[发明专利]一种索与变截面梁、拱组合结构体系

说明书

技术领域

本发明涉及一种索与变截面梁、拱组合结构体系，主要（但非排他地）用于建筑结构楼屋盖和桥梁上部结构等领域。

背景技术

索梁、拱组合结构体系作为梁或拱与高强索通过撑杆连接而形成的平面自平衡体系,不仅充分发挥了拱型结构的优点、充分利用了索材的高抗拉强度,且由于撑杆给拱提供了弹性支座,改善了拱承受竖向荷载的能力,得到了广泛的使用。这种结构体系具有体系简单、受力明确、结构形式多样、刚柔并济，适应能力强等优点。

传统的索与梁、拱组合结构体系中的上弦梁、拱一般为定尺截面，对于大跨结构来说，其自重产生的荷载较大，这将令其跨度和承载能力受到一定限制，同时，上弦材料存在一定的冗余；此外，传统张弦梁的下弦拉索一般都全部外露，这在有些建筑环境中显得有些突兀。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，结合变截面梁和组合结构体系各自的优点，提供一种跨度大、自重轻、节约材料、体系简洁、外观优美、可实现工厂化生产、可快速装配的索与变截面梁、拱组合结构体系。此体系中拉索可沿变截面梁、拱底面线形进行设置，因此拉索仅在跨中部分范围内外露，这更加体现了建筑和力学之美；此外，索与变截面梁、拱组合横截面灵活多变，可为单根梁截面，也可为双拼梁或多拼梁截面，这也为拉索的灵活设置提供了很大方便。

本发明采用的技术方案为：一种索与变截面梁、拱组合结构体系，包括拉索、撑杆、和上弦梁、拱；

所述上弦梁、拱为变截面，并且为单根梁、双拼梁或多拼梁构成，所述拉索与上弦梁、拱的跨中通过撑杆连接，拉索的两端通过锚具分别锚固在上弦梁、拱的两端，拉索在距支座1/5～2/5跨度范围内设置于上弦梁、拱预留的孔道或开槽中，或设置于双拼梁、拱与多拼梁、拱之间的空隙中，其余部分外露。

作为优选，所述上弦梁、拱立面的底面为双折线形或多折线形，顶面形成水平面、双坡面、圆弧面或其他曲面中的一种，材料为锯材、胶合木(glulam)、单板层积材(LVL)、平行木片胶合木(PSL)、层叠木片胶合木(LSL)、其他工程木材、钢材、钢筋混凝土、复合材料、钢管混凝土、FRP管混凝土中的一种。

作为优选，所述上弦梁、拱为双拼梁，双拼梁由沿构件全长间隔设置或通长设置的垫块连接成整体，垫块为木质材料、钢材或混凝土中的一种。

作为优选，所述孔道的形状为方形、圆形或多边形中的一种，孔道中设置塑料管或金属管，或者灌注砂浆或环氧胶。

作为优选，所述拉索材料为钢绞线、钢丝绳、钢拉杆、螺纹钢、FRP筋中的一种，数量可根据需要设置，拉索可根据需要设置螺纹螺母或螺杆连接器。

作为优选，所述撑杆的材料为金属材料、木质材料或复合材料中的一种，形状为圆形、方形、多边形中的一种，截面为实心或空心。

作为优选，所述锚具为钢绞线、钢丝绳、螺纹钢或钢拉杆专用锚具，所述锚具外露于上弦梁、拱端部或端部连接件上，或者配套锚垫板或连接件沉入上弦梁、拱端部的预留孔中，或者配套锚垫板或连接件锚固于上弦梁、拱的支座部位。

作为优选，所述预留孔为圆形、方形、矩形或多边形中的一种，安装完毕后可灌浆、灌注胶粘剂、浇筑混凝土或封木塞等封闭方式的一种。

作为优选，所述拉索与撑杆连接处采用叉耳、螺杆或螺纹螺母固定，叉耳、螺杆或螺纹螺母上设置有调节拉索的长度的调节装置。

作为优选，所述上弦梁、拱与撑杆之间连接节点：对于木质上弦，采用销栓连接、销栓复合剪板或裂环连接、钉连接、植筋连接、铆钉连接中的一种或多种组合；对于钢结构上弦，采用螺栓连接、铆钉连接、焊接中的一种或多种组合；对于混凝土上弦，采用现浇整体连接或钢板连接中的一种。

有益效果：本发明一种索与变截面梁、拱组合结构体系与其他索梁、拱组合结构体系相比，更加充分发挥各种结构和各种材料的优点,克服缺点，改善整体结构的受力性能的同时，还提供一种新颖的结构造型。其最大的特点是：自重轻、节约材料、体系简洁、外观优美；既可用于大跨建筑与桥梁结构的新建、也可用于既有建筑与桥梁等的加固等领域。

附图说明

图1为索与变截面梁、拱组合结构体系示意图之一；

图2为索与变截面梁、拱组合结构体系示意图之二；

图3为索与变截面梁、拱组合结构体系端部横截面构造示意图之一；

图4为索与变截面梁、拱组合结构体系端部横截面构造示意图之二；

图5为索与变截面梁、拱组合结构体系端部横截面构造示意图之三。

具体实施方式