CN108518008A - 柔性拉索结构上的刚性屋盖结构及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性拉索结构上的刚性屋盖结构及其安装方法，包括：金属屋面铺在多榀檩条单元上，金属屋面经多个火药钉与各榀檩条单元连接；各榀檩条单元包括：至少两根檩条构件、多组钢拉杆和多个钢拉杆连接组件；各檩条构件平行设置；各檩条构件侧面上分布设置各钢拉杆连接组件；同跨内相邻檩条构件之间经多组钢拉杆连接，各钢拉杆端部与各檩条构件侧面上设置的钢拉杆连接组件通过连接件连接；多个檩托顶部焊接在各檩条构件的底面上，各檩托位置与柔性拉索结构的索夹凹槽对应。这种刚性屋盖结构省略了临时配重施工作业，节约了大量劳动力和物力，优化成本；达到了檩条和钢拉杆在施工阶段不受力，增强稳定性和刚度，特别适合大跨度的建筑结构。

Description

柔性拉索结构上的刚性屋盖结构及其安装方法

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，尤其涉及一种柔性拉索结构上的刚性屋盖结构及其安装方法。

背景技术

近年来，索结构广泛应用于体育场馆、车站及展览馆等大跨度建筑工程中，其可以单独用索形成结构，也可以与网架、桁架结构、钢结构组合形成杂交结构，以实现大跨度，并提高结构、构件的性能，降低造价。在建筑工程中索结构为柔性结构，其上部屋盖结构为刚性结构，刚柔结合能形成各种美观的造型。

目前大跨度拉索结构上的屋盖结构的安装顺序多为拉索结构张拉完成后，然后在拉索下方进行配重施工，再安装檩条结构，最后完成金属屋面施工。

由于屋面系统为刚性结构，其下部为柔性索结构，因此下部结构较柔，而屋面较重；屋面系统重量会使拉索产生较大下挠，屋面安装不紧密时，可能会造成后期屋面漏水等情况，因此，需采取配重施工措施，即屋面施工前在每个拉索相交处节点下方悬挂既定临时配重，然后屋面分层施工，期间陆续卸载，以模拟拉索结构受力，使拉索结构预先受拉，从而降低屋面系统安装过程中的索结构竖向位移变化量。

屋面檩条采用多跨连续布置，并在檩条平面内设置拉条将相互独立的檩条连接成一个整体，相互制约以增加檩条平面外稳定性(参见图1)。

发明人发现上述现有技术至少存在以下缺点：

(1)为了模拟在屋面系统安装后屋面系统自重对拉网结构的影响，需要在拉索相交处节点下方施加临时配重，施工模拟分析较为复杂。

(2)拉索下方施加的临时配重重量不一，并应分级施加、分级卸载，施工要求高。

(3)拉索配重加载后，需要对拉索实际形态进行复测，保证设计放样和现场数据吻合，最终保证金属屋面和拉索结构的工作形态匹配，施工监测难度大。

(4)对于屋脊与檐口的屋面板落差较大的拉索结构，由于拉索结构为柔性结构，若檩条平面内采用拉条连接，加之拉条较柔，对屋盖结构刚度和稳定性难于保证。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种柔性拉索结构上的刚性屋盖结构及其安装方法，其稳定性好，檩条结构新颖，便于施工，能达到增强屋盖刚度和稳定性，无需临时配重施工，很好的解决了现有技术对屋盖施工过程中需要施加临时配重的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种柔性拉索结构上的刚性屋盖结构，包括：

