CN114182885A - 一种抵抗风吸力的预应力梁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抵抗风吸力的预应力梁，包括四组呈X字型设置的桁架、连接在各桁架的端部的立柱；桁架包括第二连接件与第一连接件，第二连接件串联在两俩相互串联设置的第一连接件上；第二连接件的另一端连接在立柱的顶端；四组桁架远离立柱的一端相互连接，且桁架呈弧形；两俩且相邻的桁架靠近立柱的一端通过横杆相互连接，该两个桁架位于预应力梁靠近其长边一侧；横杆通过若干个第一斜杆与位于横杆同一侧设置的桁架相连，两侧横杆通过若干个连接杆相连；本发明采用四组呈拱形的桁架呈X字型设置在立柱上，双曲拱形交叉设置的预应力梁结构具有承载力大、跨越能力大、结构稳定性好、工业化程度高、预制装配施工方便和造价低等优点。

Description

一种抵抗风吸力的预应力梁

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，具体为一种抵抗风吸力的预应力梁。

背景技术

随着科技的日益发展，房屋等建筑的形式和功能都起到了翻天覆地的变化；大跨结构成为了当今全世界发展最快的结构类型；大跨结构区别于传统结构的重要特征是其跨度很大，有的甚至达到几百米，这时为了满足要求，就需要结构有受力性能更好、更合理的空间体系；此外，建筑物朝着建筑造型多样化、复杂化以及建筑空间的大跨度方向发展，轻型大跨结构得到广泛的应用，特别是在体育馆、大型展览馆、机场航站楼和火车站等建筑领域尤为突出。

但是由于轻型大跨结构具有跨度大、质量轻、结构柔等特点，且大跨度屋面的风载体型系数为负值，当风荷载过大到吸力超过竖直向下的荷载时，会使得下弦预应力拉索退出工作，使得大跨度结构的整体刚度骤减，极易导致结构破坏；如何保证大跨度轻质屋面结构在较大风荷载作用下正常工作，延缓下弦索松弛，提高结构抵抗向上变形的刚度，增加延性和稳定性，提高安全储备，是工程中需要解决的问题。

发明内容

在现有的技术上，本发明的目的在于提供一种安装方便、结构合理的预应力梁。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种抵抗风吸力的预应力梁，包括四组呈X字型设置的桁架、连接在各桁架的端部的立柱、第一斜杆、横杆以及连接杆；

所述桁架包括第二连接件以及至少两个的第一连接件，所述第二连接件的一端串联在两俩相互串联设置的所述第一连接件上，且该第一连接件沿第一连接件的长度方向依次连接，所述第二连接件的另一端连接在立柱的顶端；四组所述桁架远离立柱的一端相互连接，且所述桁架呈弧形；两俩且相邻的所述桁架靠近立柱的一端通过横杆相互连接，该两个所述桁架位于所述预应力梁靠近其长边一侧；所述横杆通过若干个第一斜杆与位于所述横杆同一侧设置的桁架相连，两侧所述横杆通过若干个连接杆相连。

更进一步地，所述第一连接件包括第一连接板、第二连接板、第一连接管、第二连接管、连接块以及第二斜杆；所述第一连接板与第二连接板通过一个第一连接管与两个第二连接管相互连接，所述第一连接管与第二连接管呈品字型设置在第一连接板与第二连接板之间，且第一连接管位于所述第二连接管远离第一斜杆的一侧；两个所述第二连接管通过若干个等距设置的连接块相连，两个所述第二连接管通过若干个第二斜杆分别与第一连接管相连。

更进一步地，所述第二连接管与连接板之间连接处连接有多组呈放射状设置的第二斜杆，所述第二连接管的中央处连接有多组呈放射状设置的第二斜杆；所述第一连接管、第二连接管与第二斜杆之间形成多组的三角形结构。

更进一步地，所述第二连接板远离第一连接管的端面上设置有第一卡块与第二卡块；所述第一连接板上开有与所述第一卡块相适配的第一卡口以及与所述第二卡块相适配的第二卡口，且第二卡口与所述第一连接管内部相通；所述第一卡口位于两侧所述第二连接管与所述第二斜杆的连接处之间。

更进一步地，所述第二连接件包括第一连接板、第一连接管、第二连接管、连接块以及第二斜杆；两个所述第一连接板通过一个所述第一连接管与两个所述第二连接管相互连接，所述第一连接管与第二连接管呈品字型设置在两个所述第一连接板之间，且第一连接管位于所述第二连接管远离第一斜杆的一侧；两个所述第二连接管通过若干个等距设置的连接块相连，两个所述第二连接管分别通过若干个呈M字型设置的第二斜杆与第一连接管相连。

