CN105625577B - 可拆卸的大跨度预应力整体张拉罩棚及其施工方法 - Google Patents

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CN105625577B CN201610081062.9A CN201610081062A CN105625577B CN 105625577 B CN105625577 B CN 105625577B CN 201610081062 A CN201610081062 A CN 201610081062A CN 105625577 B CN105625577 B CN 105625577B
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张国军
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    • E04B1/342Structures covering a large free area, whether open-sided or not, e.g. hangars, halls
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04G21/16Tools or apparatus

Abstract

一种可拆卸的大跨度预应力整体张拉罩棚及其施工方法,该罩棚包括两榀以上平行布置的整体张拉索桁架单元、相邻两榀整体张拉索桁架单元之间的销式连接件,以及铺设在整体张拉索桁架单元的谷索和脊索之间的膜。整体张拉索桁架单元由一组脊索、两组谷索、支撑桁架、端部外斜索、内斜索、端部斜柱、斜柱上水平撑组成。销式连接件由两个半球节点、两个索夹节点、销轴和连接板组成。本发明每一榀桁架均能形成一个稳定的结构体系,并可自由组合,具有整体稳定性好、安装拆卸方便的优点,可实现更大跨度结构,可应用于工业储料罩棚的异地重建,露天矿场和煤场的开采,大面积露天考古的作业,作为救灾临时居民安置点、战时医院、战时常规物品仓库等。

Description

可拆卸的大跨度预应力整体张拉罩棚及其施工方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种大跨度建筑罩棚结构及其施工方法。
背景技术
[0002]现阶段国家环保政策要求露天堆放的料场、煤场等必须进行封闭,而部分大城市 市内的钢厂和电厂又面临环保压力可能搬迁重建,在异地重建前的时段内其料场也应封 闭,因此急需一种可拆卸一定重建的同时实现超大跨度的建筑结构体系。
[0003]对于露天煤场和矿场的开采,大面积露天考古场地等均需要一种大跨度可拆卸和 可异地重建的建筑。常规大跨度钢结构采用钢桁架、钢网架等刚性结构,连接采用焊接,作 为永久建筑不具有拆卸和异地重建的可能性。现有可拆卸异地重建的建筑大部分小跨度的 临时建筑或帐篷,跨度小、使用范围窄、拆卸不便。
发明内容
[0004]本发明提供一种可拆卸的大跨度预应力整体张拉罩棚及其施工方法,要解决现有 大跨度建筑罩棚结构不具有拆卸和异地重建可能性的技术问题,以及无法实现超大跨度、 拆卸不便、造价高的技术问题。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006] 这种可拆卸的大跨度预应力整体张拉罩棚,包括两榀以上平行布置的整体张拉索 桁架单元、相邻两榀整体张拉索桁架单元节点之间的销式连接件,以及铺设在整体张拉索 桁架单元的谷索和脊索之间的膜;
[0007] 所述整体张拉索桁架单元由一组脊索、两组谷索、支撑桁架、端部外斜索、内斜索、 端部斜柱、斜柱上水平撑组成,所述一组脊索和两组谷索之间形成的三角形空间由支撑桁 架连接,整体张拉索桁架单元两端各有两个端部斜柱和一个斜柱上水平撑连接形成倒三 角,一组脊索端部向下延伸与上述倒三角的底角连接,两组谷索端部向上延伸与上述倒三 角的两个顶角连接,上述倒三角的两个顶角向内与脊索端部之间连接有内斜索,上述倒三 角的两个顶角向外连接有端部外斜索;