金属屋面、多榀檩条单元和多个檩托；其中，

所述金属屋面铺设在所述多榀檩条单元上，该金属屋面经多个火药钉与各榀檩条单元连接；

各榀檩条单元包括：至少两根檩条构件、多组钢拉杆和多个钢拉杆连接组件；其中，各檩条构件平行设置；

各檩条构件的侧面上分布设置各钢拉杆连接组件；

同跨内相邻的檩条构件之间经多组钢拉杆连接，各钢拉杆端部与各檩条构件侧面上设置的钢拉杆连接组件通过连接件连接；

所述多个檩托顶部焊接在各檩条构件的底面上，各檩托位置与柔性拉索结构的索夹凹槽对应。

本发明实施方式提供一种柔性拉索结构上刚性屋盖结构的安装方法，用于安装本发明所述的柔性拉索结构上刚性屋盖结构，包括以下步骤：

步骤1，张拉完成全部柔性拉索结构；

步骤2，在地面用连接件组装至少两个檩条构件和多组钢拉杆组成单榀檩条单元；

步骤3，依次对称吊装各榀檩条单元并与所述柔性拉索结构上的檩托焊接连接；同时同跨内的檩条单元之间先用T型钢插销连接件连接；

步骤4，隔跨对称安装屋面檩条单元，即重复步骤2和步骤3先完成每一跨内所有榀檩条单元的安装；然后相邻跨内檩条单元之间的檩条构件的腹板采用螺栓连接，并预留相邻两跨的檩条构件翼缘处的对接焊缝，暂不焊接；

步骤5，除步骤4的对接焊缝处的金属屋面外，每相邻三跨檩条单元安装完成时开始对称安装所有金属屋面结构；

步骤6，用螺栓连接件替换步骤3的T型钢插销连接件并紧固；然后焊接步骤4的预留相邻两跨的檩条构件翼缘处的对接焊缝；

步骤7，最后安装步骤5的相邻两跨的檩条构件上翼缘的对接焊缝处上面的金属屋面后，即完成刚性屋盖结构的安装。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的用于柔性拉索结构上的刚性屋盖结构及其安装方法，其有益效果为：

1)采用由至少两条檩条构件、多组钢拉杆和多个钢拉杆连接组件连接组成的檩条单元，这种檩条单元安装在柔性拉索结构的索夹上方作为结构配重，省略了传统的在拉索下部施加临时配重施工作业，节约了大量劳动力和物力，优化了工程施工成本；2)通过隔跨安装檩条单元，以及控制钢拉杆在施工过程中不受力、使用过程中受力这两个方面来调节，能确保拉索的最终线型符合要求；3)通过檩条构件和钢拉杆组成的檩条单元将下部的柔性拉索结构与上部的金属屋面结构相结合，增强了屋盖结构本身的稳定性和刚度；4)具有构造合理、设计和施工方便等优点，特别适合大跨度的建筑结构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为现有技术提供的刚性屋盖的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的刚性屋盖结构的示意图；

