CN109138251A - 一种交叉张弦梁单元和交叉张弦梁屋盖体系及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种交叉张弦梁单元，其包括有2榀张弦梁，每榀张弦梁有1根上弦箱梁、1根下弦拉索和若干根腹杆，特别地，2榀张弦梁交叉成X形，其2根上弦箱梁成10度至15度交叉连接、构成X形上弦箱梁，2根下弦拉索上下交错设置；其具有良好自平衡能力。又提出一种交叉张弦梁屋盖体系，其包括有若干榀张弦梁和若干檀条，位于端部的为边部张弦梁，其他相邻的2榀张弦梁构成交叉张弦梁单元；其具有承载能力强和结构稳定性高的特点。再提出上述交叉张弦梁屋盖体系的施工方法，步骤有：1、预埋连接件；2、搭设临时胎架；3、安装全部上弦箱梁及檀条；4、安装全部腹杆；5、安装全部下弦拉索；6、拉张下弦拉索后安装全部交叉索锚具，完成施工；其具有施工工艺简单、快速、高效的特点。

Description

一种交叉张弦梁单元和交叉张弦梁屋盖体系及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体为一种交叉张弦梁单元、及由该交叉张弦梁单元构成的交叉张弦梁屋盖体系、以及该屋盖体系的施工方法。

背景技术

张弦梁结构通常是一种由刚性构件上弦、柔性拉索和中间连以若干连接杆件的自平衡体系，属于大跨度预应力空间结构体系。张弦梁结构按受力特点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。空间张弦梁结构是以平面张弦梁结构为基本组成单元，通过不同形式的空间布置所形成的张弦梁结构。空间张弦梁结构主要有单向张弦梁结构、双向张弦梁结构、多向张弦梁结构、辐射式张弦梁结构。

申请号为201610004141.X的中国专利公开了一种张弦梁钢结构屋盖，其包括有若干榀等间距平行分布的张弦梁结构和檩条；张弦梁结构包括上弦梁、下弦拉索和位于二者之间的若干根平行分布的腹杆；上弦梁两端设有拉索耳板，下弦拉索的两端通过拉索耳板分别与上弦梁的两端固定；腹杆的上端通过锁扣与上弦梁铰接、下端通过夹具与下弦拉索固定连接；檩条位于相邻两榀张弦梁单元的上弦梁之间，并与上弦梁垂直固定连接。这种张弦梁钢结构屋盖采用的张弦梁结构全部纵向设置，其在纵向上形成了良好的空间受力体系，但是在横向上空间受力完全依赖于檀条，自平衡能力有限，形成的纵横受力体系存在承载能力低、结构稳定性有限的缺点。因此有必要改进。

发明内容

本发明的目的是提出一种交叉张弦梁单元，在纵横方向上形成了好的空间受力体系，具有良好自平衡能力；又提出一种交叉张弦梁屋盖体系，其通过该交叉张弦梁单元在纵横方向上形成良好的空间受力体系，具有承载能力强和结构稳定性高的特点；又提出该交叉张弦梁屋盖体系的施工方法，其具有施工工艺简单、快速、高效的特点。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：

一种交叉张弦梁单元，其包括有2榀张弦梁，每榀张弦梁包括有1根上弦箱梁、1根下弦拉索和若干根腹杆，每榀张弦梁中下弦拉索的两端分别连接于上弦箱梁的两端，若干根腹杆依次竖向设置、且端连接于上弦箱梁与下弦拉索之间，所述2榀张弦梁交叉设置成X形结构，其中，2榀张弦梁的2根上弦箱梁的中部成10度至15度交叉连接、构成X形上弦箱梁，2榀张弦梁的2根下弦拉索的中部上下交错设置。

优化方案，本发明的交叉张弦梁单元中，所述X形上弦箱梁包括有1个X形箱梁和4根直形箱梁，X形箱梁位于X形上弦箱梁的中部、其4个端部分别连接直形箱梁，所述直形箱梁由若干根箱梁段依次端连接构成。

