專利名稱：一種梭形張弦梁結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及建筑領(lǐng)域，尤其涉及一種梭形張弦梁結(jié)構(gòu)。具體由剛性構(gòu) 件，高強度拉索以及連接兩者的撐桿組成的一種自平衡張弦結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
1986年日本學者M. Saitoh首先提出了張弦梁的概念，并進行了理論分析 和試驗驗證，Kato進而對張弦梁的張拉力有效控制進行了探討。由于該種結(jié)構(gòu) 具有許多優(yōu)點，在日本得到了較好的應用。在我國，劉錫良教授等首先對張弦 梁結(jié)構(gòu)進行了靜力性態(tài)研究，從而掌握了該種結(jié)構(gòu)的基本性能。1999年，針對 上海浦東國際機場屋蓋張弦梁結(jié)構(gòu)，我國科研人員先后通過理論分析、靜載和 振動臺試驗研究，為這一結(jié)構(gòu)的實施提供了技術(shù)支撐。隨之，我國學者對張弦 梁結(jié)構(gòu)的計算方法作了進一步探討，針對結(jié)構(gòu)靜力分析提出了幾何與力的聯(lián)合 找形方法及形態(tài)分析的改進迭代法，同時將張弦梁結(jié)構(gòu)應用到環(huán)狀懸臂結(jié)構(gòu)中， 給出了懸臂張弦梁結(jié)構(gòu)的形式，并作了較為系統(tǒng)的分析。在此基礎(chǔ)上，針對張 弦梁結(jié)構(gòu)，以自重最輕為目標函數(shù)的優(yōu)化設計及彈塑性荷載一位移全過程進行 了研究。與此同時，對考慮行波效應的大跨度張弦梁結(jié)構(gòu)，進行了地震響應參 數(shù)化分析，討論了結(jié)構(gòu)各幾何參數(shù)及預應力的影響。然而，當向上風荷載較大 時，下弦拉索可能出現(xiàn)松弛而退出工作。為避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，上海浦東國 際機場屋蓋張弦梁結(jié)構(gòu)采用下拉索錨固在跨中立柱上，影響交通和觀瞻。而有 的張弦梁結(jié)構(gòu)則采用加大上弦梁截面尺寸或提加矢跨比，從而造成材料和空間 的浪費。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種梭形張弦梁結(jié)構(gòu)。 梭形張弦梁結(jié)構(gòu)包括剛性梁、下曲線索、上曲線索、下?lián)螚U、上撐桿、上
錨具、下錨具；剛性梁的形狀為直線梁或向上形成波峰的曲線梁，下曲線索的 形狀為向下形成波谷的曲線，上曲線索的形狀為向上形成波峰的曲線，剛性梁、 下曲線索之間設有下?lián)螚U，剛性梁、上曲線索之間設有上撐桿，下曲線索兩端 通過上錨具錨固在剛性梁上，上曲線索兩端通過下錨具錨固在剛性梁上。
所述的剛性梁為格構(gòu)式鋼構(gòu)件或?qū)嵏故戒摌?gòu)件。下曲線索、上曲線索為預 應力鋼絲索或預應力鋼絞線。下?lián)螚U、上撐桿為受壓桿件。下?lián)螚U、上撐桿在 一條直線上，兩端連接于剛性梁的同一點。下?lián)螚U、上撐桿與剛性梁、下曲線索、上曲線索之間的連接采用鉸接連接。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是
1) 受力性能優(yōu)越。通過將現(xiàn)有魚腹式張弦梁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樗笮螐埾伊航Y(jié)構(gòu)，從 而有效地降低豎向荷載在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)力，尤其是剛性梁的尺寸，將大為 減小，因此受力更為合理，可相應地減少張弦梁結(jié)構(gòu)的矢跨比，用鋼量指標等， 使結(jié)構(gòu)更為經(jīng)濟合理；
2) 充分發(fā)揮高強度材料的性能。由于梭形張弦梁結(jié)構(gòu)可根據(jù)向上和向下荷載 的大小，上下預應力拉索可采用不同大小的預應力，從而可充分發(fā)揮材料各自 的特性；