更进一步地，所述横杆的两端分别连接在第二连接件上；位于与所述横杆同一侧设置的第一连接件与第一连接件之间的连接处通过第一斜杆铰接在横杆上，且该第一斜杆的另一端均连接在横杆的同一点上；与第二连接件相邻的第一连接件两端通过第一斜杆连接在横杆的另一点上。

更进一步地，所述横杆的中央通过拉杆分别和与所述横杆不同侧的立柱相连。

更进一步地，四组的桁架相互连接的一端通过焊接相连。

更进一步地，两俩且相邻的所述桁架通过多组的连接条相连，且该两个所述桁架位于预应力梁靠近其短边一侧；所述连接条的两端分别连接在第一连接件上。

更进一步地，所述立柱为其沿长度方向的横截面呈工字型的钢结构体。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的技术方案，采用四组呈拱形的桁架呈X字型设置在立柱上；双曲拱形交叉设置的预应力梁结构具有承载力大、跨越能力大、结构稳定性好、工业化程度高、预制装配施工方便和造价低等优点。

本发明提供的预应力梁结构选用三角结构作为最小受力体系；其中，第一连接管、第二连接管、连接块以及第二斜杆之间构成三角形结构，桁架、第一斜杆以及横杆之间构成三角形结构；将第一连接管上的载荷力依次通过第二斜杆、第二连接管、第一斜杆、横杆进行传导，形成稳定的空间结构，受力均匀，方便加载，可有效提高整体结构的承载能力与稳定性。

本发明的技术方案，桁架采用第二连接件与第一连接件的部件组成，并且桁架呈双曲拱形交叉设置；可实现屋面结构的大跨度设计，且采用三角结构配合使用，既可避免桁架出现中部失稳破坏的情况，又可将第一连接管荷载传递给第二连接管，两组的第二连接管作为主受拉部件，并且利用第一斜杆与横杆受力传导，从而提高整体结构的稳定性；立柱采用呈工字型的钢结构体，受力体系稳定，使得呈拱形的桁架的载荷传递到立柱上，从而有效提高了预应力梁的承载能力。

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的附图。

图1为本发明预应力梁的正面结构示意图。

图2为本发明预应力梁的结构俯视图。

图3为本发明第一连接件的正面结构示意图。

图4为本发明第二连接件的正面结构示意图。

图5为本发明第一连接件沿其长度方向的横截面结构示意图。

图6为本发明A处的结构放大示意图。

图7为本发明B处的结构放大示意图。

图8为本发明第一连接板的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8之一，本发明提供一种技术方案：

一种抵抗风吸力的预应力梁，包括四组呈X字型设置的桁架11、连接在各桁架11的端部的立柱12、第一斜杆3、拉杆23、横杆2以及连接杆21；

其中，如图1-2所示，桁架11包括第二连接件5以及至少两个的第一连接件4，第二连接件5的一端串联在两俩相互串联设置的第一连接件4上，且该第一连接件4沿第一连接件4的长度方向依次连接，第二连接件5的另一端连接在立柱12的顶端；四组桁架11远离立柱12的一端相互连接，且桁架11呈弧形；两俩且相邻的桁架11靠近立柱12的一端通过横杆2相互连接，该两个桁架11位于预应力梁1靠近其长边一侧；横杆2通过若干个第一斜杆3与位于横杆2同一侧设置的桁架11相连，两侧横杆2通过若干个连接杆21相连。

进一步地，预应力梁1结构选用三角结构作为最小受力体系；其中，第一连接管41、第二连接管43以及第二斜杆44之间构成多组的三角形结构，第一连接管41与第二连接管43呈品字形布置，并且第一连接管41、第二连接管43、连接块46以及第二斜杆44之间构成三角形结构；连接件、第一斜杆3以及横杆2之间也构成三角形结构。

其中，将第一连接管41上的载荷力通过第二斜杆44传导到第二连接管43上，连接件上的载荷力通过桁架11上的连接处相连的第一斜杆3分散传导到横杆2上，从而使预应力梁1形成稳定的空间结构，受力均匀，方便加载，可有效提高整体结构的承载能力与稳定性。

其中，如图3、5、8所示，第一连接件4包括第一连接板42、第二连接板45、第一连接管41、第二连接管43、连接块46以及第二斜杆44；第一连接板42与第二连接板45通过一个第一连接管41与两个第二连接管43相互连接，第一连接管41与第二连接管43呈品字型设置在第一连接板42与第二连接板45之间，且第一连接管41位于第二连接管43远离第一斜杆3的一侧；两个第二连接管43通过若干个等距设置的连接块46相连，两个第二连接管43通过若干个第二斜杆44分别与第一连接管41相连。

