[发明专利]弦支穹顶与平面预应力组合结构、张拉工装及施工方法

说明书

技术领域

   本发明涉及一种组合结构，尤其涉及一种弦支穹顶与平面预应力组合结构、张拉工装及施工方法，应用于建筑预应力钢结构领域。

背景技术

随着建筑技术快速发展，大跨度大空间建筑需求日益增加，建筑功能和类型多样化要求日益强烈。

 发明内容

   本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种结构紧凑，弦支穹顶结构是一种将刚性的单层网壳和柔性索杆体系组合在一起的新型杂交预应力空间结构，适应空间结构大跨度、轻型、受力合理、简洁的发展趋势，它一方面改善了上部单层网壳结构的整体稳定性，使结构能跨越更大的空间；另一方面，弦支网壳结构具有一定初始刚度，其设计、施工成形以及节点构造与索穹顶等完全柔性结构相比得到了较大的简化，而弦支穹顶与平面预应力组合结构是一种新型的弦支网壳结构形式，除具弦支穹顶结构的优点外，还解决了单层网壳由于矢高较低时对网壳周边桁架产生较大的推力及对结构支座产生较大的水平位移，从而优化了内力分布，增加结构刚度，节省用钢量的弦支穹顶与平面预应力组合结构、张拉工装及施工方法。

   本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：    

  一种弦支穹顶与平面预应力组合结构，包括网壳，所述的网壳的两侧端分别设有拉索机构，所述的拉索机构包括二根弦支拉索和一根水平拉索，二根弦支拉索的一端分别通过第一节点与网壳的中端相定位，二根弦支拉索的另一端分别通过第四节点与网壳的底端相定位，所述的弦支拉索与网壳间通过撑杆相定位，所述的撑杆与网壳通过第二节点相定位，所述的撑杆与弦支拉索通过第三节点相定位，所述的水平拉索的两侧端分别通过第四节点与网壳的底端相定位，所述的水平拉索与弦支拉索间通过吊索相定位。

  作为优选，所述的第二节点包括内半球、外半球和十字劲板，所述的内半球外设有外半球，所述的内半球和外半球通过十字劲板相固定，所述的十字劲板的上部与网壳相固定，所述的十字劲板的底部与撑杆的上部相固定；

所述的第三节点包括上铸钢索半球和下铸钢索半球，上铸钢索半球和下铸钢索半球相互拼接固定，所述的上铸钢索半球和下铸钢索半球中设有索道孔，所述的弦支拉索与索道孔相穿接，所述的上铸钢索半球的上部与撑杆的底部相固定；

所述的第四节点包括与网壳底端相固定的固定座，所述的固定座上设有半球撑座，所述的半球撑座上设有大耳板，所述的大耳板的两侧端分别设有与半球撑座相匹配定位的支座焊接半球，所述的大耳板外端的上端设有与弦支拉索一端相拉紧的弦支拉索耳板，所述的大耳板外端的下端设有与水平拉索相拉索紧的水平拉索耳板；

所述的第一节点包括与网壳相固定的焊接球，所述的焊接球中设有与焊接球相固定的连接耳板，所述的连接耳板与弦支拉索的另一端相拉紧。

作为优选，所述的撑杆包括左撑杆和右撑杆，所述的左撑杆与右撑杆呈间隔状分布，所述的吊索的上端与右撑杆相对接定位。

弦支穹顶与平面预应力组合结构的张拉工装，其特征在于：所述的张拉工装包括工装、反力扁担和千斤顶，所述的工装设在水平拉索与水平拉索耳板间，所述的反力扁担设在工装的左端，所述的反力扁担的上端和下端中分别设有拉杆，所述的拉杆通过设在工装另一端的千斤顶相拉紧，所述的拉杆的外端设有锚具。 

弦支穹顶与平面预应力组合结构的施工方法，其特征在于按以下步骤进行：

（一）、节点形式的分析：

a.网壳与弦支拉索间采用撑杆连接，撑杆与弦支拉索采用铸钢索球进行连接；撑杆上端连接节点是采用球铰节点，球铰节点是由内、外两个焊接半球通过十字劲板与网壳进行焊接固定，焊接半球与撑杆则由大六角高强螺栓进行连接固定；

撑杆下端与弦支拉索连接节点是采用铸钢索球，为上、下两个铸钢索半球，并在上、下两个铸钢索半球中间开设索道孔，当弦支拉索穿入索道孔时，通过从下端紧固铸钢索半球内拧入高强螺栓至上端连接铸钢索半球内，达到弦支拉索紧固并和撑杆有效连接的目的；

b.弦支拉索与水平拉索处节点:弦支拉索下端和水平拉索与半球撑座相连，半球撑座设在大耳板两侧并对称布置，在大耳板的端部根据弦支拉索与水平拉索之间的角度开孔，弦支拉索耳板二块与水平拉索耳板二块分别焊接于大耳板孔的两侧并对称布置；

弦支拉索上部节点采用连接耳板与焊接球连接，连接耳板根据弦支拉索与焊接球之间的角度进行焊接；

c.张拉工装节点：采用了专门的张弦桁架叉耳式热铸锚双千斤顶的张拉工装，即由千斤顶、锚具、工装、拉杆、反力扁担组成，水平拉索张拉过程中一台油泵带两个千斤顶同时工作；