[0008] 所述销式连接件由两个半球节点、两个索夹节点、销轴和连接板组成,所述半球节 点由半球及连接在半球上的半球耳板组成,索夹节点由索夹、上夹板、下夹板和索夹耳板组 成;所述连接板左右两侧分别由销轴与左右两个索夹节点一侧的索夹耳板连接,索夹节点 另一侧的索夹耳板再由销轴与半球节点上的半球耳板连接;
[0009] 所述整体张拉索桁架单元上的支撑桁架端部焊接在半球节点的半球上固定,谷索 (12)排列在索夹上,并由上夹板和下夹板上的螺栓锁紧固定。
[0010] 所述支撑桁架为空间梭形桁架或单杆连接成的三角形桁架。
[0011] 所述脊索、谷索、端部斜柱均与基础铰接连接。
[0012] 所述脊索或谷索由两根以上的索组成。
[0013] 所述脊索、谷索、端部外斜索和内斜索为高强度钢拉索、高强度化纤绳索或碳纤维 绳索。
[0014] 所述端部斜柱、斜柱上水平撑和支撑桁架采用钢材料或铝合金材料。
[0015] 这种可拆卸的大跨度预应力整体张拉罩棚的施工方法,施工步骤如下:
[0016] 步骤一、脊索为定长索,谷索、端部外斜索、内斜索为可调节张拉索;通过设计及施 工全过程分析确定各个构件大小及索的下料长度;脊索、谷索、端部外斜索、内斜索、端部斜 柱、支撑桁架均为工厂下料加工现场安装;
[0017] 步骤二、将端部斜柱的下端与基础连接,中部与临时支撑连接,保证端部斜柱在施 工过程中稳定性;
[0018] 步骤三、将脊索、谷索、内斜索、支撑桁架在地面组装,临时张拉钢绞线一端连接在 脊索中部,一端连接在端部斜柱顶端;在谷索、内斜索与端部斜柱连接部位设置端部牵引 索;通过张拉临时张拉钢绞线和谷索、内斜索的端部牵引索,将脊索、谷索、内斜索、支撑析亍 架提升到空中;构件就位后对谷索、端部外斜索、内斜索进行初张拉;
[0019] 步骤四、卸载临时张拉钢绞线和临时支撑,对谷索、端部外斜索、内斜索进行终张 拉,使达到设计要求;单榀整体张拉索桁架单元成为稳定的结构体系;
[0020] 步骤五、将两榀以上的整体张拉索桁架单元平行设置;
[0021] 步骤六、通过销式连接件将相邻两榀整体张拉索桁架单元的节点连接;
[0022]步骤七、在所有整体张拉索桁架单元的谷索和脊索之间铺设膜,形成可拆卸的大 跨度预应力整体张拉罩棚。
[0023] 这种可拆卸的大跨度预应力整体张拉罩棚的施工方法,施工步骤如下:
[0024]步骤一、脊索、端部外斜索为张拉索,谷索、内斜索为定长索;通过设计及施工全过 程分析确定各个构件大小及索的下料长度;脊索、谷索、端部外斜索、内斜索、端部斜柱、支 撑桁架均为工厂下料加工现场安装;
[0025]步骤二、将端部斜柱的下端与基础连接,中部与临时支撑连接,保证端部斜柱在施 工过程中稳定性;
[0026]步骤三、将脊索、谷索、内斜索、支撑桁架在地面组装,临时张拉钢绞线一端连接在 脊索中部,一端连接在端部斜柱顶端;在谷索、内斜索与端部斜柱连接部位设置端部牵引 索;通过张拉临时张拉钢绞线和谷索、内斜索的端部牵引索,将脊索、谷索、内斜索、支撑相: 架提升到空中,各个构件就位;
[0027]步骤四、初步张拉脊索,卸载临时张拉钢绞线和临时支撑,对脊索、端部外斜索进 行终张拉,使达到设计要求,使单榀整体张拉索桁架单元成为稳定的结构体系; '
[0028]步骤五,将两榀以上的整体张拉索桁架单元平行设置;
[0029]步骤六,通过销式连接件将相邻两榀整体张拉索桁架单元的节点连接;
[0030]步骤七,在所有整体张拉索桁架单元的谷索和脊索之间铺设膜,形成可拆卸的大 跨度预应力整体张拉罩棚。
[0031]本发明的有益效果如下:
[0032]本发明主要受力材料为柔性索和刚性撑杆,其每一榀桁架均能形成一个稳定的结 构体系。每一榀单元之间采用销式连接,其长度可以根据需要长度的增加,从而实现自由组 合。
[0033]本发明的脊索和谷索可形成三角形,并在脊索和谷索之间由支撑桁架连接,同时 端部斜柱和斜柱上水平撑也连接形成倒三角。这种三角形连接方式十分稳固,克服了传统 可拆卸结构造成的不能有效抵抗风吸荷载、整体稳定性差、桁架间距密、用钢量大、拱形桁 架支座推力大等缺点。
[0034]本发明的相邻两榀整体张拉索桁架单元之间采用销式连接件连接,可同时实现相 邻支撑桁架和谷索的固定,安装方式灵活、稳固,也可方便拆卸。