其中，如图4所示，第二连接件5包括第一连接板42、第一连接管41、第二连接管43、连接块46以及第二斜杆44；两个第一连接板42通过一个第一连接管41与两个第二连接管43相互连接，第一连接管41与第二连接管43呈品字型设置在两个第一连接板42之间，且第一连接管41位于第二连接管43远离第一斜杆3的一侧；两个第二连接管43通过若干个等距设置的连接块46相连，两个第二连接管43分别通过若干个呈M字型设置的第二斜杆44与第一连接管41相连。

其中，第一连接管41、第二连接管43均为呈弧形，第一连接管41为圆管，第二连接管43为方管；两个第二连接管43通过连接块46相连，且若干个连接块46等距设在两个第二连接管43之间；与此同时，第一连接管41、第二连接管43以及第二斜杆44构成三角形结构，使得连接件形成稳固的空间结构，进一步地提高了第一连接管41的承载能力。

进一步地，在第一连接件4中，第二连接管43与连接板之间连接处连接有多组呈放射状设置的第二斜杆44，第二连接管43的中央处连接有多组呈放射状设置的第二斜杆44；第一连接管41、第二连接管43与第二斜杆44之间形成多组的三角形结构。

其中，第二斜杆44呈放射状设置在第二连接管43与连接板之间连接处，使得第二连接管43利用不同角度的第二斜杆44与第一连接管41相连；与此同时，第二连接管43的中央处也连接有多组呈放射状设置的第二斜杆44，从而使第一连接管41有效地将载荷分散传导到第二连接管43上。

因此，第一连接管41与第二连接管43之间通过第二斜杆44分隔出多组的三角形结构，从而大大提高了第一连接件4整体结构的承载能力与稳定性。

进一步地，第二连接板45远离第一连接管41的端面上设置有第一卡块451与第二卡块452；第一连接板42上开有与第一卡块451相适配的第一卡口421以及与第二卡块452相适配的第二卡口422，且第二卡口422与第一连接管41内部相通；第一卡口421位于两侧第二连接管43与第二斜杆44的连接处之间。

其中，如图3所示，多组第二斜杆44相交接之处开有通孔454，且该交界处位于靠近第一连接板42的一侧；第一连接管41靠近第一连接板42的一端开有通孔454；与此同时，第一卡块451与第二卡块452上也设置有与通孔454相适配的穿孔455；因此，第一连接件4上的第一卡块451与第二卡块452分别穿置在第一卡口421与第二卡口422内；第一卡块451上设置的穿孔455对准第二斜杆44相交接之处的通孔454，第二卡块452上设置的穿孔455对准第一连接管41上设置的通孔454；与此同时，利用紧固件453依次穿置在通孔454与穿孔455内，且利用紧固件453将第一卡块451与第二卡块452进行固定住；从而，使第一连接件4与第一连接件4之间进行快速高效地连接。

进一步地，第一连接件4与第二连接件5之间的连接方式，如同上述第一连接件4与第一连接件4之间的连接方式相同，这里不再赘述。

其中，如图1、2、6、7所示，横杆2的两端分别连接在第二连接件5上；位于与横杆2同一侧设置的第一连接件4与第一连接件4之间的连接处通过第一斜杆3铰接在横杆2上，且该第一斜杆3的另一端均连接在横杆2的同一点上；与第二连接件5相邻的第一连接件4两端通过第一斜杆3连接在横杆2的另一点上；横杆2的中央通过拉杆23分别和与所述横杆2不同侧的立柱12相连。

进一步地，桁架11上的第二连接件5与第一连接件4通过第一斜杆3与横杆2相连，从而使连接件、第一斜杆3以及横杆2构成三角形结构，将连接件的载荷分散到横杆2上，进而利用横杆2将载荷传导到立柱12上；进一步地提高了整体结构的承载能力与稳定性；与此同时，横杆2利用拉杆23与不同测的立柱12相连，从而提高了预应力梁1的侧向承受力。

进一步地，四组的桁架11相互连接的一端通过焊接相连；两俩且相邻的桁架11通过多组的连接条22相连，且该两个桁架11位于预应力梁1靠近其短边一侧；连接条22的两端分别连接在第一连接件4上，使桁架11与连接条22形成三角形结构，从而使预应力梁1结构的承载能力与稳定性提高。

其中，四组的桁架11相互连接一端均未设置有第一连接板42，将第一连接管41与第一连接管41焊接在一起，第二连接管43与第二连接管43焊接在一起；从而使预应力梁1顶部的载荷大大增加。