图3为本发明实施例提供的刚性屋盖结构的檩条单元的示意图；

图1中：10-第一檩条；20-第二檩条；30-拉条；

图2中：1-檩条构件；2-钢拉杆；3-拉索；4-索夹；5-钢拉杆水平耳板；6-竖向加劲板；7-檩托；

图3中：1-檩条构件；2-钢拉杆；5-钢拉杆水平耳板；8-螺栓连接件；9-T型钢插销连接件。

具体实施方式

下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

如图2、3所示，本发明实施例提供一种柔性拉索结构上刚性屋盖结构，包括：

金属屋面、多榀檩条单元和多个檩托；其中，

所述金属屋面铺设在所述多榀檩条单元上，该金属屋面经多个火药钉与各榀檩条单元连接；

各榀檩条单元包括：至少两根檩条构件、多组钢拉杆和多个钢拉杆连接组件；其中，各檩条构件平行设置；

各檩条构件的侧面上分布设置各钢拉杆连接组件；

同跨内相邻的檩条构件之间经多组钢拉杆连接，各钢拉杆端部与各檩条构件侧面上设置的钢拉杆连接组件通过连接件连接；

所述多个檩托顶部焊接在各檩条构件的底面上，各檩托位置与柔性拉索结构的索夹凹槽对应。

上述刚性屋盖结构的多榀檩条单元中，相邻跨内相邻的檩条单元之间的檩条构件的腹板通过螺栓连接，翼缘通过焊接连接。

上述刚性屋盖结构中，每组钢拉杆由两根钢拉杆组成，各组钢拉杆在同跨内相邻的檩条构件之间形成呈三角形分布的连接结构。

上述刚性屋盖结构中，各钢拉杆端部与檩条构件侧面上设置的钢拉杆连接组件通过连接件连接为：

各钢拉杆端部与檩条构件侧面上设置的钢拉杆连接组件先采用T型钢插销连接件连接，之后采用螺栓连接件替换T型钢插销连接件连接。

上述刚性屋盖结构中，多榀檩条单元设在所述柔性拉索结构上，各檩条单元底部的檩托底面焊接在柔性拉索结构上对应的索夹凹槽内。

上述刚性屋盖结构中，檩条构件采用H型钢；

每个钢拉杆连接组件包括：钢拉杆水平耳板、竖向加劲板和背面竖向加劲板；其中，所述钢拉杆水平耳板的后端焊接在所述檩条构件的侧面；

所述钢拉杆水平耳板焊接处的所述檩条构件的侧面设置竖向加劲板；

所述钢拉杆水平耳板焊接处的所述檩条构件的侧背面设置背面竖向加劲板。

本发明实施方式提供一种柔性拉索结构上刚性屋盖结构的安装方法，用于安装上述的柔性拉索结构上刚性屋盖结构，包括以下步骤：

步骤1，张拉完成全部柔性拉索结构；

步骤2，在地面用连接件组装至少两个檩条构件和多组钢拉杆组成单榀檩条单元；

步骤3，依次对称吊装各榀檩条单元并与所述柔性拉索结构上的檩托焊接连接；同时同跨内的檩条单元之间先用T型钢插销连接件连接；

步骤4，隔跨对称安装屋面檩条单元，即重复步骤2和步骤3先完成每一跨内所有榀檩条单元的安装；然后相邻跨内檩条单元之间的檩条构件的腹板采用螺栓连接，并预留相邻两跨的檩条构件翼缘处的对接焊缝，暂不焊接；

步骤5，除步骤4的对接焊缝处的金属屋面外，每相邻三跨檩条单元安装完成时开始对称安装所有金属屋面结构；

步骤6，用螺栓连接件替换步骤3的T型钢插销连接件并紧固；然后焊接步骤4的预留相邻两跨的檩条构件翼缘处的对接焊缝；

步骤7，最后安装步骤5的相邻两跨的檩条构件上翼缘的对接焊缝处上面的金属屋面后，即完成刚性屋盖结构的安装。

上述安装方法中，步骤4中，隔跨安装檩条单元在檩条单元安装时留出施工缝，将檩条单元和金属屋面的重量作为配重加载到柔性拉索结构上后，再拧紧所述施工缝处的同跨内的檩条单元之间的螺栓连接件以及焊接相邻跨之间的檩条单元之间的对接焊缝，由于隔跨安装檩条单元在檩条单元安装时留出施工缝，以及通过控制钢拉杆在施工过程中不受力、使用过程中受力这两个方面来调节，确保拉索的最终线型符合要求。

本发明采用檩条和钢拉杆组成的檩条单元作为结构配重做法以及采用隔跨对称施工和设置施工缝的安装方法，檩条构件和钢拉杆组成的檩条单元充当结构配重的作用，不需采用传统的下部施加临时配重的施工方法，省略了传统的在拉索下部施加临时配重施工作业，节约了大量劳动力和物力，优化了工程施工成本；达到了檩条和钢拉杆在施工阶段不受力的效果；增强了结构本身的稳定性和刚度，特别适合大跨度的建筑结构。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种柔性拉索结构上的刚性屋盖结构，其特征在于，包括：

