CN212153714U - 大跨度支座跨中协同预应力箱形连续钢梁柱结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种大跨度支座跨中协同预应力箱形连续钢梁柱结构，包括多根钢柱、连续钢梁，以及锚固板、套管、预应力筋，连续钢梁两端与钢柱固接，钢梁左右两端一定长度处在钢梁上下翼缘之间对称焊接有两块锚固板，支座预应力筋的两端各自穿过左侧钢梁右锚固板和右侧钢梁左锚固板的第一通孔并锚固在左侧钢梁右锚固板和右侧钢梁左锚固板上，跨中预应力筋的两端各自穿过该两块锚固板的第二通孔并锚固在该两块锚固板上。本实用新型的大跨度支座跨中协同预应力箱形连续钢梁柱结构，能调整结构受力状态，提供较大弹性承载力，降低应力峰值，同时可有效减少钢梁跨中挠度及支座变形，结构材料利用率高、预应力损失小、成本低、耐久性好。

Description

大跨度支座跨中协同预应力箱形连续钢梁柱结构

技术领域

本实用新型总体上涉及建筑结构工程领域，主要涉及一种预应力箱形连续钢梁，尤其是一种大跨度支座跨中协同预应力箱形连续钢梁柱结构。

背景技术

随着科技的飞速发展,大跨度、大空间、大悬挑等建筑越来越多。这些造型特异的建筑一旦发生地震其造成的后果比普通建筑更加严重。传统受力构件由于其挠度控制的限制，很难满足大跨的结构形式，这时就需要引入受力性能更好的结构体系。预应力连续钢梁是在普通的连续钢梁中设置预应力钢筋而形成一种共同受力的组合结构，采用预应力技术可以有效控制连续钢梁挠度，提高结构弹性承载力，改善结构的受力状态，从结构选型、材料选择出发,把满足使用功能的可变性、满足建筑使用空间上的大跨度贯彻到整个设计过程中。把大跨结构与预应力结合使用，使所设计的建筑达到安全、经济、实用、美观的要求。

目前，针对大跨的结构形式，通常采用增大构件截面尺寸、在结构外施加拉索或在构件中施加预应力钢筋来满足结构承载力。第一种方法往往会增加用钢量，进而增加结构自重，且构件加工、运输也较难实现；第二种方法在结构外施加拉索导致施工复杂，且造价较高，影响建筑美观；第三种方法常局限于简支梁的结构形式，其构造措施无法有效保护预应力锚具、钢绞线或钢筋不受外界环境的损害，同时也无法有效减少预应力损失。因此急需一种材料利用率高、耐久性好、预应力损失小且适用于大跨结构的预应力连续钢梁。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本实用新型的目的在于提出一种大跨度支座跨中协同预应力箱形连续钢梁柱结构，能调整结构受力状态，提供较大弹性承载力，降低应力峰值，同时可有效减少钢梁跨中挠度及支座变形，结构材料利用率高、预应力损失小、成本低、耐久性好。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型首先提供一种大跨度支座跨中协同预应力箱形连续钢梁柱结构，包括多根钢柱、连续钢梁，以及锚固板、套管、预应力筋，其中，

多根钢柱为H形或箱型截面钢柱，连续钢梁为箱形截面钢梁，钢柱翼缘与钢梁翼缘宽度相同，钢柱左翼缘与左侧钢梁的右端焊接固定，钢柱右翼缘与右侧钢梁的左端焊接固定；

钢梁左右两端一定长度处在钢梁上下翼缘之间对称焊接有两块锚固板，锚固板长度与钢梁翼缘间距相同，宽度与钢梁腹板到钢梁翼缘边的距离相同；锚固板上端靠近钢梁腹板与上翼缘的交界处开设有一第一通孔，锚固板下端靠近钢梁腹板与下翼缘的交界处开设有一第二通孔，该第一通孔、第二通孔用于穿设预应力筋；

