[发明专利]一种具有荷载缓和作用的张弦桁架结构及实施方法

权利要求书

1.一种具有荷载缓和作用的张弦桁架结构，其包括上弦桁架(13)、多根撑杆(14)、拉索(6)、具有缓和拉索内力作用的球节点固定支座(15)和滑动铰支座(16)；其中上弦桁架(13)为正放三角锥空间拱桁架，由多根上弦桁架杆件(24)依次连接而构成，拉索(6)的两端分别连接在相对设置的球节点固定支座(15)和滑动铰支座(16)上，而多根撑杆(14)则相隔距离垂直连接在上弦桁架(13)和拉索(6)之间；其特征在于：所述的球节点固定支座(15)包括下部支撑结构(1)、预埋垫板(2)、倒T形滑动板(3)、多根预埋钢筋(4)、固定球节点(7)、多个柱状滚动轴承(8)、锚具(9)、多根阻尼弹簧(10)和支座(11)；其中下部支撑结构(1)的下端固定在结构柱的顶部；预埋垫板(2)水平设置在下部支撑结构(1)的表面；倒T形滑动板(3)由下翼缘板(17)和沿前后方向垂直设置的腹板(18)一体构成，其中下翼缘板(17)的底面与多个相隔距离沿前后方向并排设置在预埋垫板(2)表面一侧的柱状滚动轴承(8)相连接，因此能够左右滑动，腹板(18)的中部形成有一个用于贯穿拉索(6)的开孔(19)；支座(11)固定在预埋垫板(2)的表面另一侧；多根预埋钢筋(4)相隔距离垂直设置在下部支撑结构(1)的内部，其中位于支座(11)下方的预埋钢筋(4)上端贯穿支座(11)的前后端部，并且利用螺帽(5)旋紧在预埋钢筋(4)上端的方式将支座(11)与预埋垫板(2)和下部支撑结构(1)之间相互固定；固定球节点(7)为空心球体，安装在支座(11)的上端，其上部同时与多个张弦桁架杆件(24)的端部相连；锚具(9)安装在位于倒T形滑动板(3)和固定球节点(7)之间的拉索(6)端部，用于将拉索(6)的端部固定；多根阻尼弹簧(10)相隔距离水平连接在倒T形滑动板(3)上腹板(18)的内侧面和固定球节点(7)上相对应的表面之间。

2.根据权利要求1所述的具有荷载缓和作用的张弦桁架结构，其特征在于：所述的支座(11)由底板(20)和十字形托架(21)构成，其中底板(20)水平设置，托架(21)安装在底板(20)的表面中部，并且托架(21)的上端中部呈圆弧形状。

3.根据权利要求1所述的具有荷载缓和作用的张弦桁架结构，其特征在于：所述的多根阻尼弹簧(10)设置在位于倒T形滑动板(3)和固定球节点(7)之间的拉索(6)周围。

4.根据权利要求1所述的具有荷载缓和作用的张弦桁架结构，其特征在于：所述的腹板(18)两侧设有多条加强板(12)。

5.一种如权利要求1所述的具有荷载缓和作用的张弦桁架结构实施方法，其特征在于：所述的实施方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)根据跨度要求、净空限制和各种荷载组合工况，不考虑荷载缓和作用，设计上述具有荷载缓和作用的张弦桁架结构中上弦桁架杆件(24)和撑杆(14)的长度和截面尺寸、拉索(6)的截面面积及相应初始预应力值F；

2)根据步骤1)中确定的拉索(6)截面面积确定支座锚固端是单索、双索或是多索，进而确定具有缓和拉索内力作用的球节点固定支座(15)的形状和尺寸，同时根据拉索(6)的初始预应力值F来确定阻尼弹簧(10)的弹性刚度系数K及根数n，初始预应力值F、阻尼弹簧(10)的弹性刚度系数K及阻尼弹簧(10)的根数n之间存在如下关系：

F＝n×K×x，

其中：F为拉索(6)的初始预应力值，n为阻尼弹簧(10)的根数，K为阻尼弹簧(10)的弹性刚度系数，x为阻尼弹簧(10)的伸长量；

3)根据步骤1)确定的构件截面尺寸确定上弦桁架杆件(24)及撑杆(14)的下料尺寸，并根据步骤2)确定的阻尼弹簧(10)的伸长量x确定拉索(6)的下料长度，在工厂预加工；

4)在土建主体结构指定位置安装普通的滑动铰支座(16)和具有缓和拉索内力作用的球节点固定支座(15)；

5)在施工场地用多根上弦桁架杆件(24)拼装上弦桁架(13)，安装撑杆(14)及拉索(6)而制成一榀张弦桁架(23)，之后将一榀张弦桁架(23)吊装就位后将其与滑动铰支座(16)及球节点固定支座(15)相连接，并施以临时支撑，在滑动铰支座(16)端对拉索(6)进行预应力张拉，直至拉索(6)的预应力值F达到设计值后封锚固定；

(6)待多榀张弦桁架(23)全部张拉完毕后，在相邻张弦桁架(23)的上弦桁架(13)间设置多根横向撑杆(17)而构成张弦桁架屋盖结构，以保证张弦桁架结构的侧向稳定性，撤除临时支撑，施工完毕。