CN2527608Y - 预应力大跨度实腹钢梁结构体系 - Google Patents

预应力大跨度实腹钢梁结构体系 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种预应力大跨度实腹钢梁结构体系，包括工字形或箱形截面的单跨钢梁或多跨连续钢梁，并在其钢梁腹板的两侧部、沿其长度方向设有相互对称的两组预应力筋，该预应力筋两端部锚固于固定在钢梁上的锚具上。每组预应力筋为一束以上，沿钢梁通长或仅在钢梁承受拉应力较大的部位设置，其可与钢梁腹板平行或与钢梁腹板呈一角度。预应力筋可弯折并穿过翼缘板上的预留孔，其与预应力筋弯折处相对应的钢梁翼缘板和腹板上增焊有加劲筋板。钢结构梁安装就位并固定后，通过对两组预应力筋进行张拉对钢梁施加预应力而构成预应力大跨度实腹钢梁结构体系，可用于梁跨度较大的钢结构建筑或桥梁等。

Description

预应力大跨度实腹钢梁结构体系
技术领域
本实用新型涉及一种建筑工程的钢结构，尤其是适用于建筑工程或桥梁工程的预应力大跨度实腹钢梁建筑体系。
背景技术
目前，公知的采用钢结构的建筑工程或桥梁工程的钢梁建筑体系是用工字形或箱形等实腹截面构成的单跨或多跨连续钢梁组成，钢梁用以承受钢梁自重以及建筑工程屋面、楼面或桥梁工程桥面传来的荷载，再将梁端内力传给支座。当工程需要钢梁跨度较大，或钢梁需承受荷载较大的时候，钢梁截面必须很大才能满足受力要求。这样一来，结构形式变得不合理，使得用钢量很大，造价大大增加，且可能难以满足建筑层高或造型的要求。
发明内容
本实用新型的目的就是要解决上述因普通钢梁建筑体系存在缺撼而无法满足许多建筑工程或桥梁工程需要的问题，提供一种充分满足建筑工程或桥梁工程需要且国内外尚未出现的、一种新的结构型式，即提供一种预应力大跨度实腹钢梁结构体系，使之不仅能满足工程对层高、跨度方面的要求，而且能体现用钢量低的优势。据目前全国钢结构工程的年用钢量估算，如能全面推广本实用新型的技术，每年将为国家节省十几万吨钢。因此本实用新型的技术有着极大推广应用价值和市场使用前景。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种预应力大跨度实腹钢梁结构体系，包括工字形或箱形截面的钢梁，该钢梁可构成单跨钢梁或多跨连续钢梁，钢梁各跨两端设有支座，其特征在于：所述钢梁，其腹板的两侧部、沿其长度方向设有相互对称的两组预应力筋，该预应力筋两端部锚固于固定的锚具上。
所述沿钢梁长度方向的预应力筋为通长设置或仅在钢梁承受拉应力较大的部位分数段设置。
所述预应力筋的布置，或与钢梁腹板平行或与钢梁腹板呈一角度。
所述设于钢梁腹板两侧部的两组预应力筋，每组设有一束或一根以上。
所述锚具，其与钢梁翼缘板或腹板的连接为焊接固定，该锚具上设有孔，该孔中穿有端部设有螺丝端杆的预应力筋，并在预应力筋端部旋接有螺母而构成预应力筋与锚具的固定连接，螺母与锚具之间设有钢垫板。
所述钢梁两侧的预应力筋，可穿过钢梁翼缘板上所设的预留孔而呈弯折状，其与预应力筋弯折处相对应的钢梁翼缘板和腹板上增焊有加劲筋板。
所述预应力筋为下列筋件中的一种：碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线、热处理钢筋及冷拉II、III、IV级钢筋。
采用上述技术方案后，本实用新型预应力大跨度实腹钢梁结构体系与现有的普通钢梁建筑体系相比具有以下有益效果：设计制作、建筑施工都较简单，施工周期短，钢梁安装就位并固定后，可以通过该钢梁侧面的两组预应力筋进行张拉，对钢梁施加预应力，而构成预应力钢梁结构体系，也就是说，由于钢梁在承受外加荷载前，对布置预应力筋的区域内的钢梁翼缘与腹板预先施加了压应力，当钢梁在承受外加荷载时，就可利用预加压应力，抵消大部分荷载产生的拉应力，这样就可以减小钢梁所受内力，从而减小钢梁所需截面面积，并减小钢梁跨中挠度及钢梁的形变。同时，可提高钢梁的侧向稳定性。在施工完成后，由于能抵消构件自重及很大一部分外荷载作用就解决了钢梁受跨度限制的问题，从而达到大跨度、小截面、进而达到增跨减钢的目的。这种新结构型式所能够达到的最大跨度已大大超出预应力钢筋混凝土结构体系所局限的应用范围。与未施加预应力的普通实腹钢梁结构体系相比，在相同的跨度下，其用钢量可节省35％以上，在相同用钢量的情况下，跨度可增加30％以上。
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地描述。