[0035]本发明上部围护结构采用膜材自重较轻,可实现更大跨度结构,同时可减小索的 初拉力,减少基础造价。
[0036]本发明所有构件均可设计成标准构件,满足拆卸运输及异地搬迁重建,可应用于 工业储料罩棚的异地重建,露天矿场和煤场的开采,大面积露天考古的作业,作为救灾临时 居民安置点、战时医院、战时常规物品仓库等。
[0037]本发明可广泛应用于大跨度厂房、仓库等工业建筑,也可用于体育场馆、机场等民 用建筑。
附图说明
[0038]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0039]图1为本发明的轴侧图。
[0040]图2为本发明的俯视图。
[0041]图3为单榀整体张拉索桁架单元的轴侧图。
[0042]图4为整体张拉索桁架单元的端面结构图。
[0043]图5为整体张拉索桁架单元的侧面结构图。
[0044]图6为连接节点的平面详图。
[0045] 图7为连接节点的竖剖面详图。
[0046] 图8为施工过程中单榀整体张拉索桁架单元的轴侧图。
[0047] 图9为施工过程中单榀整体张拉索桁架单元的侧面结构图。
[0048]附图标记:1_整体张拉索桁架单元、11-脊索、12-谷索、13-端部外斜索、14-内斜 索、15-端部斜柱、16-斜柱上水平撑、17-支撑桁架;2-销式连接件、21-半球节点、211-半球 耳板、22-索夹节点、221-索夹耳板、222-上夹板、223-索夹、224-下夹板、23-销轴、24-连接 板、18-临时张拉钢绞线、19-临时支撑。
具体实施方式
[0049] 实施例参见图1所示,这种可拆卸的大跨度预应力整体张拉罩棚,包括两榻以上平 行布置的整体张拉索桁架单元1、相邻两榀整体张拉索桁架单元1之间的销式连接件2,以及 铺设在整体张拉索桁架单元的谷索12和脊索11之间的膜。
[0050] 参见图1-5所示,所述整体张拉索桁架单元1由一组脊索11、两组谷索I2、支撑桁架 17、端部外斜索13、内斜索14、端部斜柱15、斜柱上水平撑16组成,所述一组脊索11和两组谷 索12之间形成的三角形空间由支撑桁架17连接,所述支撑桁架17为空间梭形桁架或单杆连 接成的三角形桁架。整体张拉索桁架单元1两端各有两个端部斜柱I5和一个斜柱上水平撑 16连接形成倒三角,一组脊索11端部向下延伸与上述倒三角的底角连接,两组谷索丨2端部 向上延伸与上述倒三角的两个顶角连接,上述倒三角的两个顶角向内与脊索11端部之间连 接有内斜索14,上述倒三角的两个顶角向外连接有端部外斜索13。
[0051] 所述脊索11、谷索12、端部斜柱15均与基础铰接连接。
[0052] 所述脊索11、谷索12、端部外斜索13和内斜索14为高强度钢拉索、高强度化纤绳索 或碳纤维绳索。端部斜柱15、斜柱上水平撑16和支撑桁架17采用钢材料或铝合金材料。
[0053] 参见图6、图7所示,所述销式连接件2由两个半球节点21、两个索夹节点22、销轴23 和连接板24组成,所述半球节点21由半球及连接在半球上的半球耳板211组成,索夹节点22 由索夹223、上夹板222、下夹板224和索夹耳板221组成;所述连接板24左右两侧分别由销轴 23与左右两个索夹节点22—侧的索夹耳板221连接,索夹节点22另一侧的索夹耳板221再由 销轴23与半球节点21上的半球耳板211连接。
[0054] 所述整体张拉索桁架单元1上的支撑桁架17端部焊接在半球节点21的半球上固 定。所述脊索11和谷索12由两根以上的索组成。谷索12排列在索夹223上,并由上夹板222和 下夹板224上的螺栓锁紧固定。
[0055]参见图8、图9所示,这种可拆卸的大跨度预应力整体张拉罩棚的施工方案一,步骤 如下:
[0056] 步骤一、脊索11为定长索,谷索12、端部外斜索13、内斜索14为可调节张拉索;通过 设计及施工全过程分析确定各个构件大小及索的下料长度;脊索11、谷索12、端部外斜索 13、内斜索14、端部斜柱15、支撑桁架17均为工厂下料加工现场安装;
[0057] 步骤二、将端部斜柱15的下端与基础连接,中部与临时支撑19连接,保证端部斜柱 15在施工过程中稳定性;