在钢柱左右翼缘上，与其左右侧钢梁上锚固板的第一通孔对应位置分别开设有一第三通孔，该第三通孔用于穿设预应力筋；

所述套管包括支座套管和跨中套管，支座套管安装在左侧钢梁右锚固板与右侧钢梁左锚固板之间并位于钢梁腹板与上翼缘的交界处，其长度同左侧钢梁右锚固板与右侧钢梁左锚固板之间的距离，并且穿设于钢柱左右翼缘的第三通孔中，支座套管内穿设预应力筋，预应力筋的两端各自穿过左侧钢梁右锚固板和右侧钢梁左锚固板的第一通孔并锚固在左侧钢梁右锚固板和右侧钢梁左锚固板上；跨中套管布置在同一钢梁的两块锚固板之间并位于钢梁腹板与下翼缘的交界处，其长度同该两块锚固板之间的距离，跨中套管内穿设预应力筋，预应力筋的两端各自穿过该两块锚固板的第二通孔并锚固在该两块锚固板上；

所述锚固板、套管和预应力筋在所述连续钢梁的内外两侧对称设置。

作为一种改进，所述一定长度处为钢梁左右两端弯矩零点处。

作为一种改进，所述锚固板的两侧，对称焊接有多块横向加劲肋。

作为一种改进，所述钢柱上还设置有钢柱加劲肋，其焊接在钢柱内外两侧的左右翼缘之间，与钢梁的上下翼缘位置对应，钢柱加劲肋的长度与钢柱左右翼缘间距相同，宽度与钢柱腹板到翼缘边的距离相同。

作为一种改进，所述预应力筋的锚固端设置有防护罩，防护罩由三块钢板焊接而成，与锚固板、钢梁腹板、钢梁翼缘围合成封闭空间。

作为一种改进，所述套管内径略大于预应力筋的直径，所述预应力筋两端分别伸出第一通孔和第二通孔一段长度。

本实用新型相对于现有技术的有益效果是：本实用新型提供的一种大跨度支座跨中协同预应力箱形连续钢梁柱结构，能调整结构受力状态，提供较大弹性承载力，降低应力峰值，同时可有效减少钢梁跨中挠度及支座变形，提高结构稳定性，预应力损失小、成本低、耐久性好。具体而言，本实用新型至少具有如下实际效果：

(1)本实用新型的预应力筋沿长度方向布置在连续钢梁的两端及跨中，不仅能提供较大弹性承载力，减小连续钢梁在节点处变形及跨中的挠度，还使得结构改变使用功能或连续钢梁在不同受力状态下可以调整预应力施加位置，使钢梁截面不出现拉应力，从而减少连续钢梁的截面高度，不增加钢材的情况下大幅提高钢梁的承载力；

(2)支座预应力筋布置在连续梁腹板与上翼缘交界处，跨中预应力筋布置在连续梁腹板与下翼缘交界处，预应力筋布置在翼缘受拉应力较大部位，对连续钢梁在节点处变形及跨中挠度的控制更有效、更合理；在偶然荷载下一旦预应力筋断裂只是将预应力连续钢梁变成普通连续钢梁,在荷载标准值作用下不会引起普通连续钢梁破坏,所以只要维修即可,避免了脆性破坏；

(3)套管可以有效的保护体外预应力筋不受外界环境损坏，且套管与预应力筋之间存在一定空间，能保证预应力筋在张拉或工作中不会受到摩擦、弯折等其他预应力损失，使结构的耐久性大大提高；

(4)锚固端设置在连续钢梁弯矩为零处，使得钢梁受力更合理，避免了钢梁在锚固点处受到弯矩和张拉双重作用；

(5)防护罩罩在预应力筋的锚固端，能有效保护预应力筋及锚头不受外界环境损坏，且能有效防止锚头变形或锚头失效，有效减少预应力损失；

(6)采用箱形钢梁应用于大跨结构，克服了工字钢、H型钢等其他型材无法达到的跨度值，且结合预应力使用，箱梁截面不会过大，材料利用率高、安全、适用、耐久，可广泛地应用于大跨结构中。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型一个实施例的整体结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例的梁柱节点区域结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例的钢柱区域竖向结构剖切图；