附图说明
图1是本实用新型预应力大跨度实腹钢梁结构体系总体结构示意图。
图2是本实用新型预应力大跨度实腹钢梁结构体系的钢结构梁截面(以工字形为例)的放大示意图。
图3是本实用新型预应力大跨度实腹钢梁建筑体系的预应力筋端部锚固用的螺丝端杆、钢垫板、锚具和螺母连接结构放大示意图。
图4是用螺丝套筒将本实用新型预应力大跨度实腹钢梁建筑体系的相邻两段预应力筋连接在一起的放大示意图。
图中标号名称：
1钢梁                  2支座
3预应力筋              4加劲肋板
5钢垫板                6螺母
7螺丝端杆              8锚具
9螺丝套筒
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型预应力大跨度实腹钢梁结构体系的总体结构包括：工字形或箱形截面的钢梁1，该钢梁1可构成单跨钢梁或多跨连续钢梁，本实施例的钢梁1为工字形截面，在图1中，该钢梁1的右端为断开线，其构成为多跨连续钢梁，钢梁的各跨两端设有支座2，该支座2也可称为钢结构柱或桥墩，钢梁1上设有加劲筋板4，该预应力大跨度实腹钢梁结构体系的特征，是在钢梁1腹板的两侧部，沿其长度方向设有相互对称的两组预应力筋3，其预应力筋3的两端部锚固于固定在钢梁1上的锚具8上，本附图1中仅在左端示意绘出了预应力筋锚固结构，右端因为是断开线未绘出，实际上两端的锚固连接结构均同为如图3所示的锚固结构。根据钢梁1所受载荷大小及梁的跨度，跨数情况，所述沿钢梁1长度方向的预应力筋3可为通长设置或仅在钢梁1承受拉应力较大的部位分数段设置(本附图未单独绘出)，以确保所加预应力能最好地满足钢梁承载及挠度的要求。预应力筋3的布置根据钢梁所受内力情况，可与钢梁1的腹板平行或与钢梁1的腹板呈一角度。设于钢梁1的腹板两侧部的两组预应力筋3，根据钢梁所受内力情况，每组设有一束或一根以上，也就是说，预应力筋3采用钢丝时每组为一束以上；预应力筋3采用钢筋时每组为一根以上。至少每组设置一束或一根。如图1和图3所示，上述固定在钢梁1端部的锚具8采用特制的钢板制作，与钢梁1的翼缘板或腹板的连接为焊接固定，锚具8上设有孔，该孔中穿接预应力筋3的端部，该预应力筋3的端部设有螺丝端杆7，其可以焊接一段螺杆，也可直接在钢筋端部采用滚压法或套扣法加工成螺丝端杆7，在此螺丝端杆7上旋接有与其相配的螺母6，而构成预应力筋3与锚具8的固定连接，在螺母6与锚具8之间设有钢垫板5。上述钢梁1两侧的预应力筋3，可以是直线状(图中未单独绘出)一般用于单跨钢梁，也可以穿过钢梁1翼缘板上的预留孔进行弯折，而使预应力筋3呈弯折状态，一般用于多跨连续钢梁，本实施例仅绘出了如图1所示弯折状态的通长预应力筋3，其相邻弯折处之间的预应力筋3与钢梁1的腹板呈一角度，其与预应力筋3弯折处相对应的钢梁翼缘板或腹板上增焊有加劲筋板4’(参见图1)，其尺寸及数量根据钢梁所受内力情况及所施加预应力值的大小而确定。上述预应力筋3可采用热处理钢筋，以及冷拉II、III、IV级钢筋制作，也可采用成束的碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线制作，如果预应力筋3由热处理钢筋或冷拉II、III、IV级钢筋制作时，由于材料长度受一定规格的限制，需要接长，因而通长预应力筋3需由数段预应力筋连接组成，如图4所示，在相邻两段预应力筋3端部设有螺纹，用螺丝套筒9将其连接在一起，达到接长之目的。
以上各构件便组成了一种预应力大跨度实腹钢梁结构体系，其建筑实施过程为：首先，于钢构件加工厂完成实腹钢结构梁的制作，并运输至现场进行吊装及安装就位。然后，布置通长或数段预应力筋3，通长的预应力筋3可弯折并穿过钢梁的翼缘板上预留孔，可根据预应力筋3的长度，采用一端张拉或两端同时张拉，对钢结构梁体系施加预应力，通过这种后张法张拉高强度的预应力筋3，并利用预应力筋3端部用滚压加工或焊接的一段螺丝端杆7及钢板制作的锚具8、钢垫板5、及与螺丝端杆7相配的螺母6等对张拉后的高强度预应力筋3进行锚固。施加预应力可采用专门的千斤顶进行张拉，所加预应力需根据钢结构梁体系自重及所受的外荷载确定，应尽量使预应力能抵消掉荷载在构件中产生的内部应力。这样，便构成了一种预应力大跨度实腹钢梁结构体系。
参见图1，本实用新型的预应力大跨度实腹钢梁结构体系，可解决钢结构受使用跨度限制问题并可大大降低用钢量，可用于较大跨度的桥梁工程或建筑工程楼面、屋面钢结构梁体系等。