其中，立柱12为其沿长度方向的横截面呈工字型的钢结构体。

综上所述，在正常使用状态下，预应力梁1的桁架11承受压力和剪力，第一斜杆3、拉杆23、横杆2以及连接杆21承受拉力、风吸力，立柱12承受压力、弯矩和剪力；充分发挥了桁架11的受力特点和优点，不仅有效的提高大跨度屋面梁的抗风性能，同时完美保留了大跨度预应力梁自平衡及轻型的特点，有效的减小结构截面，降低成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种抵抗风吸力的预应力梁，包括四组呈X字型设置的桁架(11)以及连接在各桁架(11)的端部的立柱(12)；其特征在于：还包括第一斜杆(3)、横杆(2)以及连接杆(21)；所述桁架(11)包括第二连接件(5)以及至少两个的第一连接件(4)，所述第二连接件(5)的一端串联在两俩相互串联设置的所述第一连接件(4)上，且该第一连接件(4)沿第一连接件(4)的长度方向依次连接，所述第二连接件(5)的另一端连接在立柱(12)的顶端；四组所述桁架(11)远离立柱(12)的一端相互连接，且所述桁架(11)呈弧形；两俩且相邻的所述桁架(11)靠近立柱(12)的一端通过横杆(2)相互连接，该两个所述桁架(11)位于所述预应力梁(1)靠近其长边一侧；所述横杆(2)通过若干个第一斜杆(3)与位于所述横杆(2)同一侧设置的桁架(11)相连，两侧所述横杆(2)通过若干个连接杆(21)相连。

2.根据权利要求1所述的一种抵抗风吸力的预应力梁，其特征在于：所述第一连接件(4)包括第一连接板(42)、第二连接板(45)、第一连接管(41)、第二连接管(43)、连接块(46)以及第二斜杆(44)；所述第一连接板(42)与第二连接板(45)通过一个第一连接管(41)与两个第二连接管(43)相互连接，所述第一连接管(41)与第二连接管(43)呈品字型设置在第一连接板(42)与第二连接板(45)之间，且第一连接管(41)位于所述第二连接管(43)远离第一斜杆(3)的一侧；两个所述第二连接管(43)通过若干个等距设置的连接块(46)相连，两个所述第二连接管(43)通过若干个第二斜杆(44)分别与第一连接管(41)相连。

3.根据权利要求2所述的一种抵抗风吸力的预应力梁，其特征在于：所述第二连接管(43)与连接板之间连接处连接有多组呈放射状设置的第二斜杆(44)，所述第二连接管(43)的中央处连接有多组呈放射状设置的第二斜杆(44)；所述第一连接管(41)、第二连接管(43)与第二斜杆(44)之间形成多组的三角形结构。

4.根据权利要求2所述的一种抵抗风吸力的预应力梁，其特征在于：所述第二连接板(45)远离第一连接管(41)的端面上设置有第一卡块(451)与第二卡块(452)；所述第一连接板(42)上开有与所述第一卡块(451)相适配的第一卡口(421)以及与所述第二卡块(452)相适配的第二卡口(422)，且第二卡口(422)与所述第一连接管(41)内部相通；所述第一卡口(421)位于两侧所述第二连接管(43)与所述第二斜杆(44)的连接处之间。

5.根据权利要求1所述的一种抵抗风吸力的预应力梁，其特征在于：所述第二连接件(5)包括第一连接板(42)、第一连接管(41)、第二连接管(43)、连接块(46)以及第二斜杆(44)；两个所述第一连接板(42)通过一个所述第一连接管(41)与两个所述第二连接管(43)相互连接，所述第一连接管(41)与第二连接管(43)呈品字型设置在两个所述第一连接板(42)之间，且第一连接管(41)位于所述第二连接管(43)远离第一斜杆(3)的一侧；两个所述第二连接管(43)通过若干个等距设置的连接块(46)相连，两个所述第二连接管(43)分别通过若干个呈M字型设置的第二斜杆(44)与第一连接管(41)相连。

6.根据权利要求1所述的一种抵抗风吸力的预应力梁，其特征在于：所述横杆(2)的两端分别连接在第二连接件(5)上；位于与所述横杆(2)同一侧设置的第一连接件(4)与第一连接件(4)之间的连接处通过第一斜杆(3)铰接在横杆(2)上，且该第一斜杆(3)的另一端均连接在横杆(2)的同一点上；与第二连接件(5)相邻的第一连接件(4)两端通过第一斜杆(3)连接在横杆(2)的另一点上。

7.根据权利要求6所述的一种抵抗风吸力的预应力梁，其特征在于：所述横杆(2)的中央通过拉杆(23)分别和与所述横杆(2)不同侧的立柱(12)相连。

8.根据权利要求1所述的一种抵抗风吸力的预应力梁，其特征在于：四组的桁架(11)相互连接的一端通过焊接相连。

9.根据权利要求8所述的一种抵抗风吸力的预应力梁，其特征在于：两俩且相邻的所述桁架(11)通过多组的连接条(22)相连，且该两个所述桁架(11)位于预应力梁(1)靠近其短边一侧；所述连接条(22)的两端分别连接在第一连接件(4)上。

10.根据权利要求1所述的一种抵抗风吸力的预应力梁，其特征在于：所述立柱(12)为其沿长度方向的横截面呈工字型的钢结构体。

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