CN110714567B - 一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构 - Google Patents

一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构 Download PDF

Info

Publication number
CN110714567B
CN110714567B CN201910833819.9A CN201910833819A CN110714567B CN 110714567 B CN110714567 B CN 110714567B CN 201910833819 A CN201910833819 A CN 201910833819A CN 110714567 B CN110714567 B CN 110714567B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cable
radial
lower chord
node
radial cable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910833819.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110714567A (zh
Inventor
李治
涂建
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CITIC General Institute of Architectural Design and Research Co Ltd
Original Assignee
CITIC General Institute of Architectural Design and Research Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CITIC General Institute of Architectural Design and Research Co Ltd filed Critical CITIC General Institute of Architectural Design and Research Co Ltd
Priority to CN201910833819.9A priority Critical patent/CN110714567B/zh
Publication of CN110714567A publication Critical patent/CN110714567A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110714567B publication Critical patent/CN110714567B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B7/00—Roofs; Roof construction with regard to insulation
    • E04B7/08—Vaulted roofs
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/38—Connections for building structures in general
    • E04B1/58—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B7/00—Roofs; Roof construction with regard to insulation
    • E04B7/14—Suspended roofs
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/38—Connections for building structures in general
    • E04B1/58—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements
    • E04B2001/5868—Hinged connections

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)

Abstract

本发明涉及一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构，包括径向上弦钢梁、钢支座、下弦径向索和竖向撑杆；所述上弦钢梁与钢支座铰接；所述下弦径向索与钢支座铰接；所述上弦钢梁与所述竖向撑杆铰接；所述下弦径向索成连续折线形，下弦径向索与竖向撑杆连接在折线转折节点处。这种折线形下弦径向索不需要增加下弦径向索预张力的情况下可明显减小大跨度结构的变形，特别适用于矢高受建筑使用条件限制无法增加，大跨屋盖变形不能满足要求时。下弦径向索设计成连续折线形，同时撑杆与索相交节点应为无滑移索夹节点，对索夹设计、制作以及张拉施工有一定技术要求。