进一优化方案，本发明的交叉张弦梁单元中，2榀张弦梁的2根下弦拉索的中部通过交叉索锚具上下交错连接，所述交叉索锚具由中间板和位于中间板两侧的2块边夹板连接构成，中间板与2块边夹板之间分别具有1个拉索穿孔，2个拉索穿孔成X上下交错布置、并分别套于2根下弦拉索的中部。

一种交叉张弦梁屋盖体系，其包括有若干张弦梁和若干檀条；若干榀张弦梁依次布置，每榀张弦梁包括有1根上弦箱梁、1根下弦拉索和若干根腹杆，下弦拉索的两端分别连接于上弦箱梁的两端、若干根腹杆依次竖向端连接于上弦箱梁与下弦拉索之间；若干根檀条依次横向连接于相邻2榀张弦梁的上弦箱梁之间构成屋盖结构；位于屋盖结构端部的张弦梁为边部张弦梁，所述边部张弦梁纵向设置，2榀边部张弦梁之间相邻的2榀张弦梁交叉设置成X形结构、构成上述交叉张弦梁单元，边部张弦梁的上弦箱梁与其相邻的上弦箱梁的端部通过V形箱梁成V形交叉连接，相邻2个交叉张弦梁单元中相邻的2根上弦箱梁的端部通过V形箱梁成V形交叉连接。

上述交叉张弦梁屋盖体系的施工方法，其包括有以下步骤。

步骤1、在已施工完成的屋盖立柱上，预埋张弦梁与屋盖立柱的连接件。

步骤2、确定所述交叉张弦梁屋盖体系的拼装位置后，搭设临时胎架。

步骤3、上弦箱梁分段拼装及高空对接，施工完成边部张弦梁的上弦箱梁及交叉张弦梁单元的X形上弦箱梁，同时安装檀条。

步骤4、全部上弦箱梁及檀条施工完成后，在上弦箱梁上安装腹杆。

步骤5、全部腹杆安装完成后，安装全部下弦拉索，分别施工完成边部张弦梁和交叉张弦梁单元。

步骤6、对全部下弦拉索分多次拉张至设计要求，下弦拉索全部拉张完成后，安装全部交叉索锚具，完成施工。

优化方案，本发明的施工方法的步骤6中，全部下弦拉索分3次拉张，其中每榀交叉张弦梁单元的2根下弦拉索同时张拉，第1次张拉至索力设计值的30±5%，第2次张拉至索力设计值70±5%，第3次张拉至超张拉至105±5%。

本发明具有以下突出的实质性特点和显著的进步。

1、本发明的交叉张弦梁单元，在纵横方向上形成了好的空间受力体系，具有良好自平衡能力；进一步，交叉张弦梁单元中X形上弦箱梁由X形箱梁和直形箱梁连接构成，具有连接牢固、施工方便的特点；又进一步，交叉张弦梁单元中完成拉张的2根下弦拉索通过交叉索锚具上下交错连接，起到定位下弦拉索、确保施工质量的作用。

2、本发明的交叉张弦梁屋盖体系，其通过本发明的交叉张弦梁单元在纵横方向上形成良好的空间受力体系，具有承载能力强和结构稳定性高的特点。

3、本发明的交叉张弦梁屋盖体系的施工方法，其具有施工工艺简单、快速、高效的特点。

附图说明

图1为本发明的交叉张弦梁单元的结构示意图。

图2为本发明中交叉索锚具的结构示意图。

图3为本发明的交叉张弦梁屋盖体系的结构示意图。

图4为本发明的交叉张弦梁屋盖体系中张弦梁的结构布置图。

图5为本发明的交叉张弦梁屋盖体系中上弦箱梁与檀条的连接示意图。

图6为图5结构中I部的局部放大图。

图7为图5结构中G部的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

参考图1，一种交叉张弦梁单元，其包括有2榀张弦梁10。

每榀张弦梁10包括有1根上弦箱梁1、1根下弦拉索2和若干根腹杆3，每榀张弦梁10中下弦拉索2的两端分别通过拉索耳板连接于上弦箱梁1的两端，若干根腹杆3依次竖向设置、且端连接于上弦箱梁1与下弦拉索2之间。

