简洁的发展趋势，提高了桁架结构的整体稳定性，使结构能跨越较大的空间，能充分利用索材的高强抗拉性，调整体系的内力分布，降低内力幅值，从而提高结构的承载能力。桁架结构的拉索沿主结构交叉呈“X”型布置，其中拉索端头位于桁架端部，这样的布置使构件受力更加合理，体系更加简洁、造型更加美观。但同时也带来了一系列问题，在张弦桁架中，下弦的预应力拉索难与竖向撑杆有效的连接并紧固，致使拉索容易偏心，增加摩擦力，预应力损失较大，紧固件受力屈曲，并最终导致预应力施工完成后交叉张弦桁架结构的索、撑杆、桁架构件的实际内力大小及分布与设计不符，这将对整个弦支结构的力学性能产生不利影响。

目前张弦桁架结构预应力施工常用方法有：(1)单向张拉法。(2)双向张拉法。而索与竖向撑杆的之间的几何关系以及两者之间的摩擦性质、张拉顺序等必然影响预应力损失，并最终导致预应力施工完成后张弦桁架结构的索、撑杆、桁架构件的实际内力大小及分布与设计不符，这将对整个张弦桁架结构的力学性能产生不利影响。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种结构紧凑，可以使拉索和撑杆有效连接并使预应强度提升的交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置及紧固张拉方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置，包括撑杆连接件，所述的撑杆连接件中设有撑杆端板，所述的撑杆端板的底部与撑杆连接件间设有十字形弧形插板，所述的十字形弧形插板的底部形成内凹状的穿索球腔，所述的撑杆连接件的下端设有一对左右对称的外凹槽，所述的穿索球腔中设有穿索球，所述的穿索球中设有穿索孔道。

作为优选，所述的撑杆端板的上部设有撑杆十字加劲肋板，所述的撑杆十字加劲肋板和十字形弧形插板分别与撑杆连接件相嵌接，所述的撑杆十字加劲肋板的外壁与和撑杆连接件的外壁、十字形弧形插板的外壁与撑杆连接件的外壁分别呈同一水平面分布，所述的撑杆端板的边缘向撑杆连接件外延伸，所述的撑杆端板的外径大于撑杆连接件的外径。

作为优选，所述的十字形弧形插板包括短弧形插板和长弧形插板，所述的短弧形插板与长弧形插板呈十字状分布，所述的长弧形插板的底部设有内凹状的半圆形凹槽，所述的短弧形插板的底部设有内凹状的弧形凹槽，所述的弧形凹槽的两侧端分别设有向上倾斜的操作斜板，所述的操作斜板与外凹槽呈配接分布，所述的外凹槽呈“∩”形状。

作为优选，所述的穿索球由二个半球组成，二个半球由4个均匀分布的螺栓相紧固，所述的穿索孔道设在二个半球间；所述的撑杆连接件的底部设有封板。

作为优选，所述的外凹槽的直径与穿索孔道的直径相等，所述的穿索孔道的内壁设有拉毛层。

交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置的紧固张拉方法，按以下步骤进行：

(1)、下弦节点与预应力拉索的安装：

①、将撑杆连接件等强焊接于撑杆的下端；

等强焊接：一种焊接方式，各部分焊接的强度相等；

②、运用转盘进行放索，采用移动平车法把拉索由桁架一端向另一端逐渐放开，使拉索保持直线状运移至安装胎架上并平躺，在与撑杆对应位置安装穿索球；

③、采用牵引千斤顶在桁架两端将拉索提升，当拉索预留精确标志接近撑杆连接件的凹槽下端10～30mm时，将一端拉索头就位；

在提升过程中，以1/2跨度处距离为控制目标，开动桁架另一端的油泵，从拉索头一端到另一端逐个将拉索球从下往上嵌入该榀所有与撑杆连接件中的十字弧形插板的下端的半圆形凹槽中，把拉索、拉索球与撑杆连接件固定并定位，将另一端拉索头就位；

索头引入支座，索体卡入紧固装置；

④、待前一榀张拉完成后依次类推完成其他下弦节点与预应力拉索的安装；

(2)、预应力索张拉：

步骤(1)后，对第一榀主桁架进行拉索张拉；

拉索张拉：采取每榀桁架双向同步分级张拉方法，每榀桁架设有四个张拉点，按整个张弦桁架结构从左到右的顺序张拉预应力索，每榀桁架两端预应力索超张拉到105％～108％预应力施工理论值，张拉分三级0％→40％→80％→105％～108％；

