CN105625576A - 串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系 - Google Patents

串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系 Download PDF

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Abstract

本发明提供的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，具有这样的特征，包括：复数个L型钢拱梁，依次连接，顶部端点与位于其上方的相邻L型钢拱梁的底部端点连接；拱内支撑，设置在L型钢拱梁内侧，连接L型钢拱梁的顶部端点与底边中部；拱背支撑，设置在L型钢拱梁的背侧，连接L型钢拱梁的拐点以及上方相邻L型钢拱梁的底边中部；受力索，与各L型钢拱梁的底部端点依次连接，顶端可与最上方的L型钢拱梁的顶部端点连接；稳定索，与最下方的L型钢拱梁以上的各L型钢拱梁拐点处的外侧依次连接；复数个支座立柱，顶端与最下方的L型钢拱梁的底边相连接；以及基座，与支座立柱的底端相连接，其中，受力索的底端以及稳定索的底端固定于支座立柱或基座。

Description

串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系
技术领域
本发明涉及一种建筑工程中的预应力钢结构悬臂体系，特别涉及一种串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系。
背景技术
长悬臂或重载的悬挑结构为满足自身承载能力以及正常使用的要求，其悬挑长度与截面高度受到限制。
常规的梁式、桁架式悬臂钢结构，由于材料强度及截面高度的限制，当用于长悬臂以及重载结构时，如果其悬挑长度超过一定量值，结构就难以满足承载能力以及变形方面的要求。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种承载能力高，变形小，轻巧美观的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系。
本发明提供的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，具有这样的特征，包括：复数个L型钢拱梁，依次连接，顶部端点与位于其上方的相邻L型钢拱梁的底部端点连接；拱内支撑，设置在L型钢拱梁内侧，连接L型钢拱梁的顶部端点与底边中部；拱背支撑，设置在L型钢拱梁的背侧，连接L型钢拱梁的拐点以及上方相邻L型钢拱梁的底边中部；受力索，与各L型钢拱梁的底部端点依次连接，顶端可与最上方的L型钢拱梁的顶部端点连接；稳定索，与最下方的L型钢拱梁以上的各L型钢拱梁拐点处的外侧依次连接；复数个支座立柱，顶端与最下方的L型钢拱梁的底边相连接；以及基座，与支座立柱的底端相连接，其中，受力索的底端以及稳定索的底端固定于支座立柱或基座。
本发明提供的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，还具有这样的特征，包括：附加拱背支撑，设置在最下方的L型钢拱梁的拐点以及其上方相邻L型钢拱梁的拐点之间。
本发明提供的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，还具有这样的特征，包括：支座斜撑，设置在相邻的两个支座立柱之间。
本发明提供的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，还具有这样的特征，包括：支座剪力墙，设置在相邻的两个支座立柱、最下方的L型钢拱梁的底边以及基座围成的范围内。
本发明提供的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，还具有这样的特征，包括：受力索支座，设置在基座顶面或靠近受力索一侧的支座立柱底部，与受力索的底端相连接；以及稳定索支座，设置在基座顶面或靠近稳定索一侧的支座立柱底部，与稳定索的底端相连接。
本发明提供的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，还具有这样的特征：其中，L型钢拱梁采用H型截面、箱型截面等梁式构件或桁架式构件。
本发明提供的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，还具有这样的特征：其中，L型钢拱梁之间可以采用铰接方式连接，也可以采用刚接方式连接，或采用安装过程中铰接、安装就位后刚接的方式连接。
本发明提供的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，还具有这样的特征：其中，受力索和稳定索采用预应力拉索或预应力钢棒。
本发明提供的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，还具有这样的特征：其中，受力索支座和稳定索支座采用钢构件，受力索支座和稳定索支座可通过焊接或螺栓连接等方式直接连接在采用钢结构的基座或支座立柱。