所述2榀张弦梁10交叉设置成X形结构，其中，2榀张弦梁10的2根上弦箱梁1的中部成12度交叉连接、构成X形上弦箱梁。所述X形上弦箱梁包括有1个X形箱梁11和4根直形箱梁，X形箱梁11位于X形上弦箱梁的中部、其4个端部分别连接直形箱梁，所述直形箱梁由若干根箱梁段12依次端连接构成。

2榀张弦梁10的2根下弦拉索2的中部通过交叉索锚具20上下交错连接。参考图图2，所述交叉索锚具20由中间板201和位于中间板201两侧的2块边夹板202连接构成，中间板201与2块边夹板202之间分别具有1个拉索穿孔203，2个拉索穿孔203成X上下交错布置、并分别套于2根下弦拉索2的中部。

本实施例的交叉张弦梁单元通过交叉布置的2榀张弦梁10，在纵横方向上形成了好的空间受力体系，具有良好自平衡能力。

实施例2

参考图3至图7，一种交叉张弦梁屋盖体系，其包括有若干张弦梁10和若干檀条5。

若干榀张弦梁10依次布置，每榀张弦梁10包括有1根上弦箱梁1、1根下弦拉索2和若干根腹杆3，下弦拉索2的两端分别连接于上弦箱梁1的两端、若干根腹杆3依次竖向端连接于上弦箱梁1与下弦拉索2之间。

若干根檀条5依次横向连接于相邻2榀张弦梁10的上弦箱梁1之间构成屋盖结构。

位于屋盖结构端部的张弦梁10为边部张弦梁，所述边部张弦梁纵向设置。2榀边部张弦梁之间相邻的2榀张弦梁10交叉设置成X形结构、构成实施例1的交叉张弦梁单元。边部张弦梁的上弦箱梁1与其相邻的上弦箱梁1的端部通过V形箱梁13成V形交叉连接，相邻2个交叉张弦梁单元中相邻的2根上弦箱梁1的端部通过V形箱梁13成V形交叉连接。

本实施例中V形箱梁13的两端部上对应每榀张弦梁10的下弦拉索2设有拉索耳板130，下弦拉索2端连接于拉索耳板130上。

本实施例的交叉张弦梁屋盖体系的施工方法，其包括有以下步骤。

步骤1、在已施工完成的屋盖立柱上，预埋张弦梁10与屋盖立柱的连接件。

步骤2、确定所述交叉张弦梁屋盖体系的拼装位置后，搭设临时胎架。

步骤3、上弦箱梁1分段拼装及高空对接，施工完成边部张弦梁的上弦箱梁1及交叉张弦梁单元的X形上弦箱梁，同时安装檀条5。

步骤4、全部上弦箱梁1及檀条5施工完成后，在上弦箱梁1上安装腹杆3。

步骤5、全部腹杆3安装完成后，安装全部下弦拉索2，分别施工完成边部张弦梁和交叉张弦梁单元。

步骤6、对全部下弦拉索2分3次拉张，其中每榀交叉张弦梁单元的2根下弦拉索2同时张拉，第1次张拉至索力设计值的30±5%，第2次张拉至索力设计值70±5%，第3次张拉至超张拉至105±5%；下弦拉索2全部拉张完成后，安装全部交叉索锚具20，完成施工。

本实施例的交叉张弦梁屋盖体系通过交叉张弦梁单元在纵横方向上形成良好的空间受力体系，自平衡能力强，在使用荷载作用下的结构变形小，形成的纵横受力体系具有承载能力强、结构稳定性高的优点。本实施例的交叉张弦梁屋盖体系结构简单、节点连接少，通过搭设临时胎架，在高空采用常规的分段拼装以及对接即可完成施工，具有施工工艺简单、快速、高效的特点。

Claims (6)