每榀桁架：以结构某一主受力体系为一榀桁架；

双向同步分级张拉方法的方法，使预应力索及桁架结构逐步进入受力状态，防止局部构件破坏及结构变形。

作为优选，步骤(2)中，在张拉过程中，考虑到后续主结构檩条、屋面板对结构的影响，索预应力施工控制值比预应力施工理论值超张拉多5％～8％。

有以下效果：

(1)、施工精度高：由于采用了交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置，可以更加简单、准确、有效的进行下弦节点紧固，使在索受力后该紧固装置仍能加紧连续索，不移位，并能防止拉索的偏心，减少张拉力的损失，不会对拉索产生影响、而且美观、防腐效果良好。因此保证了拉索，竖向撑杆等的预应力精度。

(2)、施工成本低：采用的交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置构造简单、易操作，而施工精度高，可避免反复调整索力的时间、人力物力等资源，因此施工成本大幅度降低。

(3)、结构使用安全：由于采用铸钢件进行紧固，其承载力高，且能有效防止在下弦拉索张拉时对紧固件的局部破坏，防止紧固件受力屈曲，增加了结构的安全性。

(4)、施工工效高：交叉张弦桁架结构采用分阶段、分批次、分级两端同时张拉方法施工速度快，方法简单易行，成效明显。

本发明提供交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置及紧固张拉方法，结构合理，施工精度高，施工成本低，增加钢结构安全性，施工工效高。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明的左视结构示意图；

图4是本发明的右视结构示意图；

图5是本发明中穿索球的结构示意图；

图6是本发明的张拉单元的结构示意图；

图7是本发明的张拉流程Ⅰ的结构示意图；

图8是本发明的张拉流程Ⅱ的结构示意图；

图9是本发明的张拉流程Ⅲ的结构示意图；

图10是本发明的张拉流程Ⅳ的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，一种交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置，包括撑杆连接件1，所述的撑杆连接件1中设有撑杆端板2，所述的撑杆端板2的底部与撑杆连接件1间设有十字形弧形插板3，所述的十字形弧形插板3的底部形成内凹状的穿索球腔4，所述的撑杆连接件1的下端设有一对左右对称的外凹槽5，所述的穿索球腔4中设有穿索球6，所述的穿索球6中设有穿索孔道7。

所述的撑杆端板2的上部设有撑杆十字加劲肋板8，所述的撑杆十字加劲肋板8和十字形弧形插板3分别与撑杆连接件1相嵌接，所述的撑杆十字加劲肋板8的外壁与和撑杆连接件1的外壁、十字形弧形插板3的外壁与撑杆连接件1的外壁分别呈同一水平面分布，所述的撑杆端板2的边缘向撑杆连接件1外延伸，所述的撑杆端板2的外径大于撑杆连接件1的外径。

所述的十字形弧形插板3包括短弧形插板9和长弧形插板10，所述的短弧形插板9与长弧形插板10呈十字状分布，所述的长弧形插板10的底部设有内凹状的半圆形凹槽11，所述的短弧形插板9的底部设有内凹状的弧形凹槽12，所述的弧形凹槽12的两侧端分别设有向上倾斜的操作斜板13，所述的操作斜板13与外凹槽5呈配接分布，所述的外凹槽5呈“∩”形状。

所述的穿索球6由二个半球组成，二个半球由4个均匀分布的螺栓14相紧固，所述的穿索孔道7设在二个半球间；所述的撑杆连接件1的底部设有封板15。

所述的外凹槽5的直径与穿索孔道7的直径相等，所述的穿索孔道7的内壁设有拉毛层。

交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置的紧固张拉方法，按以下步骤进行：

(1)、下弦节点与预应力拉索的安装：

①、将撑杆连接件等强焊接于撑杆的下端；

等强焊接：一种焊接方式，各部分焊接的强度相等；

②、运用转盘进行放索，采用移动平车法把拉索由桁架一端向另一端逐渐放开，使拉索保持直线状运移至安装胎架上并平躺，在与撑杆对应位置安装穿索球；

③、采用牵引千斤顶在桁架两端将拉索提升，当拉索预留精确标志接近撑杆连接件的凹槽下端10～30mm时，将一端拉索头就位；

在提升过程中，以1/2跨度处距离为控制目标，开动桁架另一端的油泵，从拉索头一端到另一端逐个将拉索球从下往上嵌入该榀所有与撑杆连接件中的十字弧形插板的下端的半圆形凹槽中，把拉索、拉索球与撑杆连接件固定并定位，将另一端拉索头就位；

索头引入支座，索体卡入紧固装置；

④、待前一榀张拉完成后依次类推完成其他下弦节点与预应力拉索的安装；

(2)、预应力索张拉：

步骤(1)后，对第一榀主桁架进行拉索张拉；

拉索张拉：采取每榀桁架双向同步分级张拉方法，每榀桁架设有四个张拉点，按整个张弦桁架结构从左到右的顺序张拉预应力索，每榀桁架两端预应力索超张拉到105％～108％预应力施工理论值，张拉分三级0％→40％→80％→105％～108％；