3) 在相同的跨度情況下，梭形張弦梁結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的魚腹式張弦梁結(jié)構(gòu)相比， 矢跨比可減少或相同(當上拉索外露時，可減少，當上拉索不外露時，則相同)， 因此也可以提高建筑凈空，達到美觀的效果。
4) 可有效抵抗風的吸力。由于梭形張弦梁結(jié)構(gòu)上下均設有預應力拉索，無論 向上或向下荷載，均可避免出現(xiàn)拉索松弛而退出工作的現(xiàn)象。


圖l是梭形張弦梁結(jié)構(gòu)示意圖2是梭形張弦梁結(jié)構(gòu)錨固節(jié)點側(cè)視圖3是梭形張弦梁結(jié)構(gòu)錨固節(jié)點正視圖；具體實施方式
如圖l、 2、 3所示，梭形張弦梁結(jié)構(gòu)包括剛性梁l、下曲線索2、上曲線索 3、下?lián)螚U4、上撐桿5、上錨具6、下錨具7;剛性梁1的形狀為直線梁或向上 形成波峰的曲線梁，下曲線索2的形狀為向下形成波谷的曲線，上曲線索3的 形狀為向上形成波峰的曲線，剛性梁l、下曲線索2之間設有下?lián)螚U4，剛性梁 1、上曲線索3之間設有上撐桿5，下曲線索2兩端通過上錨具6錨固在剛性梁 l上，上曲線索3兩端通過下錨具7錨固在剛性梁1上。
所述的剛性梁1為格構(gòu)式鋼構(gòu)件或?qū)嵏故戒摌?gòu)件。下曲線索2、上曲線索3 為預應力鋼絲索或預應力鋼絞線。下?lián)螚U4、上撐桿5為受壓桿件。下?lián)螚U4、 上撐桿5在一條直線上，兩端連接于剛性梁l的同一點。下?lián)螚U4、上撐桿5與 剛性梁l、下曲線索2、上曲線索3之間的連接采用鉸接連接。
梭形張弦梁結(jié)構(gòu)由不同強度的材料組合而成。剛性梁為壓彎構(gòu)件，可采 用多種形式， 一般為格構(gòu)式構(gòu)件或?qū)嵏故綐?gòu)件，除端部受力較大，其余受力較 小，因此可采用變截面鋼梁，工廠預制，現(xiàn)場拼裝等方式。曲線索的錨固在該梁兩端部， 一般情況下，下曲線索拉力較上曲線索大，故可采用兩條平行下曲 線索和一條上曲線索，使得上下曲線索在交會處不相碰，同時錨固和張拉操作
空間寬敞，操作方便，拉索可為鋼絲索或鋼絞線，見圖2、 3。撐桿為受壓構(gòu)件, 分別與剛性梁、曲線索鉸接。拉索施工時，首先要確定其零應力狀態(tài)下的長度， 加工索頭和錨具(索與索連接，索與梁連接的節(jié)點已有許多形式可選擇)，其次是 掛索，將索、撐桿與剛性梁連接好，并準確定位，此時，結(jié)構(gòu)仍處于無應力狀 態(tài)，然后將上下曲索分批張拉到位，結(jié)構(gòu)成形并具有剛度，可承受外部荷載作 用。
結(jié)構(gòu)尺寸的選擇。梭形張弦梁的結(jié)構(gòu)高度為上下曲索之間的最大距離，可 取結(jié)構(gòu)跨度的1A2 1/15。梭形張弦梁和拉索的截面尺寸應根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸及外荷 載的大小，具體計算確定。下面給出一具體算例。
實施例。某屋蓋結(jié)構(gòu)跨度為60米，該結(jié)構(gòu)分別采用傳統(tǒng)的單跨張弦梁結(jié)構(gòu) 和采用本專利中提出的梭形張弦梁結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的剛性梁為箱型梁，截面高 600mm，寬300mm,腹板厚8mm，翼緣板厚12mm,上下曲線索為90J15.24, 16①j 15.24，上下?lián)螚U截面為0159x6， (D180x8，每十米設置一道撐桿，上下曲 線索初始預應力分別為400 kN， 600 kN，上曲線索矢高2.5 m，下曲線索矢高 4m，計算三種工況。工況1:結(jié)構(gòu)在剛性梁上每一節(jié)點作用向下荷載110kN;
工況2:結(jié)構(gòu)在剛性梁上每一節(jié)點作用向上荷載30kN;工況3:去上曲線索，
