CN112942582A - 适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点 - Google Patents

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潘文智
黄季阳
赵闯
吴家文
张雅裕
宋国伟
张坚洪
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Abstract

本发明提供了一种适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点，涉及技术领域，包括索夹主体、径向索索体、径向索耳板、环向索、索夹盖板和撑杆；索夹主体上布置多个平行弯弧索槽，每个索槽的两端均配置有独立的索夹盖板；撑杆与索夹耳板的中心线汇交于一点，索槽中心线的合力线与该点在水平方向上偏心。本发明由于采用偏心布置，撑杆位置与索槽盖板位置错开，无须在索盖板上增设顶板与撑杆连接，具有突出的现场安装便利性，且便于后期拉索的维修更换。并通过合理布置并排索槽，大大减小了索夹节点的平面尺寸。

Description

适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点
技术领域
本发明涉及一种适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点，属于张弦结构技术领域。
背景技术
张弦结构作为一种新型杂交预应力空间结构，被广泛应用于体育馆等大跨度空间结构中，其中索穹顶和弦支穹顶更是其中的代表。弦支穹顶和索穹顶的下部均为撑杆、径向索、环向索组成的索杆体系，撑杆上端与单层网壳或上层索的对应节点铰接，撑杆下端与径向索、环向索连接，径向拉索的上端与单层网壳或上层索的下一环节点相连，其撑杆下端的索夹节点是影响张弦结构成型的关键因素。对于大跨度张弦结构，其外圈环向索的受力较大，传统的单索、双索布置需采用超大直径才能满足其受力要求，而超大直径拉索的捻制成型工艺尚未成熟，因此其外圈环向索一般采取并排多索的形式，该索夹节点相连构件数量较多，受力较大且复杂。但是目前对于张弦结构的多索索夹节点，尚未提出较为合理的节点形式：
1）若采用单层并排多索的环向索布置方式，则索夹节点的平面尺寸过大，索夹节点的厚度需较大才能保证索夹节点的刚度；
2）若采用索夹主体下方双层多排的环向索布置方式，则对螺栓的预紧力提出了很高的要求，无法为环向索索体提供足够的摩擦力；
3）若采用上下双层多排的环向索布置方式且环向索不产生水平偏心，则需在索盖板上面增设撑杆圆管底板与撑杆连接，连接构造较为复杂，且需保证撑杆底板与索夹的连接可靠度，不便于现场的安装以及后期拉索的维修更换。
为解决以上关键问题，研发一种多索合理布置、受力性能优异、节点构造简便、空间受力合理、用钢量经济、便于安装维修的适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点，具有重要的工程应用意义，是所属技术领域技术人员亟待解决的技术问题。
基于此，做出本申请。
发明内容
本发明要解决的问题是针对目前超大跨度张弦结构多索索夹节点存在的不足，提出一种的适用于超大跨度张弦结构的多索索夹节点，具有多索合理布置、受力性能优异、节点构造简便、空间受力合理、用钢量经济、便于安装维修的特点。
为达到上述目的，本发明专利采用的技术方案如下：
一种适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点，包括索夹主体、径向索索体、径向索耳板、环向索和撑杆；所述径向索耳板固定于所述径向索索体的端部；所述索夹主体包括与所述径向索耳板转动连接的索夹耳板、用于安装所述环向索的多个平行的弯弧索槽、固定所述环向索的索夹盖板、以及用于安装所述撑杆的圆管；所述圆管与索夹耳板的中心线汇交于一点，该点与所有索槽中心线的合力线在同一水平面上，合力线与该点在水平方向上有一定的偏心。
进一步地，所述索夹主体上下布置两层索槽，每层多个平行的弯弧索槽，每个索槽的两端均配置有独立的索夹盖板。
进一步地，所述索夹主体上设有突起的限位块，限位块位于索槽的一侧，限位块部分延伸至所述索槽的上方。
