[发明专利]具有下撑式抛物线型预应力高强度钢铰线的桁架

说明书

技术领域

本发明涉及建筑桁架结构的改进技术。 

背景技术

现有的建筑桁架主要缺点是：(一)受力不均匀；(二)用钢量大，造价高；(三)承载能力有限。 

发明内容

本发明提供一种具有下撑式抛物线型预应力高强度钢铰线的桁架，本发明解决了现有的建筑桁架存在的受力不均匀，用钢量大，造价高，承载能力有限的问题。 

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：由钢管砼平面桁架1、下支撑2和预应力高强度钢铰线3构成；所述钢管砼平面桁架1水平设置，预应力高强度钢铰线3呈二次抛物线型结构，预应力高强度钢铰线3设置于钢管砼平面桁架1下方，预应力高强度钢铰线3为两端高中间低结构，预应力高强度钢铰线3两端与钢管砼平面桁架1两端的支撑位置连接，预应力高强度钢铰线3的中段通过若干竖向设置的下支撑2与钢管砼平面桁架1连接。 

本发明目的及优点： 

(1)应用悬索结构的优点，通过索的轴向拉伸耒抵抗外荷载作用，可以最充分地利用钢材的强度。当采用高强度材料时，效益就更佳。 悬索布置成抛物线型，与上部桁架结构的挠度曲线一致，使桁架受力均匀，合理，并体现出悬索结构优点。 

(2)钢管砼具有良好的抗压性能，节省钢材，因此经济实用，但是它的抗拉性能差，存在局限性。 

(3)桁架既是承受荷载结构，外围护结构(例如：通廊)，又是预应力钢铰线的支座。 

附图说明

图1是本发明结构示意图。 

图中符号说明：钢管砼平面桁架1、下支撑2、预应力高强度钢铰线3。 

具体实施方式

如图1所示，具有下撑式抛物线型预应力高强度钢铰线的桁架，由钢管砼平面桁架1、下支撑2和预应力高强度钢铰线3构成；所述钢管砼平面桁架1水平设置，预应力高强度钢铰线3呈二次抛物线型结构，预应力高强度钢铰线3设置于钢管砼平面桁架1下方，预应力高强度钢铰线3为两端高中间低结构，预应力高强度钢铰线3两端与钢管砼平面桁架1两端的支撑位置连接，预应力高强度钢铰线3的中段通过若干竖向设置的下支撑2与钢管砼平面桁架1连接。 

上述技术方案的特点： 

(1)本结构上部为钢管砼桁架，下部布置二次抛物线型的预应力钢铰线(详见附图1)，通过下支撑与桁架连为一体，它作为上部桁架的弹性支座，采用分四批施加荷载，三次施加预应力的七阶段三次预 应力设计。 

(2)将荷载分解为四批施加(以荷载的实际可分性为准，如第一批荷载为桁架骨架杆件自重，施加第一次预应力，第二批荷载为安装楼面，屋面，墙面，施加第二次预应力，第三批荷载为安装设备和活荷载，第三次预应力为温度差应力，第四批荷载为地震作用)。 

(3)温度应力及温度差：根椐钢结构设计规范(GB50017-2003)，第8.1.5条规定露天结构温度区段可以长达120M，没有强调要作温度应力计算，而且一端支座是水平向可滑动，温度变化时(如冬季、夏季)，上部桁架与下部予应力钢铰线同时伸长和缩短，内力不受影响(摩阻力很小，因此不计)。但是，本结构有它特殊之处，上部一般有围护结构，处在室内，预应力钢铰线长期处在室外，二者存在温度差，从而使二者温度变形有差异，它对上部结构的影响十分敏感。例如：冬天室外温度比栈桥内温度低，预应力钢铰线温度低於上部结构，因此收缩大，相当於预应力钢铰线收缩而产生一拉力；夏季室外温度比栈桥内温度高，则预应力钢铰线比上部结构伸长大，相当於预应力钢铰线放松(减少预应力)而对上部结构产生影响。总之，无论处于哪种情况，都可能对结构产生不利影响。因此，上述二种工况均需验算(第一、二、三批荷载叠加)。 

(4)地震作用：本结构属於大跨度结构，根椐建筑抗震设计规范GB 50011一2001(2008年版)第5.3.3条。以8度地震为例，取该结构、构件重力荷载代表值的10％。即第一、二、三批荷载总值的1.1倍(竖向地震作用)，作用於最不利工况。 

(5)本方案以预应力钢结构技术规程为依椐，预应力损失等，请查看该规程。 

下撑式抛物线型预应力高强度钢铰线的布置： 

(1)抛物线型与桁架挠度曲线相近似。 

(2)预应力索对桁架的反力均匀。 

从而使结构力学模型合理，为结构优化创造条件。 

本发明将钢管砼应用於桁架结构，解决了纲管砼的拉、压异性而存在的局限性，也解决了建筑桁架存在的受力不均匀，从而提高了承载能力，获得良好的经济效益。