Description

一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构
技术领域
本发明涉及大跨空间屋盖结构领域，具体涉及车辐式索承网格结构、弦支穹顶结构、张弦梁结构等各种张弦空间结构的下弦径向索中的索结构。
背景技术
车辐式索承网格结构、弦支穹顶结构、张弦梁结构中下弦径向索的设计中，经常遇到下弦径向索较长时在中部设置撑杆。传统设计中下弦径向索一般为直线形，在理论上撑杆起不到成为上、下弦的支点作用，撑杆成为多余杆件，如何最大限度发挥撑杆连接上、下弦的作用，成为此类结构的难题。而将下弦径向索设计为连续折线形，则可有效解决这一问题。可以在不增加矢高的情况下，通过调整索预张力和折线角度，达到减小大跨屋盖结构的变形，并提高整体结构稳定安全系数的目的。
本发明将下弦径向索设计成连续折线形，在撑杆与索相交的折线转折处采用抗滑移索夹或节点构造措施实现无滑移，简化了设计，方便了施工。
发明内容
本发明的目的是提供一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构，该结构可以在不增加矢高的情况下，通过调整索预张力和折线角度，达到减小大跨屋盖结构的变形，并提高整体结构稳定安全系数的目的。
为实现上述目的，本发明提供了一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构，包括径向上弦钢梁、钢支座、下弦径向索和竖向撑杆；所述上弦钢梁与钢支座铰接；所述下弦径向索与钢支座铰接；所述上弦钢梁与所述竖向撑杆铰接；所述下弦径向索成连续折线形，下弦径向索与竖向撑杆连接在折线转折节点处。
进一步地，所述上弦钢梁与钢支座铰接。钢支座上预留连接节点板，上弦钢梁端部预留插耳板，钢支座节点板与上弦钢梁插耳板上预留销轴孔，钢结构安装就位后在预留销轴孔中插上销轴，从而实现铰接。
进一步地，所述下弦径向索与钢支座铰接。钢支座上预留连接节点板，钢支座节点板与下弦径向索索头上预留销轴孔，径向索张拉就位后在预留销轴孔中插上销轴，从而实现铰接。
进一步地，所述上弦钢梁与所述竖向撑杆铰接。上弦钢梁上预留连接节点板，竖向撑杆端部预留插耳板，上弦钢梁节点板与竖向撑杆插耳板上预留销轴孔，钢结构安装就位后在预留销轴孔中插上销轴，从而实现铰接。
进一步地，所述下弦径向索成连续折线形，与竖向撑杆通过折线转折节点连接。
进一步地，通过计算分析调整撑杆长度，形成合适的折线角度。所述折线转折节点还包括通过计算分析调整撑杆长度形成合适的折线角度和无滑移索夹。
进一步地，所述下弦径向索成连续折线形，其中每处折线角度均通过计算分析调整该处竖向撑杆长度确定：为得到合适的撑杆长度和折线角度，下弦径向索在未添加初始张拉力的零应力状态时，假定转折节点处径向索夹角α，夹角一般取15°至30°之间。计算得到下弦径向索拉力N1及竖向撑杆轴力N2。
进一步地，检查计算得到的下弦径向拉索拉力N1值，是否介于0.10~0.15倍拉索破断力之间。如果介于上述范围之间则进行下一步骤，否则回到上一步骤增加径向索夹角α，直至径向索拉力N1介于上述范围之间。
进一步地，当全部计算结果满足要求时，则认为确定了下弦径向拉索初始预应力及转折节点处夹角α；否则，则需要回到以上步骤继续增大径向索夹角α，重新计算直至满足要求。
进一步地，所述的折线转折节点还包括无滑移索夹，其特征在于，折线转折节点处通过计算和索夹构造等综合措施的方式，或者单纯构造措施方式，实现节点无滑移。
进一步地，为通过计算和索夹构造等综合措施的方式实现节点无滑移，根据上述过程计算确定的下弦径向索拉力N1、竖向撑杆轴力N2以及夹角α，可计算出索拉力N3；之后可通过计算确定沿径向索索力N1方向转折节点处的不平衡力，此时，索夹与径向索之间的摩擦力须大于上述不平衡力，从而达到无滑移目的。求得上述摩擦力最小值后，除以竖向撑杆作用在径向索索力N1垂直方向的分力，则得到索夹与径向索摩擦系数μ最小值要求，提供给生产厂家按要求生产加工索和索夹。
进一步地，为通过单纯构造措施方式实现折线转折节点处无滑移，两侧径向索以及竖向撑杆分别通过销轴连接于节点板的构造方式实现无滑移。
进一步地，所述的节点无滑移连续折线下弦径向索结构，下弦径向索立面形状为连续折线形。
本发明连续折线形下弦径向索不需要增加下弦径向索预张力的情况下，可达到明显减小大跨度结构的变形的技术效果。与传统直线形下弦径向索结构相比，该体系的优点是：最大限度发挥了中部撑杆的效果；提高了预应力索的效率；特别适用于矢高受建筑使用条件限制无法增加，需控制结构变形时；提高了张弦结构的整体稳定性；和建筑造型相结合可形成优美的下弦曲线。
附图说明
图1为本发明的一个较佳实施例的一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构的结构示意图；
图2为图1中I处节点通过计算和索夹构造等综合措施的方式实现无滑移放大图；
图3为图1中I处节点通过单纯构造措施方式实现无滑移放大图；
图4为图1中I处节点实现无滑移内力分解放大图。
具体实施方式
参见图1，本发明包括径向上弦钢梁1、钢支座2、下弦径向索3和竖向撑杆4；径向上弦钢梁1与钢支座2铰接；下弦径向索3与钢支座2铰接；上弦钢梁1与竖向撑杆4铰接；下弦径向索3成连续折线形，与竖向撑杆4连接在折线转折节点处5，通过计算分析调整撑杆长度，形成合适的折线角度。
所述上弦钢梁与钢支座铰接。钢支座上预留连接节点板，上弦钢梁端部预留插耳板，钢支座节点板与上弦钢梁插耳板上预留销轴孔，钢结构安装就位后在预留销轴孔中插上销轴，从而实现铰接。
所述下弦径向索与钢支座铰接。钢支座上预留连接节点板，钢支座节点板与下弦径向索索头上预留销轴孔，径向索张拉就位后在预留销轴孔中插上销轴，从而实现铰接。
所述上弦钢梁与所述竖向撑杆铰接。上弦钢梁上预留连接节点板，竖向撑杆端部预留插耳板，上弦钢梁节点板与竖向撑杆插耳板上预留销轴孔，钢结构安装就位后在预留销轴孔中插上销轴，从而实现铰接。
所述下弦径向索成连续折线形，与竖向撑杆通过折线转折节点连接。
所述的折线转折节点还包括无滑移索夹， 折线转折节点处通过计算和索夹构造等综合措施的方式，或者单纯构造措施方式，实现节点无滑移。
为通过计算和索夹构造等综合措施的方式实现节点无滑移，根据上述过程计算确定的下弦径向索拉力N1、竖向撑杆轴力N2以及夹角α，可计算出索拉力N3；之后可通过计算确定沿径向索索力N1方向转折节点处的不平衡力，此时，索夹与径向索之间的摩擦力须大于上述不平衡力，从而达到无滑移目的。求得上述摩擦力最小值后，除以竖向撑杆作用在径向索索力N1垂直方向的分力，则得到索夹与径向索摩擦系数μ最小值要求，提供给生产厂家按要求生产加工索和索夹。
为通过单纯构造措施方式实现折线转折节点处无滑移，两侧径向索以及竖向撑杆分别通过销轴连接于节点板的构造方式实现无滑移。
所述的节点无滑移连续折线下弦径向索结构，下弦径向索立面形状为连续折线形。
如图4所示，为得到合适的撑杆长度和折线角度，执行方式与步骤如下：
步骤一：确定结构外形，下弦径向索在未添加初始张拉力的零应力状态时，假定转折节点处径向索夹角α，夹角一般取15°至30°之间。计算得到下弦径向索拉力N1及竖向撑杆轴力N2；
步骤二：检查下弦径向拉索拉力N1值，是否介于0.10~0.15倍拉索破断力之间。如果介于上述范围之间则进行下一步骤，否则回到步骤一增加径向索夹角α，直至径向索拉力N1介于上述范围之间。
步骤三：完成步骤二后，当全部计算结果满足要求时，则认为确定了下弦径向拉索初始预应力及转折节点处夹角α；否则，则需要回到步骤一增大径向索夹角α，重新计算直至各项指标满足要求。
为实现折线转折节点处无滑移可以通过两种方式：
方式一: 通过计算和索夹构造等综合措施的方式。如图2所示，根据上述过程计算确定的下弦径向索拉力N1、竖向撑杆轴力N2以及夹角α，可计算出索拉力N3；之后可通过计算确定沿径向索索力N1方向转折节点处的不平衡力，此时，索夹6与径向索3之间的摩擦力须大于上述不平衡力，从而达到无滑移目的。求得上述摩擦力最小值后，除以竖向撑杆作用在径向索索力N1垂直方向的分力，则得到索夹与径向索摩擦系数μ最小值要求，提供给生产厂家按要求生产索和索夹。
Figure DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE004
Figure DEST_PATH_IMAGE006
Figure DEST_PATH_IMAGE008
求得:
Figure DEST_PATH_IMAGE010
Figure DEST_PATH_IMAGE012
方式二：如图3所示，连续折线转折节点处，两侧径向索3以及竖向撑杆4分别通过销轴7连接于节点板8的构造方式也可实现节点无滑移。
本发明的一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构，可应用于车辐式索承网格结构、弦支穹顶结构、张弦梁结构中下弦径向索的设计中，可根据建筑效果和结构变形要求，将下弦径向索设计成连续折线形。