Claims (7)

1.一种预应力大跨度实腹钢梁结构体系，包括工字形或箱形截面的钢梁，该钢梁可构成单跨钢梁或多跨连续钢梁，钢梁各跨两端设有支座，其特征在于：所述钢梁，其腹板的两侧部、沿其长度方向设有相互对称的两组预应力筋，该预应力筋两端部锚固于固定的锚具上。
2.根据权利1所述的一种预应力大跨度实腹钢梁结构体系，其特征在于：所述沿钢梁长度方向的预应力筋为通长设置或仅在钢梁承受拉应力较大的部位分数段设置。
3.根据权利1或2所述的一种预应力大跨度实腹钢梁结构体系，其特征在于：所述预应力筋的布置，或与钢梁腹板平行或与钢梁腹板呈一角度。
4.根据权利1所述的一种预应力大跨度实腹钢梁结构体系，其特征在于：所述设于钢梁腹板两侧部的两组预应力筋，每组设有一束或一根以上。
5.根据权利1所述的一种预应力大跨度实腹钢梁结构体系，其特征在于：所述锚具，其与钢梁翼缘板或腹板的连接为焊接固定，该锚具上设有孔，该孔中穿有端部设有螺丝端杆的预应力筋，并在预应力筋端部旋接有螺母而构成预应力筋与锚具的固定连接，螺母与锚具之间设有钢垫板。
6.根据权利1所述的一种预应力大跨度实腹钢梁结构体系，其特征在于：所述钢梁两侧的预应力筋，可穿过钢梁翼缘板上所设的预留孔而呈弯折状，其与预应力筋弯折处相对应的钢梁翼缘板和腹板上增焊有加劲筋板。
7.根据权利1所述的一种预应力大跨度实腹钢梁结构体系，其特征在于：所述预应力筋为下列筋件中的一种：碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线、热处理钢筋及冷拉II、III、IV级钢筋。
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