[发明专利]一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢结构建筑技术领域，具体为一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖及其施工方法。

背景技术

目前，钢结构在土木工程建筑技术领域的应用越来越广泛。但随着大跨度的屋面结构被越来越多应用，由于其自重的急剧加大，整体结构面临使用功能、设计合理性及经济指标相互制约的矛盾，为了满足结构的使用功能，同时减小结构自重、改善结构刚度，配有拉索的预应力张弦梁结构越来越多的应用于大型的钢结构建筑中。通过预应力的拉索与撑杆的布置，大跨度的空间钢结构的承载力和刚度都有了很大的改善。张弦梁结构按受力可以分为平面张弦梁结构和空间张弦梁结构；平面张弦梁结构是指其结构构件位于同一平面内，且以平面内受力为主的张弦梁结构。平面张弦梁结构根据上弦构件的形状可以分为三种基本形式：直线型张弦梁、拱形张弦梁、人字型张弦梁结构。

对于反拱型张弦梁，其张弦梁主梁为下凹布置，拉索大多采用耳板轴销连接的方式与主梁固定连接，由于其拉索需要弯曲的角度比较大，需要克服的屈服强度也就相对的较大，因此给拉索的安装造成较大的困难；同时由于反拱型的设计造成拉索和撑杆的夹角比较大，容易造成相对滑移，因此如何更好地保证固定问题示有待解决的问题。另外，因为反拱张弦梁的整体跨度较大，屋盖结构重量比较大，采用传统的吊装方式无法满足施工要求，同时也很难保证加工精度。

发明内容

发明的目的：为了克服以上不足，本发明公开一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，具有结构设计合理、稳固，并且能够保证在整体张拉的过程中不会出现滑移的现象，即使在大跨度承载条件下，也能保证结构的稳定牢固。

技术方案：为了实现以上目的，本发明公开了一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，包括一组平行排布的单元梁和相邻单元梁之间垂直分布的檩条；所述一组单元梁两端设有管桁架；所述单元梁包括张弦梁和位于其下部的拉索；所述张弦梁与拉索之间设有多根撑杆；所述撑杆的上端通过销轴与张弦梁固定连接，下端通过铸钢件索具与拉索固定连接；所述拉索两端通过O型索头与张弦梁铰接固定；所述单元梁两端底部设有球形钢支座；所述撑杆与对应的檩条之间设有斜拉索；所述屋面张弦梁之间设有屋面交叉支撑。

本发明所述的反拱张弦梁，其撑杆与张弦梁之间采用轴销固定连接，使得在拉索张拉的过程过不会因为受力过大，导致彼此之间的内应力过大，因此断裂的现象；同时撑杆通过铸钢件锁具与拉索固定连接，使得在较大的夹角下也不会产生滑移的现象，保证了结构的稳定；另外O型索头的使用，使得拉锁的张拉过程更加的方便快捷。

进一步的，上述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，每榀单元梁中所述球形钢支座设有3个，分别于底部的对应的钢管柱固定连接。

进一步的，上述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，所述的张弦梁采用箱型钢梁分段拼装而成。

进一步的，上述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，所述的每榀张弦梁中拉索设有两根；所述拉索采用直径为95mm～100mm的高钒镀层拉索加工制得。高钒索具有很好的刚度、韧性和耐磨性，保证拉索在巨大的张力作用下不会出现断裂现象，保证结构的稳定。

进一步的，上述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，所述的屋面交叉支撑交叉穿过檩条，并通过轴销与张弦梁固定连接。屋面交叉支撑保证了单元梁和檩条之间的连接牢固，相当于加强筋的作用，能够保证整个屋盖结构的一体性。

进一步的，上述的一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖，所述的檩条采用H型钢加工制得。

同时，本发明还提供一种大跨度钢结构反拱张弦梁屋盖的安装方法，具体包括如下步骤：

1）根据具体的设计要求，进行屋盖的有限元分析、张拉力计算及仿真模拟；

2）搭设现场拼装胎架及支撑塔架，利用塔吊安装最内侧管桁架及两侧的钢管柱；

3）搭设门式格构式临时胎架，并在其上面分段拼装第一榀张弦梁，然后安装撑杆及拉索，并安装檩条、张拉斜拉索；

4）按照步骤3）依次完成第二榀、第三榀单元梁以及彼此之间檩条的安装；

5）安装第四榀单元梁，同时张拉第一榀单元梁，使其脱离临时支撑胎架；

6）安装第五榀单元梁，同时张拉第二榀单元梁，使其脱离临时支撑胎架；

7）依照上述步骤，完成所有单元梁的安装，同时利用塔吊将最外侧一榀管桁架吊装完成；

8）沿安装顺序的反方向依次张拉拉索到100%预紧，并安装屋面交叉支撑，进而完成所述张弦梁屋盖的安装。