图4为本实用新型一个实施例梁柱节点区域主视图；

图5为本实用新型一个实施例梁柱节点区域左视图；

图6为本实用新型一个实施例连续钢梁结构示意图；

图7为本实用新型一个实施例锚固板、横向加劲肋结构示意图；

图8为本实用新型一个实施例的钢柱、钢柱加劲肋结构示意图；

图9为本实用新型一个实施例套管、预应力筋、锚头结构示意图；

图10为本实用新型一个实施例防护罩结构示意图。

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，但不构成对本实用新型的限定。图中各个标号的含义为：

1—钢梁，2—钢柱，3—钢柱加劲肋，4—锚固板，5—横向加劲肋，6—套管，61—支座套管，62—跨中套管，7—预应力筋，8—锚头，9—防护罩，10—第一通孔，11—第二通孔，12—第三通孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“包括/包含”、“由……组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。

还需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1～5，本实用新型一个实施例首先提供一种大跨度支座跨中协同预应力箱形连续钢梁柱结构，包括多根钢柱、连续钢梁，以及锚固板、套管、预应力筋，其中，

多根钢柱2为H形或箱型截面钢柱，优选为H形截面钢柱，连续钢梁为箱形截面钢梁1，本实用新型钢梁采用箱形截面钢梁，箱形截面钢梁尤其适用于大跨度梁结构，在相同截面尺寸下跨度更大，在相同跨度下截面尺寸可以更小，更节省钢材用量。

钢柱翼缘与钢梁翼缘宽度相同，钢柱左翼缘与左侧钢梁的右端焊接固定，钢柱右翼缘与右侧钢梁的左端焊接固定；

参见图2、图7，钢梁1左右两端一定长度处在钢梁上下翼缘之间对称焊接有两块锚固板4，本实用新型的锚固板具体焊接在钢梁左右两端弯矩零点处，弯矩零点按照结构力学计算得出，锚固板长度与钢梁翼缘间距相同，宽度与钢梁腹板到钢梁翼缘边的距离相同，锚固板与钢梁腹板和上下翼缘焊接；锚固板上端开设有一第一通孔10，下端开设有一第二通孔11，该第一通孔、第二通孔用于穿设预应力筋7；

参见图8，在钢柱2左右翼缘上，与其左右侧钢梁上锚固板的第一通孔10对应位置分别开设有一第三通孔12，该第三通孔用于穿设预应力筋；

参见图1～3，套管6包括支座套管61和跨中套管62，支座套管61安装在左侧钢梁右锚固板与右侧钢梁左锚固板之间，其长度同左侧钢梁右锚固板与右侧钢梁左锚固板之间的距离，并且支座套管穿设于钢柱左右翼缘的第三通孔中，支座套管内穿设预应力筋，预应力筋的两端各自穿过左侧钢梁右锚固板和右侧钢梁左锚固板的第一通孔并锚固在左侧钢梁右锚固板和右侧钢梁左锚固板上；跨中套管62布置在同一钢梁的两块锚固板之间，其长度同该两块锚固板之间的距离，跨中套管内穿设预应力筋，预应力筋的两端各自穿过该两块锚固板的第二通孔并锚固在该两块锚固板上；

锚固板4、套管6和预应力筋7在连续钢梁1的内外两侧对称设置，以在钢梁内外两侧提供均衡的预应力。

本实用新型的预应力筋沿长度方向布置在连续钢梁的支座及跨中，上下预应力筋协作受力，不仅能提供较大弹性承载力，减小连续钢梁在节点处变形及跨中的挠度，使钢梁截面不出现拉应力，从而减少连续钢梁的截面高度，不增加钢材的情况下大幅提高钢梁的承载力，还使得结构改变使用功能或连续钢梁在不同受力状态下可以调整预应力施加位置，即当功能改变，受力状态发生变化时，此时可通过结构力学计算出合适的位置确定锚固点，进而根据需要拆装并调整或重新焊接锚固板位置，以使得预应力始终锚固在钢梁上的最佳位置。