每榀桁架：以结构某一主受力体系为一榀桁架；

双向同步分级张拉方法的方法，使预应力索及桁架结构逐步进入受力状态，防止局部构件破坏及结构变形。

步骤(2)中，在张拉过程中，考虑到后续主结构檩条、屋面板对结构的影响，索预应力施工控制值比预应力施工理论值超张拉多5％～8％。

Claims (7)

1.一种交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置，其特征在于：包括撑杆连接件(1)，所述的撑杆连接件(1)中设有撑杆端板(2)，所述的撑杆端板(2)的底部与撑杆连接件(1)间设有十字形弧形插板(3)，所述的十字形弧形插板(3)的底部形成内凹状的穿索球腔(4)，所述的撑杆连接件(1)的下端设有一对左右对称的外凹槽(5)，所述的穿索球腔(4)中设有穿索球(6)，所述的穿索球(6)中设有穿索孔道(7)。

2.根据权利要求1所述的交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置，其特征在于：所述的撑杆端板(2)的上部设有撑杆十字加劲肋板(8)，所述的撑杆十字加劲肋板(8)和十字形弧形插板(3)分别与撑杆连接件(1)相嵌接，所述的撑杆十字加劲肋板(8)的外壁与和撑杆连接件(1)的外壁、十字形弧形插板(3)的外壁与撑杆连接件(1)的外壁分别呈同一水平面分布，所述的撑杆端板(2)的边缘向撑杆连接件(1)外延伸，所述的撑杆端板(2)的外径大于撑杆连接件(1)的外径。

3.根据权利要求1或2所述的交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置，其特征在于：所述的十字形弧形插板(3)包括短弧形插板(9)和长弧形插板(10)，所述的短弧形插板(9)与长弧形插板(10)呈十字状分布，所述的长弧形插板(10)的底部设有内凹状的半圆形凹槽(11)，所述的短弧形插板(9)的底部设有内凹状的弧形凹槽(12)，所述的弧形凹槽(12)的两侧端分别设有向上倾斜的操作斜板(13)，所述的操作斜板(13)与外凹槽(5)呈配接分布，所述的外凹槽(5)呈“∩”形状。

4.根据权利要求1或2所述的交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置，其特征在于：所述的穿索球(6)由二个半球组成，二个半球由4个均匀分布的螺栓(14)相紧固，所述的穿索孔道(7)设在二个半球间；所述的撑杆连接件(1)的底部设有封板(15)。

5.根据权利要求1或2所述的交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置，其特征在于：所述的外凹槽(5)的直径与穿索孔道(7)的直径相等，所述的穿索孔道(7)的内壁设有拉毛层。

6.采用权利要求1或2所述的交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置的紧固张拉方法，其特征在于按以下步骤进行：

(1)、下弦节点与预应力拉索的安装：

①、将撑杆连接件等强焊接于撑杆的下端；

等强焊接：一种焊接方式，各部分焊接的强度相等；

②、运用转盘进行放索，采用移动平车法把拉索由桁架一端向另一端逐渐放开，使拉索保持直线状运移至安装胎架上并平躺，在与撑杆对应位置安装穿索球；

③、采用牵引千斤顶在桁架两端将拉索提升，当拉索预留精确标志接近撑杆连接件的凹槽下端10～30mm时，将一端拉索头就位；

在提升过程中，以1/2跨度处距离为控制目标，开动桁架另一端的油泵，从拉索头一端到另一端逐个将拉索球从下往上嵌入该榀所有与撑杆连接件中的十字弧形插板的下端的半圆形凹槽中，把拉索、拉索球与撑杆连接件固定并定位，将另一端拉索头就位；

索头引入支座，索体卡入紧固装置；

④、待前一榀张拉完成后依次类推完成其他下弦节点与预应力拉索的安装；

(2)、预应力索张拉：

步骤(1)后，对第一榀主桁架进行拉索张拉；

拉索张拉：采取每榀桁架双向同步分级张拉方法，每榀桁架设有四个张拉点，按整个张弦桁架结构从左到右的顺序张拉预应力索，每榀桁架两端预应力索超张拉到105％～108％预应力施工理论值，张拉分三级0％→40％→80％→105％～108％；

每榀桁架：以结构某一主受力体系为一榀桁架；

双向同步分级张拉方法的方法，使预应力索及桁架结构逐步进入受力状态，防止局部构件破坏及结构变形。

7.采用权利要求6所述的交叉张弦桁架结构的下弦节点紧固装置的紧固张拉方法，其特征在于：步骤(2)中，在张拉过程中，考虑到后续主结构檩条、屋面板对结构的影响，索预应力施工控制值比预应力施工理论值超张拉多5％～8％。