1.一种交叉张弦梁单元，其包括有2榀张弦梁（10），每榀张弦梁（10）包括有1根上弦箱梁（1）、1根下弦拉索（2）和若干根腹杆（3），每榀张弦梁（10）中下弦拉索（2）的两端分别连接于上弦箱梁（1）的两端，若干根腹杆（3）依次竖向设置、且端连接于上弦箱梁（1）与下弦拉索（2）之间，其特征在于：所述2榀张弦梁（10）交叉设置成X形结构，其中，2榀张弦梁（10）的2根上弦箱梁（1）的中部成10度至15度交叉连接、构成X形上弦箱梁，2榀张弦梁（10）的2根下弦拉索（2）的中部上下交错设置。

2.根据权利要求1所述的交叉张弦梁单元，其特征在于：所述X形上弦箱梁包括有1个X形箱梁（11）和4根直形箱梁，X形箱梁（11）位于X形上弦箱梁的中部、其4个端部分别连接直形箱梁，所述直形箱梁由若干根箱梁段（12）依次端连接构成。

3.根据权利要求1所述的交叉张弦梁单元，其特征在于：2榀张弦梁（10）的2根下弦拉索（2）的中部通过交叉索锚具（20）上下交错连接，所述交叉索锚具（20）由中间板（201）和位于中间板（201）两侧的2块边夹板（202）连接构成，中间板（201）与2块边夹板（202）之间分别具有1个拉索穿孔（203），2个拉索穿孔（203）成X上下交错布置、并分别套于2根下弦拉索（2）的中部。

4.一种交叉张弦梁屋盖体系，其包括有若干张弦梁（10）和若干檀条（5）；若干榀张弦梁（10）依次布置，每榀张弦梁（10）包括有1根上弦箱梁（1）、1根下弦拉索（2）和若干根腹杆（3），下弦拉索（2）的两端分别连接于上弦箱梁（1）的两端、若干根腹杆（3）依次竖向端连接于上弦箱梁（1）与下弦拉索（2）之间；若干根檀条（5）依次横向连接于相邻2榀张弦梁（10）的上弦箱梁（1）之间构成屋盖结构；其特征在于：位于屋盖结构端部的张弦梁（10）为边部张弦梁，所述边部张弦梁纵向设置，2榀边部张弦梁之间相邻的2榀张弦梁（10）交叉设置成X形结构、构成权利要求1或2或3所述的交叉张弦梁单元，边部张弦梁的上弦箱梁（1）与其相邻的上弦箱梁（1）的端部通过V形箱梁（13）成V形交叉连接，相邻2个交叉张弦梁单元中相邻的2根上弦箱梁（1）的端部通过V形箱梁（13）成V形交叉连接。

5.权利要求4所述的交叉张弦梁屋盖体系的施工方法，其特征在于包括有以下步骤：

步骤1、在已施工完成的屋盖立柱上，预埋张弦梁（10）与屋盖立柱的连接件；

步骤2、确定所述交叉张弦梁屋盖体系的拼装位置后，搭设临时胎架；

步骤3、上弦箱梁（1）分段拼装及高空对接，施工完成边部张弦梁的上弦箱梁（1）及交叉张弦梁单元的X形上弦箱梁，同时安装檀条（5）；

步骤4、全部上弦箱梁（1）及檀条（5）施工完成后，在上弦箱梁（1）上安装腹杆（3）；

步骤5、全部腹杆（3）安装完成后，安装全部下弦拉索（2），分别施工完成边部张弦梁和交叉张弦梁单元；

步骤6、对全部下弦拉索（2）分多次拉张至设计要求，下弦拉索（2）全部拉张完成后，安装全部交叉索锚具（20），完成施工。

6.权利要求5所述的交叉张弦梁屋盖体系的施工方法，其特征在于：步骤6中，全部下弦拉索（2）分3次拉张，其中每榀交叉张弦梁单元的2根下弦拉索（2）同时张拉，第1次张拉至索力设计值的30±5%，第2次张拉至索力设计值70±5%，第3次张拉至超张拉至105±5%。