本发明提供的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，还具有这样的特征：其中，受力索支座和稳定索支座采用钢构件，受力索支座和稳定索支座可通过预埋的方式或与预埋件相连的方式连接在采用混凝土结构的基座或支座立柱。
发明作用和效果
根据本发明所涉及的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，采用一种独特的结构形式，将预应力引入钢悬臂结构；通过高强度的预应力拉索有效提高了结构的承载能力和刚度；同时,该结构体系的构成方式为实现工厂预制、现场组装的高效施工方法提供了可能，使串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系的制作在一定程度上具备了工业化生产的特点，有利于降低成本，提高效率，从而使采用这种新型钢结构悬臂体系的结构具有造型轻巧美观、施工过程便捷的优点。
附图说明
图1是本发明在实施例中采用支座斜撑的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系的结构示意图；以及
图2是本发明在实施例中采用支座剪力墙的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系的结构示意图。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明所涉及的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系作详细的描述。
实施例一
图1是本发明在实施例中采用支座斜撑的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系的结构示意图。
如图1所示，串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系具有：L型钢拱梁1、拱内支撑2、拱背支撑3、附加拱背支撑4、受力索5、稳定索6、支座立柱7、支座斜撑8、受力索支座9、稳定索支座10和基座11。
L型钢拱梁1采用H型截面、箱型截面等梁式构件或桁架式构件。本实施例中的L型钢拱梁1具有：侧边与底边，两边相连呈L形，两边夹角宜在90度～120度之间。L型钢拱梁1的数量可为两个及两个以上，本实施例中为五个。各L型钢拱梁1在顶部端点与位于其上方的相邻L型钢拱梁1的底部端点连接，从而彼此层叠串联，并逐层向外悬挑。
L型钢拱梁1之间可采用铰接方式连接，也可以采用刚接方式连接，或采用安装过程中铰接、安装就位后刚接的方式连接。本实施例中采用铰接方式连接。
拱内支撑2与L型钢拱梁1一一对应，位于每根L型钢拱梁1侧边与底边夹角(劣角)的内部。两端分别与L型钢拱梁1的顶部端点与底边中部相连，并采用铰接。
拱背支撑3与最上方的L型钢拱梁1以下的各L型钢拱梁1一一对应，位于相应L型钢拱梁1侧边与底边夹角(劣角)的外部，支托其上方的L型钢拱梁1。拱背支撑3的两端分别连接L型钢拱梁1的拐点以及上方相邻L型钢拱梁1的底边中部，并采用铰接。在最下方的L型钢拱梁1的拐点以及上方相邻L型钢拱梁1的拐点之间，另外设置一个附加拱背支撑4。
受力索5与各L型钢拱梁1的底部端点依次连接。受力索5的顶端与最上方的L型钢拱梁1的顶部端点相连，受力索5的底端通过受力索支座9与基座11相连，从而使各L型钢拱梁1与相应的受力索5形成多个串联在一起的预应力拉杆拱结构。
稳定索6与最下方的L型钢拱梁1以上的各L型钢拱梁1拐点处的外侧依次连接。稳定索6的底端通过稳定索支座10与基座11相连。
受力索5和稳定索6可以采用预应力拉索或预应力钢棒。本实施例中受力索5采用预应力拉索，稳定索6采用预应力钢棒。
通过对受力索5与稳定索6施加预应力，使该伸臂结构实现设计要求的位形，并形成完整的受力体系。
支座立柱7数量为两个，位于最下方的L型钢拱梁1的下方以及基座11的上方，并分布在最下方的L型钢拱梁1底边的两端附近。支座立柱7的顶端与最下方的L型钢拱梁1的底边相连接，连接处采用固接方式。支座立柱7可以是钢构件、混凝土构件或钢-混凝土组合构件。本实施例中，支座立柱7为钢构件。
支座斜撑8数量为两个，设置在两相邻支座立柱7之间，底端位于各支座立柱7的柱底，顶端位于最下方的L型钢拱梁1的底边中部，与该L型钢拱梁1的拱内支撑2的底部端点对应。
支座斜撑8用于提高本结构体系的悬臂部分与基座11相连部位的抗剪能力，可采用包括钢结构、混凝土结构在内的斜压式构件。本实施例中，支座斜撑8为钢构件。
受力索支座9设置在基座11顶面或靠近受力索5一侧的支座立柱7底部，与受力索5的底端相连接。本实施例中，受力索支座9设置在基座11顶面。
稳定索支座10设置在基座11顶面或靠近稳定索6一侧的支座立柱7底部，与稳定索6的底端相连接。本实施例中，稳定索支座10设置在靠近稳定索6一侧的支座立柱7底部。
受力索支座9和稳定索支座10采用钢构件。当支座立柱7或基座11采用混凝土结构时，受力索支座9和稳定索支座10可以通过预埋的方式锚入支座立柱7或基座11，也可以与支座立柱7或基座11上的预埋件连接。当支座立柱7或基座11采用钢结构时，受力索支座9和稳定索支座10可以通过焊接或螺栓连接等方式直接连接在支座立柱7或基座11。本实施例中，受力索支座9和稳定索支座10通过焊接分别连接在基座11和支座立柱7上。