由于本实用新型采用跨中锚固，通过将锚固端设计在连续钢梁弯矩为零处，使得钢梁受力更合理，避免了跨中锚固情况下锚固点钢梁受到弯矩和张拉双重作用而存在安全隐患。

套管可以有效的保护预应力筋不受外界环境损坏，使结构的耐久性大大提高。

作为一种实施方式，参见图2，锚固板4的两侧，对称焊接有三块横向加劲肋5，横向加劲肋5均匀布置。横向加劲肋能有效增强锚固板及钢柱翼缘的强度和刚度，避免该处在张拉受力时发生屈曲变形破坏。

作为一种实施方式，参见图2、图8，钢柱2上还设置有钢柱加劲肋3，其焊接在钢柱内外两侧的左右翼缘之间，与钢梁的上下翼缘位置对应，钢柱加劲肋的长度与钢柱左右翼缘间距相同，宽度与钢柱腹板到翼缘边的距离相同。钢柱加劲肋与钢柱腹板和左右翼缘焊接，能够有效增强该处钢柱的强度，避免钢柱翼缘与钢梁焊接处发生受力破坏。

作为一种实施方式，参见图10，预应力筋的锚固端设置有防护罩9，用于封闭预应力筋的锚固端；本实用新型中，防护罩由三块钢板焊接而成，与锚固板、钢梁腹板、钢梁翼缘围合成封闭空间，防护罩9内部空间略大于预应力筋的锚固端；本实用新型的防护罩罩在预应力筋的锚固端，能有效保护预应力筋及锚头8不受外界环境损坏，且能有效防止锚头变形或锚头失效，有效减少预应力损失。

作为一种实施方式，参见图3～5、图7，第一通孔10开设在锚固板4上端靠近钢梁腹板与上翼缘的交界处，第二通孔11开设在锚固板4下端靠近钢梁腹板与下翼缘的交界处，支座套管布置在钢梁腹板与上翼缘的交界处，跨中套管布置在钢梁腹板与下翼缘的交界处；本实用新型支座预应力筋布置在连续梁腹板与上翼缘交界处，跨中预应力筋布置在连续梁腹板与下翼缘交界处，预应力筋布置在翼缘受拉应力较大部位，对连续钢梁在节点处变形及跨中挠度的控制更有效、更合理；在偶然荷载下一旦预应力筋断裂只是将预应力连续钢梁变成普通连续钢梁,在荷载标准值作用下不会引起普通连续钢梁破坏,所以只要维修即可,避免了脆性破坏。

作为一种实施方式，套管内径略大于预应力筋的直径；套管与预应力筋之间存在一定空间，能保证预应力筋在张拉或工作中不会受到摩擦、弯折等其他预应力损。

作为一种实施方式，预应力筋两端分别伸出第一通孔和第二通孔一段长度，使得预应力筋可以进行多次张拉以适应结构使用功能的变化。

本实用新型大跨度支座跨中协同预应力箱形连续钢梁柱结构的一种具体的安装方法如下：

将箱形截面连续钢梁1腹板与H形截面钢柱2翼缘焊接，再将连续钢梁1翼缘与钢柱2翼缘焊接，形成一个连续梁柱结构；接着将四个钢柱加劲肋3与钢柱2焊接，位置与连续钢梁1的翼缘对应；接着将四个锚固板4焊接在连续钢梁1两侧，位置在连续钢梁1的弯矩为零处；接着横向加劲肋5对称焊接在锚固板4两侧，每侧相同间距焊接三块横向加劲肋5；接着将支座套管61焊接在连续钢梁1腹板与上翼缘连接处，跨中套管62焊接在连续钢梁1腹板与下翼缘连接处；接着将上部预应力筋7穿过支座套管61及左侧连续钢梁1的右锚固板4与右侧连续钢梁1的左锚固板4，下部预应力筋7穿过跨中套管62及连续钢梁1左、右锚固板4；接着同时张拉与连续钢梁1腹板对称的预应力筋7，用锚头8把预应力筋7两端锚固在锚固板4上；接着将上部防护罩9罩在预应力筋7锚固端并焊接在连续钢梁1上，将下部防护罩9罩在预应力筋7锚固端并焊接在连续钢梁1上；接着将防护胶抹在套管6两端缝隙中使套管6密闭，将防护胶抹在防护罩9缝隙中使防护罩密闭；最后对大跨结构预应力箱形连续钢梁进行除锈及防锈喷漆。

