[发明专利]一种双索分离式张弦桁架及其施工方法

说明书

技术领域

本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种双索分离式张弦桁架及其施工方法。

背景技术

随着社会的进步、科技的发展和经济、文化水平的提高，人们对大跨度空间结构提出了更高的要求。目前中小跨度的建筑结构不仅不能够满足公共建筑大空间的功能要求，也不能够满足人们日益提高的审美要求，这就要求开发新型的结构形式以满足建筑功能和美学要求。

张弦结构是目前应用较为广泛的一种空间结构体系，其主要特点是用撑杆连接上部刚性子结构（或构件）和下部柔性钢拉索，通过给索施加一定的预应力，减轻刚性结构（或构件）的负担，整体形成自平衡体系。目前应用较多的主要分为单向张弦梁和双向张弦梁。但是单向张弦梁结构存在传力效率低、侧向稳定性难以保证等缺点；而双向张弦梁结构通常采用正交的呆板模式，且整体性能较差、施工难度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双索分离式张弦桁架及其施工方法，以解决现有张弦桁架结构中需要考虑撑杆稳定、平面外稳定性能且在现场施工效率低，外形呆板的问题。

为实现上述目的，本发明具体提供的技术方案为：一种双索分离式张弦桁架，所述双索分离式张弦桁架安装于若干支撑结构柱顶部，包括安装于支撑结构柱上的两上弦杆和两条下弦拉索，相邻两上弦杆通过若干上横向支撑杆连接；相邻两条下弦拉索通过若干下横向支撑杆连接；其中，上横向支撑杆和下横向支撑杆之间通过若干竖向撑杆连接，相邻竖向撑杆通过斜腹杆连接；所述若干下横向支撑杆通过两下弦拉索串联，每一下弦拉索的两端固定于支撑结构柱顶端。

进一步，所述上弦杆的两端通过铸钢铰支座安装于支撑结构柱顶部，所述两上弦杆为两根弧形的圆管，圆管的端部通过销轴连接于所述铸钢铰支座。

进一步，所述上弦杆外周面设置有若干套箍式节点，套箍式节点由两片组成，通过焊缝固定于上弦杆外周面，所述上横向支撑杆通过焊接固定于两对应设置的套箍式节点之间。

进一步，所述每一下横向支撑杆两端设置有带耳板的索夹，所述竖向撑杆上端通过销轴连接于套箍式节点下部，下端通过销轴连接于索夹耳板处；所述斜腹杆采用交叉高强钢拉杆，上端和下端分别通过销轴连接于套箍式节点和索夹耳板处。

进一步，所述下弦拉索采用高强拉索，两端通过锚具固定于的端部耳板上，所述两条下弦拉索穿过多个索夹，并在跨中位置汇交。

进一步，所述索夹由上索夹和下盖板组成，通过下盖板底部的螺栓群将下弦拉索固定于索夹中间的索孔内。

进一步，所述下弦拉索采用高钒索，两下弦拉索在空间上呈双向双曲形态。

一种双索分离式张弦桁架的施工方法，包括如下步骤：

（1）在近地面设置拼装胎架，首先将工厂加工完成的圆管按所需的几何尺寸拼装成形，然后将套箍式节点通过焊接固定在圆管设定的位置，最后将横向撑杆通过焊接连接在套箍式节点之间，得到上弦杆组件；

（2）将铸钢铰支座通过销轴连接于圆管端部下侧的耳板上；

（3）将索夹临时固定，根据设计图纸调整索夹各个耳板的角度，然后将竖向撑杆通过销轴固定在套箍式节点和索夹之间；

（4）将斜腹杆通过两端的销轴分别固定于套箍式节点和索夹，得到多个十字交叉的钢拉杆组；

（5）去除索夹下盖板，两条下弦拉索分别穿过多个索夹，通过端部的锚具和销轴固定在圆管端部的耳板上，然后，通过索夹下盖板底部的螺栓群将下弦拉索固定于索夹中间的索孔内；

（6）采用张拉设备，首先将两条下弦拉索张拉至预应力设计值，然后对斜腹杆分批进行张拉，在结构中建立初始预应力；

（7）采用吊装设备，对张拉成型状态的张弦桁架整体吊装；吊装就位后，将铸钢铰支座下底板通过焊缝固定于下部支撑柱顶部，完成双索分离式张弦桁架的装配。

本发明的有益效果：

（1）本发明形态优美，下弦采用两根高强钢拉索，且空间呈双曲形态，并在近跨中处交汇，打破了以往张弦结构下弦采用单根钢拉索，以及空间张弦结构中双向张弦结构下弦钢索采用正交的呆板模式；

（2）本发明与常规的张弦桁架结构相比，结构的平面内、平面外稳定性和刚度都得到了大幅度提高，具有更大的跨越能力；

（3）本发明中的交叉钢拉杆一方面增加了建筑的美观性，另一方面为变异的交叉支撑，增加了结构体系平面内的刚度；

（4）本发明为自平衡体系，桁架产生的水平推力主要由下弦拉索承担，边界约束主要以竖向力为主。故其边界约束要求低，支座受力明确，易设计和制作。

附图说明