[0058]步骤三、将脊索11、谷索12、内斜索14、支撑桁架17在地面组装,临时张拉钢绞线18 一端连接在脊索11中部,一端连接在端部斜柱15顶端;在谷索12、内斜索14与端部斜柱15连 接部位设置端部牵引索;通过张拉临时张拉钢绞线18和谷索12、内斜索14的端部牵引索,将 脊索11、谷索I2、内斜索14、支撑桁架17提升到空中;构件就位后对谷索12、端部外斜索13、 内斜索14进行初张拉;
[0059]步骤四、卸载临时张拉钢绞线1S和临时支撑19,对谷索12、端部外斜索13、内斜索 14进行终张拉,使达到设计要求;单榀整体张拉索桁架单元1成为稳定的结构体系;
[0060] 步骤五、将两榀以上的整体张拉索桁架单元1平行设置;
[0061] 步骤六、通过销式连接件2将相邻两榀整体张拉索桁架单元1的节点连接;
[0062]步骤七、在所有整体张拉索桁架单元的谷索12和脊索11之间铺设膜,形成可拆卸 的大跨度预应力整体张拉罩棚。
[0063]参见图8、图9所示,这种可拆卸的大跨度预应力整体张拉罩棚的施工方案二,步骤 如下:
[0064]步骤一、脊索11、端部外斜索13为张拉索,谷索12、内斜索14为定长索;通过设计及 施工全过程分析确定各个构件大小及索的下料长度;脊索11、谷索12、端部外斜索13、内斜 索14、端部斜柱15、支撑桁架17均为工厂下料加工现场安装;
[0065]步骤二、将端部斜柱15的下端与基础连接,中部与临时支撑19连接,保证端部斜柱 15在施工过程中稳定性;
[0066]步骤三、将脊索11、谷索12、内斜索14、支撑桁架17在地面组装,临时张拉钢绞线18 一端连接在脊索11中部,一端连接在端部斜柱15顶端;在谷索12、内斜索14与端部斜柱15连 接部位设置麵郃牵引索;通过张拉临时张拉钢绞线18和谷索12、内斜索14的端部牵引索,将 脊索11、谷索12、内斜索14、支撑桁架17提升到空中,各个构件就位;
[0067]步骤四、初步张拉脊索11,卸载临时张拉钢绞线is和临时支撑19,对脊索n、端部 外斜索13进行终张拉,使达到设计要求,使单榀整体张拉索桁架单元丨成为稳定的结构体 系;
[0068]步骤五,将两榀以上的整体张拉索桁架单元1平行设置;
[0069]步骤六,通过销式连接件2将相邻两榀整体张拉索桁架单元丨的节点连接;
[0070]步骤七,在所有整体张拉索桁架单元的谷索12和脊索11之间铺设膜,形成可拆卸 的大跨度预应力整体张拉罩棚。

Claims (8)

1. 一种可拆卸的大跨度预应力整体张拉罩棚,其特征在于:包括两榀以上平行布置的 整体张拉索桁架单元(1)、相邻两榀整体张拉索桁架单元(1)节点之间的销式连接件(2),以 及铺设在整体张拉索桁架单元的谷索(12)和脊索(11)之间的膜; 所述整体张拉索桁架单元(1)由一组脊索(11)、两组谷索(12)、支撑桁架(17)、端部外 斜索(13)、内斜索(14)、端部斜柱(15)、斜柱上水平撑(16)组成,所述一组脊索(11)和两组 谷索(12)之间形成的三角形空间由支撑桁架(17)连接,整体张拉索桁架单元(1)两端各有 两个端部斜柱(15)和一个斜柱上水平撑(16)连接形成倒三角,一组脊索(11)端部向下延伸 与上述倒三角的底角连接,两组谷索(12)端部向上延伸与上述倒三角的两个顶角连接,上 述倒三角的两个顶角向内与脊索(11)端部之间连接有内斜索(14),上述倒三角的两个顶角 向外连接有端部外斜索(13); 所述销式连接件(2)由两个半球节点(21)、两个索夹节点(22)、销轴(23)和连接板(24) 组成,所述半球节点(21)由半球及连接在半球上的半球耳板(211)组成,索夹节点(22)由索 夹(223)、上夹板(222)、下夹板(224)和索夹耳板(221)组成;所述连接板(24)左右两侧分别 由销轴(23)与左右两个索夹节点(22) —侧的索夹耳板(221)连接,索夹节点(22)另一侧的 索夹耳板(221)再由销轴(23)与半球节点(21)上的半球耳板(211)连接; 所述整体张拉索桁架单元(1)上的支撑桁架(17)端部焊接在半球节点(21)的半球上固 定,谷索(12)排列在索夹(223)上,并由上夹板(222)和下夹板(224)上的螺栓锁紧固定。