基座11位于支座立柱7柱底下方，与支座立柱7的底端相连，连接处采用固接方式。基座11可以是各种类型的基础或支承结构，本实施例中，基座11为采用钢结构的支承结构。
实施例二
图2是本发明在实施例中采用支座剪力墙的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系的结构示意图。
如图2所示，本实施例中使用支座剪力墙12代替支座斜撑8，其余部件的结构与连接方式均与实施例一中相同。
支座剪力墙12设置在相邻的两个支座立柱7、最下方的L型钢拱梁1的底边以及基座11围成的范围内。
支座剪力墙12用于提高本结构体系的悬臂部分与基座11相连部位的抗剪能力，可采用包括混凝土剪力墙以及钢板剪力墙在内的墙体。本实施例中，支座剪力墙12为钢板剪力墙。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，采用一种独特的结构形式，将预应力引入钢悬臂结构，高强度的预应力拉索有效提高了结构的承载能力；预应力使结构产生的反拱则可以部分抵消荷载引起的变形；同时，这种结构体系的部分组件可以采用工厂预制、现场组装的施工方法，一定程度上具备了工业化生产的特点，有利于降低成本，提高效率。从而使采用这种新型钢结构悬臂体系的结构具有造型轻巧美观、施工过程便捷的优点。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，其特征在于，包括:
复数个L型钢拱梁，依次连接，顶部端点与位于其上方的相邻所述L型钢拱梁的底部端点连接；
拱内支撑，设置在所述L型钢拱梁内侧，连接所述L型钢拱梁的顶部端点与底边中部；
拱背支撑，设置在所述L型钢拱梁的背侧，连接所述L型钢拱梁的拐点以及上方相邻所述L型钢拱梁的底边中部；
受力索，与各所述L型钢拱梁的底部端点依次连接，顶端可与最上方的所述L型钢拱梁的顶部端点连接；
稳定索，与最下方的所述L型钢拱梁以上的各所述L型钢拱梁拐点处的外侧依次连接；
复数个支座立柱，顶端与最下方的所述L型钢拱梁的底边相连接；以及
基座，与所述支座立柱的底端相连接，
其中，所述受力索的底端以及所述稳定索的底端固定于所述支座立柱或所述基座。
2.根据权利要求1所述的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，其特征在于，还包括：
附加拱背支撑，设置在最下方的所述L型钢拱梁的拐点以及其上方相邻所述L型钢拱梁的拐点之间。
3.根据权利要求1所述的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，其特征在于，还包括：
支座斜撑，设置在相邻的两个所述支座立柱之间。
4.根据权利要求1所述的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，其特征在于，还包括：
支座剪力墙，设置在相邻的两个所述支座立柱、最下方的所述L型钢拱梁的底边以及所述基座围成的范围内。
5.根据权利要求1所述的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，其特征在于，还包括：
受力索支座，设置在所述基座顶面或靠近所述受力索一侧的所述支座立柱底部，与所述受力索的底端相连接；以及
稳定索支座，设置在所述基座顶面或靠近所述稳定索一侧的所述支座立柱底部，与所述稳定索的底端相连接。
6.根据权利要求1所述的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，其特征在于：
其中，所述L型钢拱梁采用H型截面、箱型截面等梁式构件或桁架式构件。
7.根据权利要求1所述的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，其特征在于：
其中，所述L型钢拱梁之间可以采用铰接方式连接，也可以采用刚接方式连接，或采用安装过程中铰接、安装就位后刚接的方式连接。
8.根据权利要求1所述的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，其特征在于：
其中，所述受力索和所述稳定索采用预应力拉索或预应力钢棒。
9.根据权利要求5所述的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，其特征在于：
其中，所述受力索支座和所述稳定索支座采用钢构件，
所述受力索支座和所述稳定索支座可通过焊接或螺栓连接等方式直接连接在采用钢结构的所述基座或所述支座立柱。
10.根据权利要求5所述的串联拉杆拱式预应力钢结构悬臂体系，其特征在于：
其中，所述受力索支座和所述稳定索支座采用钢构件，
所述受力索支座和所述稳定索支座可通过预埋的方式或与预埋件相连的方式连接在采用混凝土结构的所述基座或所述支座立柱。
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