综上，本实用新型应用于大跨结构预应力箱形连续钢梁柱结构能调整结构受力状态，提供较大弹性承载力，降低应力峰值，同时可有效减少钢梁跨中挠度及支座变形，提高结构稳定性，预应力损失小、成本低、耐久性好，能广泛地应用于大跨结构中。

至此，本领域技术人员应认识到，虽本文已详尽示出和描述了本实用新型的示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍然可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (6)

1.大跨度支座跨中协同预应力箱形连续钢梁柱结构，包括多根钢柱、连续钢梁，以及锚固板、套管、预应力筋，其中，

多根钢柱为H形或箱型截面钢柱，连续钢梁为箱形截面钢梁，钢柱翼缘与钢梁翼缘宽度相同，钢柱左翼缘与左侧钢梁的右端焊接固定，钢柱右翼缘与右侧钢梁的左端焊接固定；

钢梁左右两端一定长度处在钢梁上下翼缘之间对称焊接有两块锚固板，锚固板长度与钢梁翼缘间距相同，宽度与钢梁腹板到钢梁翼缘边的距离相同；锚固板上端靠近钢梁腹板与上翼缘的交界处开设有一第一通孔，锚固板下端靠近钢梁腹板与下翼缘的交界处开设有一第二通孔，该第一通孔、第二通孔用于穿设预应力筋；

在钢柱左右翼缘上，与其左右侧钢梁上锚固板的第一通孔对应位置分别开设有一第三通孔，该第三通孔用于穿设预应力筋；

所述套管包括支座套管和跨中套管，支座套管安装在左侧钢梁右锚固板与右侧钢梁左锚固板之间并位于钢梁腹板与上翼缘的交界处，其长度同左侧钢梁右锚固板与右侧钢梁左锚固板之间的距离，并且穿设于钢柱左右翼缘的第三通孔中，支座套管内穿设预应力筋，预应力筋的两端各自穿过左侧钢梁右锚固板和右侧钢梁左锚固板的第一通孔并锚固在左侧钢梁右锚固板和右侧钢梁左锚固板上；跨中套管布置在同一钢梁的两块锚固板之间并位于钢梁腹板与下翼缘的交界处，其长度同该两块锚固板之间的距离，跨中套管内穿设预应力筋，预应力筋的两端各自穿过该两块锚固板的第二通孔并锚固在该两块锚固板上；

所述锚固板、套管和预应力筋在所述连续钢梁的内外两侧对称设置。

2.根据权利要求1所述的大跨度支座跨中协同预应力箱形连续钢梁柱结构，其特征在于，所述一定长度处为钢梁左右两端弯矩零点处。

3.根据权利要求1所述的大跨度支座跨中协同预应力箱形连续钢梁柱结构，其特征在于，所述锚固板的两侧，对称焊接有多块横向加劲肋。

4.根据权利要求1所述的大跨度支座跨中协同预应力箱形连续钢梁柱结构，其特征在于，所述钢柱上还设置有钢柱加劲肋，其焊接在钢柱内外两侧的左右翼缘之间，与钢梁的上下翼缘位置对应，钢柱加劲肋的长度与钢柱左右翼缘间距相同，宽度与钢柱腹板到翼缘边的距离相同。

5.根据权利要求1所述的大跨度支座跨中协同预应力箱形连续钢梁柱结构，其特征在于，所述预应力筋的锚固端设置有防护罩，防护罩由三块钢板焊接而成，与锚固板、钢梁腹板、钢梁翼缘围合成封闭空间。

6.根据权利要求1-5任一项所述的大跨度支座跨中协同预应力箱形连续钢梁柱结构，其特征在于，所述套管内径略大于预应力筋的直径，所述预应力筋两端分别伸出第一通孔和第二通孔一段长度。

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