[发明专利]超大跨度悬挑预应力弧形钢梁结构及其施工方法

说明书

本发明涉及一种超大跨度悬挑预应力弧形钢梁结构，包括：呈弧形的工字梁体，一端形成安装端部，另一端形成悬挑端部，中部形成有弯曲部；固设于下翼缘板并对应弯曲部设置的支撑件；以及一端固定于所述安装端部的预应力拉索，另一端在对所述预应力拉索施加设定预应力后通过锚固头固定于所述悬挑端部，且所述预应力拉索对应所述弯曲部的部分搭设于所述支撑部上，所述预应力拉索对称地设于腹板的两侧。本发明在工字梁体的两侧设置预应力拉索，弧形钢梁结构在受到外部竖向荷载时，张紧的预应力拉索能够承受部分拉力，而减轻了工字梁体自身的受力，有效保护了工字梁体的翼缘板和腹板，避免了翼缘板和腹板发生屈曲失稳破坏或者强度破坏的情形。

技术领域

本发明涉及钢结构施工工程领域，特指一种超大跨度悬挑预应力弧形钢梁结构及其施工方法。

背景技术

随着时代的发展，钢结构建筑越来越向着大跨度、大空间、大悬挑、造型特异等方向发展。传统钢构件由于其受力性能，稳定性及抗疲劳性能等方面限制，已经较难满足大跨度、大悬挑及造型特异的建筑结构形式。

目前，针对超大跨度、大悬挑结构常采用增大构件截面或者在结构外侧施加拉索或者底部设置支撑等几种方式来实现，第一种增大构件截面方法，会大大增加用钢量，且增加结构自重，综合考虑加工、运输、吊装等吨位限制，会较大增加工程造价；第二种外侧施加拉索方式施工工序复杂，且需要外侧设置立柱，造价较高，且影响建筑造型美观；第三种设置底部支撑，除增加工程造价成本外，最致命的是占用了建筑空间，不能满足建筑大空间的使用要求。同时，以上三种做法尽管在强度和刚度上满足了结构设计标准，但是其稳定性和抗疲劳性能依旧是结构整体性能的薄弱点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种超大跨度悬挑预应力弧形钢梁结构及其施工方法，解决现有技术中通过增大构件截面、外侧设置拉索及底部设置支撑来增加钢结构的强度及刚度存在的造价高、占用空间、影响美观以及稳定性和抗疲劳性能依旧薄弱的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种超大跨度悬挑预应力弧形钢梁结构，包括：

呈弧形的工字梁体，包括相对设置的上翼缘板和下翼缘板以及垂直连接于所述上翼缘板和下翼缘板之间的腹板，所述工字梁体的一端形成安装端部，另一端形成悬挑端部，所述工字梁体于所述安装端部和所述悬挑端部之间形成有弯曲部；

固设于所述下翼缘板并对应所述弯曲部设置的支撑件，所述支撑件的顶端形成于位于所述上翼缘板下方的支撑部；以及

一端固定于所述安装端部的预应力拉索，另一端在对所述预应力拉索施加设定预应力后固定于所述悬挑端部，且所述预应力拉索对应所述弯曲部的部分搭设于所述支撑部上，所述预应力拉索设于所述腹板的两侧。

本发明的超大跨度悬挑预应力弧形钢梁结构在工字梁体的两侧设置预应力拉索，通过施加有预应力的拉索提高弧形钢梁结构的整体性能，弧形钢梁结构在受到外部竖向荷载时，张紧的预应力拉索能够承受部分拉力，而减轻了工字梁体自身的受力，有效保护了工字梁体的翼缘板和腹板，避免了翼缘板和腹板发生屈曲失稳破坏或者强度破坏的情形。另外，由于预应力拉索的伸缩性优于钢板，且预应力拉索通过支撑件支撑，能够有效增强弧形钢梁结构的抗疲劳性能和抗震性能。

本发明超大跨度悬挑预应力弧形钢梁结构的进一步改进在于，所述腹板的宽度从所述弯曲部向所述安装端部和所述悬挑端部逐渐变小。

本发明超大跨度悬挑预应力弧形钢梁结构的进一步改进在于，所述预应力拉索的走向与所述上翼缘板的走向相一致。

本发明超大跨度悬挑预应力弧形钢梁结构的进一步改进在于，所述支撑件包括立设于所述下翼缘板的支杆和设于所述支杆顶部的支撑轴，所述支撑轴与对应的所述预应力拉索相垂直设置，且所述支撑轴上与所述预应力拉索相接触的部分形成所述支撑部。