进一步地，所述索夹耳板的两侧设有贴板，中间设有贯穿的销轴孔，所述索夹耳板插入径向索耳板，并通过销轴连接。
进一步地，所述的索夹主体为一整体浇铸件，所述贴板厚度总和小于耳板主体厚度，并与主体耳板一同铸造成型。
进一步地，所述环向索通过索夹盖板、螺栓与索夹主体连接，并通过螺栓的预紧力对环向索索体进行夹紧。
进一步地，所述索夹主体的索槽半径大于索体半径1-2mm，索槽中心线的回转半径为索体直径的20-30倍。
进一步地，所述的索夹耳板与索夹主体以及圆管的连接处，均进行倒圆角处理。
进一步地，所述索夹主体的索槽内喷锌1mm，索槽出口进行倒圆角，倒角半径不小于环向索索体半径，索槽的间距满足布置环向索锚具的要求。
进一步地，所述的索夹盖板布置于每个索夹主体索槽的两端，索夹盖板上同样布置有索槽，位于索槽两边的翼缘呈上扬式。
本发明能实现如下有益效果：
其一，通过合理地布置多根环向索，大大减小了索夹节点的平面尺寸，并具有良好的节点性能；且由于采用偏心布置，撑杆位置与索槽盖板位置错开，无须在索盖板上增设顶板与撑杆连接，具有突出的现场安装便利性，且便于后期拉索的维修更换。
其二，索夹主体为一整体浇铸件，大大减少了各部件之间的连接构造措施，且能保证节点的连接强度；
其三，索夹中部设置突起的限位装置，可在盖板失效的情况下，保证环向索索体与索夹主体的连接，成为第二道安全防线；
其四，位于盖板索槽两边的翼缘呈上扬式，在螺栓预紧力的作用下，翼缘产生向下的微变形，使得盖板在索槽的部位始终具有压紧环索的趋势。
综上，本发明提供的一种适用于超大跨度张弦结构的多索索夹节点，具有多索合理布置、受力性能优异、节点构造简便、空间受力合理、用钢量经济、便于安装维修的特点，可以保证节点受力符合计算假定并具有突出的承载力和施工便利性。
附图说明
图1为本发明涉及的多索索夹偏心节点的整体连接示意图；
图2为本发明涉及的索夹主体部件示意图；
图3为本发明涉及的索夹主体平面图；
图4为本发明涉及的索夹主体立面图；
图5为本发明涉及的索夹盖板构造图；
图中所示为：1—索夹主体；2—径向索索体；3—径向索耳板；4—销轴；5—环向索；6—螺栓；7—索夹盖板；8—撑杆；9—索夹耳板；10—贴板；11—销轴孔；12—索夹主体索槽；13—索夹螺栓孔；14—限位块；15—与撑杆连接的圆管；16—盖板索槽；17—盖板螺栓孔。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段及其所能达到的技术效果，能够更清楚更完善的披露，兹提供了以下实施例，并结合附图作如下详细说明：
本发明实施例涉及的张弦结构具体为弦支穹顶结构，跨度为117m，上部为单层网壳，下部共布置五圈索杆体系，其中最外圈环向索为4根80mm的密闭索，设计环向索索力为8000kN，最外圈径向索为120mm直径的钢拉杆，设计钢拉杆索力为3200kN，撑杆截面为P273X20，设计撑杆轴压力为1420kN。该索夹节点受力较大，环向索数量较多，应用单层并排四索或者下部双层四索的环向索布置形式，均无法满足结构受力及性能的要求。应用本发明所述的一种适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点，根据节点的受力特点及要求，对该索夹节点进行设计。
如图1所示，本实施例适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点，包括索夹主体1、径向索索体2、径向索耳板3、销轴4、环向索5、螺栓6、索夹盖板7、撑杆8；如图2所示，所述的索夹主体1为一整体浇铸件，包括索夹耳板9、贴板10、销轴孔11、索槽12、螺栓孔13、限位装置14以及与撑杆连接的圆管15；所述的径向索索体2通过径向索耳板3和销轴4与索夹耳板9进行连接；所述的环向索5通过索夹盖板7、螺栓6与索夹主体1连接，并通过螺栓6的预紧力对环向索索体5进行夹紧；所述的撑杆8通过对接焊缝与索夹主体的圆管15进行焊接连接；如图3和4所示，所述的索夹主体1上下布置两层索槽12，每层两个平行的弯弧索槽12，每个索槽12的两端均配置有独立的索夹盖板7；所述的圆管15与两个索夹耳板9的中心线汇交于一点，该点与四个索槽12中心线的合力线在同一水平面上，合力线与该点在水平方向上有一定的偏心，偏心距离为e，如图4所示；所述的索夹主体1在同一索槽的两个索夹盖板7之间有突起的限位块14。