2. 根据权利要求1所述的可拆卸的大跨度预应力整体张拉罩棚,其特征在于:所述支撑 桁架(17)为空间梭形桁架或单杆连接成的三角形桁架。
3. 根据权利要求1所述的可拆卸的大跨度预应力整体张拉罩棚,其特征在于:所述脊索 (11)、谷索(12)、端部斜柱(15)均与基础铰接连接。
4. 根据权利要求1所述的可拆卸的大跨度预应力整体张拉罩棚,其特征在于:所述脊索 (11)或谷索(12)由两根以上的索组成。
5. 根据权利要求1所述的可拆卸的大跨度预应力整体张拉罩棚,其特征在于:所述脊索 (11)、谷索(12)、端部外斜索(13)和内斜索(14)为高强度钢拉索、高强度化纤绳索或碳纤维 绳索。
6. 根据权利要求1所述的可拆卸的大跨度预应力整体张拉罩棚,其特征在于:所述端部 斜柱(15)、斜柱上水平撑(16)和支撑桁架(I7)采用钢材料或铝合金材料。
7. —种如权利要求1〜6任意一项所述可拆卸的大跨度预应力整体张拉罩棚的施工方 法,其特征在于施工步骤如下: 步骤一、脊索(11)为定长索,谷索(丨2)、端部外斜索(13)、内斜索(14)为可调节张拉索; 通过设计及施工全过程分析确定各个构件大小及索的下料长度;脊索(11)、谷索(12)、端部 外斜索(13)、内斜索(14)、端部斜柱(15)、支撑桁架(I7)均为工厂下料加工现场安装; 步骤二、将端部斜柱(15)的下端与基础连接,中部与临时支撑(19)连接,保证端部斜柱 (15)在施工过程中稳定性; 步骤三、将脊索(11)、谷索(12)、内斜索(14)、支撑桁架(17)在地面组装,临时张拉钢绞 线(18) —端连接在脊索(11)中部,一端连接在端部斜柱(15)顶端;在谷索(12)、内斜索(14) 与端部斜柱(15)连接部位设置端部牵引索;通过张拉临时张拉钢绞线(18)和谷索(12)、内 斜索(14)的端部牵引索,将脊索(11)、谷索(12)、内斜索(14)、支撑桁架(17)提升到空中;构 件就位后对谷索(12)、端部外斜索(13)、内斜索(14)进行初张拉; 步骤四、卸载临时张拉钢绞线(I8)和临时支撑(19),对谷索(12)、端部外斜索(13)、内 斜索(14)进行终张拉,使达到设计要求;单榀整体张拉索桁架单元(1)成为稳定的结构体 系; 步骤五、将两榀以上的整体张拉索桁架单元(1)平行设置; 步骤八、通过销式连接件(2)将相邻两;)1品整体张拉索桁架单元(1)的节点连接; 步骤七、在所有整体张拉索桁架单元的谷索(12)和脊索(11)之间铺设膜,形成可拆卸 的大跨度预应力整体张拉罩棚。
8.—种如权利要求1〜6任意一项所述可拆卸的大跨度预应力整体张拉罩棚的施工方 法,其特征在于施工步骤如下: 步骤一、脊索(11)、端部外斜索(1¾为张拉索,谷索(1¾、内斜索(14)为定长索;通过设 计及施工全过程分析确定各个构件大小及索的下料长度;脊索(11)、谷索d2)、端部外斜索 (I3)、内斜索(14)、端部斜柱(1©、支撑桁架(17)均为工厂下料加工现场安装; 步骤二、将端部斜柱(I5)的下端与基础连接,中部与临时支撑(19)连接,保证端部斜柱 (15)在施工过程中稳定性; 步骤三、将脊索(11)、谷索(I2)、内斜索(14)、支撑桁架(17)在地面组装,临时张拉钢绞 线(18) —端连接在脊索(11)中部,一端连接在端部斜柱(15)顶端;在谷索(12)、内斜索(14) 与端部斜柱(lf5)连接部位设置端部牵引索;通过张拉临时张拉钢绞线0^)和谷索Q2)、内 斜索(14)的端部牵引索,将脊索(11)、谷索(I2)、内斜索(14)、支撑桁架(17)提升到空中,各 个构件就位; 步骤四、初步张拉脊索(11),卸载临时张拉钢绞线(IS)和临时支撑(19),对脊索(11)、 端部外斜索(13)进行终张拉,使达到设计要求,使单榀整体张拉索桁架单元(1)成为稳定的 结构体系; U 步骤五,将两榀以上的整体张拉索桁架单元(1)平行设置; 步骤八,通过销式连接件(2)将相邻两揣整体张拉索析架单元(1)的节点连接; 步骤七,在所有整体张拉索桁架单元的谷索(I2)和脊索(11)之间铺丨^膜,形成可拆卸 的大跨度预应力整体张拉罩棚。
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