[发明专利]一种用于预应力索杆网格结构的可调整长度的压杆及张顶器

说明书

技术领域

本发明涉及空间钢结构，尤其涉及一种自平衡式预应力索杆网格结构。

背景技术

自平衡预应力索杆网格结构是由柔性拉索和刚性压杆组成的空间钢结构，与普通的网格结构不同，这种结构的结构基本单元体是一种由柔性拉索和压杆组成的六面体。结构的刚度是从拉索的张力中获得。由于自平衡预应力索杆网格结构在特殊上的构造性，结构体系需采用伸长受压腹杆间接张拉柔性拉索的方法实现结构成形。目前见诸文献的实现自平衡预应力索杆网格结构压杆伸长的方法是丝扣拧张法，所述的丝扣拧张法是指在压杆的两端设置反向的丝扣，预先将两端的丝扣拧入端部的节点构件中，结构成形时将压杆自两端的节点构件中旋出，从而实现压杆的伸长。丝扣拧张法由于在成形工艺上需实现各压杆自节点构件中的较大量程的旋出，因此结构节点构件需作特殊设计，而且尺寸大，这将导致结构自重的显著增加，影响了工程的经济性和美观性，而且压杆的旋出作用对压杆与节点的连接有较大扰动，旋出后的压杆与节点构件的连接的可靠性难以保证。本发明给出了一种用于预应力索杆网格结构的可调整长度压杆及配套的张顶器，可以在不扰动压杆与节点连接的情况下轻易地实现压杆的伸长，而且伸长后的压杆可以选择临时性或永久性地对杆件长度进行固定，能灵活配合自平衡预应力索杆网格结构成形分批分阶段的成形需求，成形过程安全、高效，不需要重型张拉设备。

发明内容

目前为实现自平衡预应力索杆网格结构成形而采用的压杆伸长的方法是丝扣拧张法，这种方法在实施时需将压杆自两端节点构件旋出，为保证压杆有足够的旋出长度，结构中的各节点构件的尺寸将大幅增大，而且旋出后的压杆与节点的连接在高应力状态下的可靠性无法保证。针对上述问题本发明给出了一种适用于预应力索杆网格结构的可调整长度的压杆装置及实现这种压杆长度调整的张顶器。采用这种压杆可以简便高效地实现预应力索杆网格结构中各压杆的伸长，以满足结构成形的需求。

本发明的技术方案是：用于预应力索杆网格结构的可调整长度的压杆装置由上下两段压杆组成，在上下两段压杆间加装了长度调整装置，通过本发明给出的张顶器可对这种压杆的实施杆件伸长的作业，伸长后的压杆依靠长度调整装置中的固定件固定尺寸。

其中可调整长度的压杆装置由压杆1、连接杆2、封板3、固定件4四部分组成；构造如图1所示，其中，连接杆2通过封板3与压杆1焊接，连接杆2与压杆1的轴线重合，连接杆2连接的上下两段压杆1能沿压杆的轴线方向滑动；固定件4由左、右两半圆形管壳组成，用来固定压杆1伸长状态，固定件4的外径尺寸与压杆1的外径尺寸相同，固定件4的内径尺寸与连接杆2的外径尺寸相同，固定件4可方便地安装和拆除，安装时将两半管壳扣在连接杆2的外侧，通过螺栓将固定件4临时固定在上下两段压杆1之间，需永久固定时也可将固定件4的两瓣焊接在一起。固定件4与压杆1的钢材牌号相同。

其中的实施预应力索杆网格结构的压杆伸长作业的张顶器由栓杆5、为栓杆5提供锚固的零件6、张顶器与自平衡预应力索杆网格结构的球形节点构件接触的零件7、撑杆9四部分组成，其安装过程是：1)在待伸长的压杆1的近节点构件8处安装张顶器与自平衡预应力索杆网格结构的球形节点构件接触的零件7。张顶器与自平衡预应力索杆网格结构的球形节点构件接触的零件7由形状相同的左右两瓣组成，通过安置其上的螺栓孔和螺栓可以将张顶器与自平衡预应力索杆网格结构的球形节点构件接触的零件7的两瓣整合成一体。张顶器与自平衡预应力索杆网格结构的球形节点构件接触的零件7的内径与压杆1的外径相协调，能够保证安装完成后的张顶器与自平衡预应力索杆网格结构的球形节点构件接触的零件7在压杆1上自由滑动。2)通过螺栓连接的方法将各撑杆9及为栓杆5提供锚固的零件6安装就位。3)将张拉栓杆5安装至左右为栓杆5提供锚固的零件6的预制孔道中。

其中，对可调整长度的压杆装置实施伸长作业的过程是:将顶升器安装在待伸长的压杆1上，旋转栓杆5的螺母使螺母与栓杆5头部间的尺寸a变小，此过程将使撑杆9的竖向夹角变小，压杆1被推长。压杆1的推升长度达到预定尺寸时将固定件4箍在连接杆2上，固定件4与压杆1固定后拆除张顶器。当固定件4需临时固定时可选用合适的螺栓螺母标准件对两瓣固定件4固定；需永久固定时，可将固定件4的两瓣采用对接焊缝的方式焊接。

本发明的有益效果是：

本发明对现有技术的贡献主要体现在下几个方面：

1)杆件的伸长与结构的节点构件的尺寸无关，解决了丝扣拧张法在杆件伸长工艺上对节点尺寸的要求。节点构件的尺寸的大幅减少，不仅节省了钢材，更减小了自平衡预应力索杆网格结构的自重，工程经济性显著改善。