金属屋面、多榀檩条单元和多个檩托；其中，

所述金属屋面铺设在所述多榀檩条单元上，该金属屋面经多个火药钉与各榀檩条单元连接；

各榀檩条单元包括：至少两根檩条构件、多组钢拉杆和多个钢拉杆连接组件；其中，各檩条构件平行设置；

各檩条构件的侧面上分布设置各钢拉杆连接组件；

同跨内相邻的檩条构件之间经多组钢拉杆连接，各钢拉杆端部与各檩条构件侧面上设置的钢拉杆连接组件通过连接件连接；

所述多个檩托顶部焊接在各檩条构件的底面上，各檩托位置与柔性拉索结构的索夹凹槽对应。

2.根据权利要求1所述的柔性拉索结构上的刚性屋盖结构，其特征在于，所述多榀檩条单元中，相邻跨内相邻的檩条单元之间的檩条构件的腹板通过螺栓连接，翼缘通过焊接连接。

3.根据权利要求1或2所述的柔性拉索结构上的刚性屋盖结构，其特征在于，每组钢拉杆由两根钢拉杆组成，各组钢拉杆在同跨内相邻的檩条构件之间形成呈三角形分布的连接结构。

4.根据权利要求1或2所述的柔性拉索结构上的刚性屋盖结构，其特征在于，所述各钢拉杆端部与檩条构件侧面上设置的钢拉杆连接组件通过连接件连接为：

各钢拉杆端部与檩条构件侧面上设置的钢拉杆连接组件先采用T型钢插销连接件临时连接，之后用螺栓连接件替换T型钢插销连接件紧固连接。

5.根据权利要求1或2所述的柔性拉索结构上的刚性屋盖结构，其特征在于，所述多榀檩条单元设在所述柔性拉索结构上，各檩条单元底部的檩托底面焊接在柔性拉索结构上对应的索夹凹槽内。

6.根据权利要求1或2所述的柔性拉索结构上的刚性屋盖结构，其特征在于，所述檩条构件采用H型钢；

每个钢拉杆连接组件包括：钢拉杆水平耳板、竖向加劲板和背面竖向加劲板；其中，所述钢拉杆水平耳板的后端焊接在所述檩条构件的侧面；

所述钢拉杆水平耳板焊接处的所述檩条构件的侧面设置竖向加劲板；

所述钢拉杆水平耳板焊接处的所述檩条构件的侧背面设置背面竖向加劲板。

7.一种柔性拉索结构上的刚性屋盖结构的安装方法，其特征在于，用于安装权利要求1至6任一项所述的柔性拉索结构上的刚性屋盖结构，包括以下步骤：

步骤1，张拉完成全部柔性拉索结构；

步骤2，在地面用连接件组装至少两个檩条构件和多组钢拉杆组成单榀檩条单元；

步骤3，依次对称吊装各榀檩条单元并与所述柔性拉索结构上的檩托焊接连接；同时同跨内的檩条单元之间先用T型钢插销连接件连接；

步骤4，隔跨对称安装屋面檩条单元，即重复步骤2和步骤3先完成每一跨内所有榀檩条单元的安装；然后相邻跨内檩条单元之间的檩条构件的腹板采用螺栓连接，并预留相邻两跨的檩条构件翼缘处的对接焊缝，暂不焊接；

步骤5，除步骤4的对接焊缝处的金属屋面外，每相邻三跨檩条单元安装完成时开始对称安装所有金属屋面结构；

步骤6，用螺栓连接件替换步骤3的T型钢插销连接件并紧固；然后焊接步骤4的预留相邻两跨的檩条构件翼缘处的对接焊缝；

步骤7，最后安装步骤5的相邻两跨的檩条构件上翼缘的对接焊缝处上面的金属屋面后，即完成刚性屋盖结构的安装。

8.根据权利要求7所述的柔性拉索结构上的刚性屋盖结构的安装方法，其特征在于，所述方法中，隔跨安装檩条单元在檩条单元安装时留出施工缝，将檩条单元和金属屋面的重量作为配重加载到柔性拉索结构上后，再拧紧所述施工缝处的同跨内的檩条单元之间的螺栓连接件以及焊接相邻跨之间的檩条单元之间的对接焊缝。