[实用新型]一种带阻尼弹簧杆的双索张弦桁架结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种主要应用于建筑结构领域的大跨度预应力钢结构技术，尤其涉及一种带阻尼弹簧杆的双索张弦桁架结构。 

背景技术

张弦结构体系的概念在1986年由日本学者M.Saith提出[1]，并在体育馆、机场航站楼、车站候车室等大跨度空间结构中得到了广泛应用。浦东国际机场航站楼一期、广州国际会展中心均采用了大跨度张弦屋盖。张弦梁结构受力合理、刚度大、重量轻，张拉下弦拉索后，上弦梁起拱至设计形状同时杆件开始受力，可有效控制使用中的变形。 

国内外研究人员对该结构的静力、动力性能进行了理论及实验研究，掌握了该自平衡结构体系的特点及设计、施工方法[2，3，4]。随后，对考虑损伤累积的张弦桁架结构体系进行了研究[5]，分析了由于上桁架杆件、竖向撑杆及下弦拉索的损伤累积所引起的结构静力、动力性能改变，发现下弦拉索侧向稳定性控制结构整体稳定性，如果拉索侧向位移较大，通过撑杆传递给上弦梁的支撑力不是竖直向上，张弦桁架结构将提前出现整体失稳。通常，增强下弦拉索侧向稳定性的办法是在相邻下弦索间设置水平撑杆或采用双索张弦梁结构。但由于张弦桁架的下弦索间距较大，设置水平撑杆即不美观，效果也不甚理想。而双索张弦桁架结构，虽在一定程度上增强了拉索的侧向稳定性，但在受力过程中，尤其是地震、台风等灾变因素影响下，下弦索产生往复摆动，由于两斜撑杆和水平撑杆间角度始终固定，摆动中依然存在两斜撑杆合力不竖直向上的情况，使得结构整体稳定依然存在隐患。 

因此，有必要通过改善张弦结构下弦拉索的侧向稳定，进一步提高张弦桁架结构的整体稳定性能。 

参考文献： 

[1]M.Saitoh.Hybrid form-resistance Structure，Shell，Membrane and Space Frame，Pro.IASS Symposium，Osaka，1986(2)：257-264 

[2]高博青.新型体育场挑篷结构的性能及工程应用研究[J].浙江大学学报(工学版).2004，38(4)：989-1019. 

[3]刘锡良，白正仙.张弦梁结构的有限元分析[J].空间结构，1998，(04)：15-21 

[4]焦瑜，宋剑波，周晓峰，李亚明.某张弦梁屋盖结构的设计与施工[J].空间结构，2005，(03)：61-64 

[5]刘国光.考虑损伤累积的张弦梁动力失效全过程分析[D]：[硕士论文].杭州.浙江大学，2008 

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种性能更好、安全性更高的张弦桁架结构。通过增强张弦桁架结构下弦拉索的侧向稳定，保证斜向撑杆在灾害因素(如地震、台风等)下变形协调，防止合力方向改变导致结构整体失稳。 

为达到上述目的，本实用新型提供了一种带阻尼弹簧杆的双索张弦桁架结构，它包括上弦桁架、下弦双曲拉索、阻尼弹簧杆、斜撑杆、锚具、滑动轴、垫片、螺母、螺栓、套筒、弹簧、阻尼器、杆件连接端、固定铰支座和滑动铰支座，所述的带阻尼弹簧杆的双索张弦桁架结构，其下弦双曲拉索为双向曲线形，在立面方向向下弯曲，在水平面内向桁架两侧弯曲，上弦桁架和下弦双曲拉索间设斜撑杆，两双曲拉索间设阻尼弹簧杆，阻尼弹簧杆两端设滑动轴，下弦双曲拉索穿过滑动轴通过锚具固定在上弦桁架下端。本实用新型可通过自动调节弹簧阻尼杆长度来保证斜撑杆的空间对称性，使索力通过斜撑杆传递后始终竖直向上，从而增强结构整体稳定性。 

其工作原理为，一旦出现灾害因素作用，引起下弦双曲拉索的索力变化不同步，其索力水平分量将无法维持平衡状态，阻尼弹簧杆的长度将随之自动调整(伸长或缩短)，使得下弦双曲拉索水平分力再次平衡，从而保证斜撑杆合力始终竖直向上，防止发生结构整体失稳。在灾害因素作用停止后，下弦双曲拉索通过阻尼弹簧杆的调节作用，再次恢复初始状况。