結(jié)構(gòu)在剛性梁上每一節(jié)點作用向上荷載2k勢計算結(jié)果見表l。從表l可見，當 采用梭形張弦梁結(jié)構(gòu)時，在向上或向下荷載時，均不會出現(xiàn)拉索松弛的現(xiàn)象， 而不設置上曲線索時，在每一節(jié)點作用2kN向上荷載即出現(xiàn)下曲線索松弛現(xiàn)象， 表明設置上曲線索的作用是明顯的。
表1三種工況下張弦梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力變形值
豎向撓度(mm)下索拉力(kN)上索拉力(kN)彎矩(kN.m)
工況1283116742140
工況2-17220495-85
工況3-2040/-101
權(quán)利要求1、一種梭形張弦梁結(jié)構(gòu)，其特征在于包括剛性梁(1)、下曲線索(2)、上曲線索(3)、下?lián)螚U(4)、上撐桿(5)、上錨具(6)、下錨具(7)；剛性梁(1)的形狀為直線梁或向上形成波峰的曲線梁，下曲線索(2)的形狀為向下形成波谷的曲線，上曲線索(3)的形狀為向上形成波峰的曲線，剛性梁(1)、下曲線索(2)之間設有下?lián)螚U(4)，剛性梁(1)、上曲線索(3)之間設有上撐桿(5)，下曲線索(2)兩端通過上錨具(6)錨固在剛性梁(1)上，上曲線索(3)兩端通過下錨具(7)錨固在剛性梁(1)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梭形張弦梁結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的剛性 梁(1)為格構(gòu)式鋼構(gòu)件或?qū)嵏故戒摌?gòu)件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梭形張弦梁結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的下曲 線索(2)、上曲線索(3)為預應力鋼絲索或預應力鋼絞線。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梭形張弦梁結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的下?lián)?桿(4)、上撐桿(5)為受壓桿件。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梭形張弦梁結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的下?lián)?桿(4)、上撐桿(5)在一條直線上，兩端連接于剛性梁(1)的同一點。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梭形張弦梁結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的下?lián)?桿(4)、上撐桿(5)與剛性梁(1)、下曲線索(2)、上曲線索(3)之間的連 接采用鉸接連接。
專利摘要本實用新型公開了一種梭形張弦梁結(jié)構(gòu)。它包括剛性梁、下曲線索、上曲線索、下?lián)螚U、上撐桿、下錨具、上錨具，剛性梁的形狀為直線梁或向上形成波峰的曲線梁，下曲線索的形狀為向下形成波谷的曲線，上曲線索的形狀為向上形成波峰的曲線，剛性梁與上下曲線索之間設有上撐桿和下?lián)螚U，上曲線索與剛性梁通過下錨具錨固在剛性梁的兩端，下曲線索與剛性梁通過上錨具錨固在剛性梁的兩端。本梭形張弦梁結(jié)構(gòu)可抵抗向上、向下和水平荷載，克服了目前張弦梁結(jié)構(gòu)當向上風載較大時設置下拉索，影響交通和觀瞻，或加大屋蓋重量，增加桿件截面的缺點。
文檔編號E04C3/04GK201236414SQ20082012029
公開日2009年5月13日 申請日期2008年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月24日
發(fā)明者瑞 張, 汪毅俊, 陳春雷, 高博青 申請人:浙江省二建建設集團有限公司