本实施例的索夹耳板9与索夹主体1以及圆管15的连接处，均进行倒圆角处理。
本实施例的索夹耳板9上开有销轴孔11，耳板尺寸以及销轴孔直径由钢拉杆的设计承载力确定，所述的销轴孔11应进行机加工，销轴孔11的直径宜比销轴4直径大1-2mm。
本实施例的索夹主体1上的索槽12，索槽12内喷锌1mm，索槽出口进行倒圆角，倒角半径不小于索体半径，索槽12的间距应满足布置环向索锚具的要求。
如图5所示，所述的索夹盖板7布置于每个索夹主体索槽12的两端，盖板上同样布置有索槽16，位于索槽两边的翼缘呈上扬式，在螺栓预紧力的作用下，翼缘产生向下的微变形，使得盖板在索槽的部位始终具有压紧环索的趋势。
本实施例的索夹主体1的索槽半径略大于索体半径1-2mm，索槽中心线的回转半径为索体直径的20-30倍。
本发明所述的索夹耳板9两侧均设置有贴板10以增加销轴孔11处的局部承压性能，贴板10厚度总和应小于耳板9主体厚度，并与主体耳板一同铸造成型。
以上内容是结合本发明的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点，其特征在于：包括索夹主体、径向索索体、径向索耳板、环向索和撑杆；
所述径向索耳板固定于所述径向索索体的端部；
所述索夹主体包括与所述径向索耳板转动连接的索夹耳板、用于安装所述环向索的多个平行的弯弧索槽、固定所述环向索的索夹盖板、以及用于安装所述撑杆的圆管；
所述圆管与索夹耳板的中心线汇交于一点，该点与所有索槽中心线的合力线在同一水平面上，合力线与该点在水平方向上有一定的偏心。
2.如权利要求1所述的适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点，其特征在于：所述索夹主体上下布置两层索槽，每层多个平行的弯弧索槽，每个索槽的两端均配置有独立的索夹盖板。
3.如权利要求1所述的适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点，其特征在于：所述索夹主体上设有突起的限位块，限位块位于索槽的一侧，限位块部分延伸至所述索槽的上方。
4.如权利要求1所述的适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点，其特征在于：所述索夹耳板的两侧设有贴板，中间设有贯穿的销轴孔，所述索夹耳板插入径向索耳板，并通过销轴连接。
5.如权利要求4所述的适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点，其特征在于：所述的索夹主体为一整体浇铸件，所述贴板厚度总和小于耳板主体厚度，并与主体耳板一同铸造成型。
6.如权利要求1所述的适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点，其特征在于：所述环向索通过索夹盖板、螺栓与索夹主体连接，并通过螺栓的预紧力对环向索索体进行夹紧。
7.如权利要求1所述的适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点，其特征在于：所述索夹主体的索槽半径大于索体半径1-2mm，索槽中心线的回转半径为索体直径的20-30倍。
8.如权利要求1所述的适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点，其特征在于：所述的索夹耳板与索夹主体以及圆管的连接处，均进行倒圆角处理。
9.如权利要求1所述的适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点，其特征在于：所述索夹主体的索槽内喷锌1mm，索槽出口进行倒圆角，倒角半径不小于环向索索体半径，索槽的间距满足布置环向索锚具的要求。
10.如权利要求1所述的适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点，其特征在于：所述的索夹盖板布置于每个索夹主体索槽的两端，索夹盖板上同样布置有索槽，位于索槽两边的翼缘呈上扬式。
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