Claims (8)

1.一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构，其特征在于，包括径向上弦钢梁、钢支座、下弦径向索和竖向撑杆；所述上弦钢梁与钢支座铰接；所述下弦径向索与钢支座铰接；所述上弦钢梁与所述竖向撑杆铰接；所述下弦径向索成连续折线形，下弦径向索与竖向撑杆节点无滑移连接在折线转折节点处，且转折节点处径向索夹角在15°至30°之间。
2.如权利要求1中所述的一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构，其特征在于，上弦钢梁与钢支座采用如下方式铰接：钢支座上预留连接节点板，上弦钢梁端部预留插耳板，钢支座节点板与上弦钢梁插耳板上预留销轴孔，钢结构安装就位后在预留销轴孔中插上销轴，从而实现铰接。
3.如权利要求1中所述的一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构，其特征在于，所述下弦径向索与钢支座铰接是指：钢支座上预留连接节点板，钢支座节点板与下弦径向索索头上预留销轴孔，径向索张拉就位后在预留销轴孔中插上销轴，从而实现铰接。
4.如权利要求1中所述的一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构，其特征在于，所述上弦钢梁与所述竖向撑杆铰接是指：上弦钢梁上预留连接节点板，竖向撑杆端部预留插耳板，上弦钢梁节点板与竖向撑杆插耳板上预留销轴孔，钢结构安装就位后在预留销轴孔中插上销轴，从而实现铰接。
5.如权利要求1所述的一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构，其特征在于，所述下弦径向索成连续折线形，其中每处折线角度均通过计算分析调整该处竖向撑杆长度确定：
步骤一：下弦径向索在未添加初始张拉力的零应力状态时，假定转折节点处径向索夹角α，夹角取15°至30°之间，计算得到下弦径向索拉力N1及竖向撑杆轴力N2；
步骤二：检查下弦径向拉索拉力N1值，是否介于0.10~0.15倍拉索破断力之间；如果介于上述范围之间则进行下一步骤，否则回到步骤一增加径向索夹角α，直至径向索拉力N1介于上述范围之间；
步骤三：完成步骤二后，当全部计算结果满足要求时，则认为确定了下弦径向拉索初始预应力及转折节点处夹角α；否则，则需要回到步骤一增大径向索夹角α，重新计算直至满足要求；根据确定的转折节点处夹角α，确定该处竖向撑杆长度。
6.如权利要求1所述的一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构，其特征在于，所述下弦径向索折线转折处节点设有夹紧下弦径向索的索夹，索夹与竖向撑杆铰接。
7.如权利要求5所述的一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构，其特征在于，根据计算确定的下弦径向索拉力N1、竖向撑杆轴力N2以及夹角α，计算出索拉力N3（
Figure DEST_PATH_IMAGE001
）；之后通过计算确定沿径向索索力N1方向转折节点处的不平衡力，以得到的不平衡力作为索夹与径向索之间的摩擦力的最小值，并将该最小值除以竖向撑杆作用在径向索索力N1垂直方向的分力，则得到索夹与径向索摩擦系数μ最小值要求，按该要求选取或生产加工径向索和索夹。
8.如权利要求1所述的一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构，其特征在于，所述折线转折节点处设有节点板，竖向撑杆和位于折线转折节点处两侧的下弦径向索分别通过销轴铰接于节点板上。
CN201910833819.9A 2019-09-04 2019-09-04 一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构 Active CN110714567B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910833819.9A CN110714567B (zh) 2019-09-04 2019-09-04 一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910833819.9A CN110714567B (zh) 2019-09-04 2019-09-04 一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110714567A CN110714567A (zh) 2020-01-21
CN110714567B true CN110714567B (zh) 2021-03-23

