CN105569187A - 一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，包括一组平行排布的单元梁和相邻单元梁之间垂直分布的檩条；所述单元梁包括张弦梁和位于其下部的拉索；所述张弦梁与拉索之间设有多根撑杆；所述撑杆的上端通过销轴与张弦梁固定连接，下端通过铸钢件索具与拉索固定连接；所述单元梁两端底部设有球形钢支座；所述撑杆与对应的檩条之间设有斜拉索；所述屋面张弦梁之间设有屋面交叉支撑。本发明所述的张弦梁屋盖其结构设计合理，采用铸钢件索具固定拉索防止滑移现象的发生，同时本发明还提供一种安装方法，采用斜拉索和屋面交叉支撑进而保证了整个结构的稳定性；所述的分段安装方法，合理有效，保证了整个结构的顺利施工。

Description

一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖及其施工方法

技术领域

本发明涉及钢结构建筑技术领域，具体为一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖及其施工方法。

背景技术

目前，钢结构在土木工程建筑技术领域的应用越来越广泛。但随着大跨度的屋面结构被越来越多应用，由于其自重的急剧加大，整体结构面临使用功能、设计合理性及经济指标相互制约的矛盾，为了满足结构的使用功能，同时减小结构自重、改善结构刚度，配有拉索的预应力张弦梁结构越来越多的应用于大型的钢结构建筑中。通过预应力的拉索与撑杆的布置，大跨度的空间钢结构的承载力和刚度都有了很大的改善。张弦梁结构按受力可以分为平面张弦梁结构和空间张弦梁结构；平面张弦梁结构是指其结构构件位于同一平面内，且以平面内受力为主的张弦梁结构。平面张弦梁结构根据上弦构件的形状可以分为三种基本形式：直线型张弦梁、拱形张弦梁、人字型张弦梁结构。

对于反拱型张弦梁，其张弦梁主梁为下凹布置，拉索大多采用耳板轴销连接的方式与主梁固定连接，由于其拉索需要弯曲的角度比较大，需要克服的屈服强度也就相对的较大，因此给拉索的安装造成较大的困难；同时由于反拱型的设计造成拉索和撑杆的夹角比较大，容易造成相对滑移，因此如何更好地保证固定问题示有待解决的问题。另外，因为反拱张弦梁的整体跨度较大，屋盖结构重量比较大，采用传统的吊装方式无法满足施工要求，同时也很难保证加工精度。

发明内容

发明的目的：为了克服以上不足，本发明公开一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，具有结构设计合理、稳固，并且能够保证在整体张拉的过程中不会出现滑移的现象，即使在大跨度承载条件下，也能保证结构的稳定牢固。

技术方案：为了实现以上目的，本发明公开了一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，包括一组平行排布的单元梁和相邻单元梁之间垂直分布的檩条；所述一组单元梁两端设有管桁架；所述单元梁包括张弦梁和位于其下部的拉索；所述张弦梁与拉索之间设有多根撑杆；所述撑杆的上端通过销轴与张弦梁固定连接，下端通过铸钢件索具与拉索固定连接；所述拉索两端通过O型索头与张弦梁铰接固定；所述单元梁两端底部设有球形钢支座；所述撑杆与对应的檩条之间设有斜拉索；所述屋面张弦梁之间设有屋面交叉支撑。

本发明所述的反拱张弦梁，其撑杆与张弦梁之间采用轴销固定连接，使得在拉索张拉的过程过不会因为受力过大，导致彼此之间的内应力过大，因此断裂的现象；同时撑杆通过铸钢件锁具与拉索固定连接，使得在较大的夹角下也不会产生滑移的现象，保证了结构的稳定；另外O型索头的使用，使得拉锁的张拉过程更加的方便快捷。

进一步的，上述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，每榀单元梁中所述球形钢支座设有3个，分别于底部的对应的钢管柱固定连接。

进一步的，上述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，所述的张弦梁采用箱型钢梁分段拼装而成。

进一步的，上述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，所述的每榀张弦梁中拉索设有两根；所述拉索采用直径为95mm～100mm的高钒镀层拉索加工制得。高钒索具有很好的刚度、韧性和耐磨性，保证拉索在巨大的张力作用下不会出现断裂现象，保证结构的稳定。

进一步的，上述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，所述的屋面交叉支撑交叉穿过檩条，并通过轴销与张弦梁固定连接。屋面交叉支撑保证了单元梁和檩条之间的连接牢固，相当于加强筋的作用，能够保证整个屋盖结构的一体性。

进一步的，上述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，所述的檩条采用H型钢加工制得。

同时，本发明还提供一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖的安装方法，具体包括如下步骤：

1）根据具体的设计要求，进行屋盖的有限元分析、张拉力计算及仿真模拟；

2）搭设现场拼装胎架及支撑塔架，利用塔吊安装最内侧管桁架及两侧的钢管柱；

3）搭设门式格构式临时胎架，并在其上面分段拼装第一榀张弦梁，然后安装撑杆及拉索，并安装檩条、张拉斜拉索；

4）按照步骤3）依次完成第二榀、第三榀单元梁以及彼此之间檩条的安装；

5）安装第四榀单元梁，同时张拉第一榀单元梁，使其脱离临时支撑胎架；

6）安装第五榀单元梁，同时张拉第二榀单元梁，使其脱离临时支撑胎架；

7）依照上述步骤，完成所有单元梁的安装，同时利用塔吊将最外侧一榀管桁架吊装完成；

8）沿安装顺序的反方向依次张拉拉索到100%预紧，并安装屋面交叉支撑，进而完成所述张弦梁屋盖的安装。

进一步的，上述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖的安装方法，所述的管桁架的安装工艺流程为：桁架分段拼装胎架制作；管桁架主弦杆定位；桁架竖向腹杆定位；桁架水平腹杆及斜腹杆定位安装；杆件焊接及检测；焊后校正；分段涂装。

进一步的，上述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖的安装方法，所述的单元梁分段安装前，先对临时支撑胎架支撑模板标高进行复测，满足安装精度要求后方可进行吊装；为确保张弦梁分段的稳定，当分段定位后，尽快进行分段间焊缝的定位焊焊接，并在分段两端各安装一根屋盖次梁，与前一榀已安装完成的张弦梁尽快形成稳定体系，确保施工安全。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明的所述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖及其施工方法，所述的张弦梁屋盖其结构设计合理，撑杆通过钢铸件索具保证了拉索在张拉的过程中不会导致彼此之间出现滑移现象，同时拉索两端通过O型索头与张弦梁固定连接，由于反拱张弦梁的主梁撑下凹状态，拉索承受的张力较大，因此O型索头能够使得拉锁的张拉更加的方便快捷；再者，撑杆通过斜拉索与两侧的檩条项链，防止张弦梁由于受到内部的应力作用出现侧面倾斜的现象。另外，本发明所述的安装方法，将所述的单元梁采用分段拼装的方法，简化了整体的结构，使得安装更加的有序快捷；同时，在完成前四榀单元梁的安装之后，进行第一榀单元梁的张拉预紧，保证了整个结构之间的结构统一，使得彼此之间的对接误差减小。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明所述的张弦梁与拉索的局部连接示意图；

图3为本发明所述的撑杆与张弦梁上部连接示意图；

图4为本发明所述的撑杆与张弦梁下部连接示意图；

图5为本发明所述的撑干与张弦梁局部连接的侧视图；

图6为本发明所述的球形钢支座局部示意图；

图中：1-张弦梁、2-拉索、3-撑杆、4-球形钢支座、5-钢铸件索具、6-O型索头、7-斜拉索、8-屋面交叉支撑、9-檩条、10-管桁架。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明具体实施方式进行详细的描述。

实施例

如图1～6所示的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，包括一组平行排布的单元梁和相邻单元梁之间垂直分布的檩条9；所述一组单元梁两端设有管桁架10；所述单元梁包括张弦梁1和位于其下部的拉索2，其中张弦梁1采用箱型钢梁分段焊接而成，拉索2采用直径为95mm～100mm的高钒镀层拉索加工制得；所述张弦梁1与拉索2之间设有多根撑杆3；如图2、图3所示的撑杆3的上端通过销轴与张弦梁1固定连接，下端通过铸钢件索具5与拉索2固定连接，其中拉索2设置有两根，分别穿过钢铸件索具5中的两条通孔，两边依靠钢铸件索具5进行加紧，防止出现滑移现象，保证结构的牢固。另外拉索2两端通过O型索头6与张弦梁1铰接固定，其中O型索头外接连接耳板，连接耳板通过轴销与张弦梁1的两端铰接；所述单元梁两端底部设有球形钢支座4，球形钢支座具有抗震的作用，球形钢支座4设置有3个，分别于底部的对应的钢管柱固定连接；所述撑杆3与对应的檩条9之间设有斜拉索7；所述屋面张弦梁1之间设有屋面交叉支撑8，屋面交叉支撑8交叉穿过檩条9，并通过轴销与张弦梁1固定连接，其均匀安装在整个屋盖结构的四周，以及整个屋面结构最中间的两榀张弦梁1之间，进一步保证整个屋盖的结构稳定性，提高其抗风能力。

另外，上述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖的安装方法，具体包括如下步骤：

1）根据具体的设计要求，进行屋盖的有限元分析、张拉力计算及仿真模拟；

2）搭设现场拼装胎架及支撑塔架，利用塔吊安装最内侧管桁架10及两侧的钢管柱；

3）搭设门式格构式临时胎架，并在其上面分段拼装第一榀张弦梁1，然后安装撑杆3及拉索2，并安装檩条9、张拉斜拉索7；

4）按照步骤3）依次完成第二榀、第三榀单元梁以及彼此之间檩条9的安装；

5）安装第四榀单元梁，同时张拉第一榀单元梁，使其脱离临时支撑胎架；

6）安装第五榀单元梁，同时张拉第二榀单元梁，使其脱离临时支撑胎架；

7）依照上述步骤，完成所有单元梁的安装，同时利用塔吊将最外侧一榀管桁架10吊装完成；

8）沿安装顺序的反方向依次张拉拉索到100%预紧，并安装屋面交叉支撑8，进而完成所述张弦梁屋盖的安装。

优选的，管桁架10的安装工艺流程为：桁架分段拼装胎架制作；管桁架主弦杆定位；桁架竖向腹杆定位；桁架水平腹杆及斜腹杆定位安装；杆件焊接及检测；焊后校正；分段涂装。

优选的，其单元梁分段安装前，先对临时支撑胎架支撑模板标高进行复测，满足安装精度要求后方可进行吊装；为确保张弦梁分段的稳定，当分段定位后，尽快进行分段间焊缝的定位焊焊接，并在分段两端各安装一根屋盖次梁，与前一榀已安装完成的张弦梁尽快形成稳定体系，确保施工安全。

优选的，每榀张弦梁有2根拉索，拉索为单端调节拉索，因此对于同一榀张弦梁的两根拉索利用一套工装同时进行张拉。首先根据设计单位提供的拉索预应力值，进行施工仿真计算，斜拉索张拉力最大约25T，屋面稳定索拉力约10T，索头形式为U型索头。张拉过程中1台油泵带2个25t千斤顶同时工作。钢拉杆设置有连接套筒，张拉时采用对套筒施加预应力达到对拉杆施加预应力的目的。对钢拉杆进行张拉时采用2个25T千斤顶进行张拉，通过工装对调节套筒两端的碗扣施加压力，在调节套筒卸载以后即可通过旋转调节套筒调节拉杆的长度，在千斤顶卸载以后即可实现对钢拉杆施加预应力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，其特征在于：包括：一组平行排布的单元梁和相邻单元梁之间垂直分布的檩条（9）；所述一组单元梁两端设有管桁架（10）；所述单元梁包括张弦梁（1）和位于其下部的拉索（2）；所述张弦梁（1）与拉索（2）之间设有多根撑杆（3）；所述撑杆（3）的上端通过销轴与张弦梁（1）固定连接，下端通过铸钢件索具（5）与拉索（2）固定连接；所述拉索（2）两端通过O型索头（6）与张弦梁（1）铰接固定；所述单元梁两端底部设有球形钢支座（4）；所述撑杆（3）与对应的檩条（9）之间设有斜拉索（7）；所述屋面张弦梁（1）之间设有屋面交叉支撑（8）。

2.根据权利要求1所述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，其特征在于：每榀单元梁中所述球形钢支座（4）设有3个，分别于底部的对应的钢管柱固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，其特征在于：所述张弦梁（1）采用箱型钢梁分段拼装而成。

4.根据权利要求1所述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，其特征在于：所述每榀张弦梁（1）中拉索（2）设有两根；所述拉索（2）采用直径为95mm～100mm的高钒镀层拉索加工制得。

5.根据权利要求1所述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，其特征在于：所述屋面交叉支撑（8）交叉穿过檩条（9），并通过轴销与张弦梁（1）固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，其特征在于：所述檩条（9）采用H型钢加工制得。

7.一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖的安装方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）根据具体的设计要求，进行屋盖的有限元分析、张拉力计算及仿真模拟；

2）搭设现场拼装胎架及支撑塔架，利用塔吊安装最内侧管桁架（10）及两侧的钢管柱；

3）搭设门式格构式临时胎架，并在其上面分段拼装第一榀张弦梁（1），然后安装撑杆（3）及拉索（2），并安装檩条（9）、张拉斜拉索（7）；

4）按照步骤3）依次完成第二榀、第三榀单元梁以及彼此之间檩条（9）的安装；

5）安装第四榀单元梁，同时张拉第一榀单元梁，使其脱离临时支撑胎架；

6）安装第五榀单元梁，同时张拉第二榀单元梁，使其脱离临时支撑胎架；

7）依照上述步骤，完成所有单元梁的安装，同时利用塔吊将最外侧一榀管桁架（10）吊装完成；

8）沿安装顺序的反方向依次张拉拉索到100%预紧，并安装屋面交叉支撑（8），进而完成所述张弦梁屋盖的安装。

8.根据权利要求7所述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖的安装方法，其特征在于：所述管桁架（10）的安装工艺流程为：桁架分段拼装胎架制作；管桁架主弦杆定位；桁架竖向腹杆定位；桁架水平腹杆及斜腹杆定位安装；杆件焊接及检测；焊后校正；分段涂装。

9.根据权利要求7所述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖的安装方法，其特征在于：所述单元梁分段安装前，先对临时支撑胎架支撑模板标高进行复测，满足安装精度要求后方可进行吊装；为确保张弦梁分段的稳定，当分段定位后，尽快进行分段间焊缝的定位焊焊接，并在分段两端各安装一根屋盖次梁，与前一榀已安装完成的张弦梁尽快形成稳定体系，确保施工安全。