Family

ID=69209632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910833819.9A Active CN110714567B (zh) 2019-09-04 2019-09-04 一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110714567B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114396120B (zh) * 2021-12-22 2023-09-26 中国建筑西南设计研究院有限公司 一种可主动调节预张力的拉索柱体系

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101196015B (zh) * 2007-10-25 2010-06-23 中国京冶工程技术有限公司 张弦梁
CN203113521U (zh) * 2013-02-07 2013-08-07 杭州恒达钢构股份有限公司 一种张弦梁索杆节点
CN103362213B (zh) * 2013-08-05 2015-04-29 东南大学 一种张弦梁结构
CN103397740B (zh) * 2013-08-05 2015-07-08 东南大学 一种空间张弦梁结构
CN106836497A (zh) * 2016-12-22 2017-06-13 浙江精工钢结构集团有限公司 一种双索分离式张弦桁架及其施工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110714567A (zh) 2020-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9892213B2 (en) Asymmetric cable-membrane tensegrity structure of opening type, method of constructing the same and method of designing the same
CN105569187A (zh) 一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖及其施工方法
CN103397740A (zh) 一种空间张弦梁结构
CN110206366B (zh) 一种拱形大跨度预应力钢结构及其施工方法
CN107476581B (zh) 一种钢结构双层悬挑结构吊装安装方法
CN110714567B (zh) 一种节点无滑移连续折线下弦径向索结构
CN111236039B (zh) 一种大跨径空间索网体系悬索桥
CN111350276B (zh) 一种车辐式索承网格钢结构初始预应力状态的设计方法
WO2019218680A1 (zh) 一种单层无内环交叉索支结构
CN107419806B (zh) 一种大跨x型网格立体张弦结构体系及其施工方法
CN106284838A (zh) 一种格构式蜂窝梁节段和大跨度格构式钢梁及其制作安装方法
CN104481028A (zh) 一种预应力空间网格结构
CN105781126B (zh) 一种张弦结构被动建立预应力施工方法
Luo et al. Static equilibrium form-finding analysis of cable-strut system based on nonlinear dynamic finite element method
CN107964866B (zh) 独柱式斜塔结构的斜拉桥及其斜拉索的张拉方法
CN115233878B (zh) 自适应找形曲面斜交索网幕墙结构
CN212534511U (zh) 一种马鞍形半刚性索网结构
CN203113619U (zh) 一种张弦梁结构撑杆抗滑移装置
CN115544623A (zh) 一种基于逆吊法的空间拱桥找形方法
CN211597321U (zh) 一种交替复合式索穹顶结构
CN103174258B (zh) 一种张弦梁撑杆的抗滑装置
CN108104349B (zh) 一种斜压杆桁架张弦梁组合结构和实施方法
CN2746033Y (zh) 预应力撑杆复合柱
CN206174123U (zh) 网格结构桁架柱交叉孔球连接装置
Avelino et al. Structural analysis of gridshells designed from singularities

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant