CN109057035A - 使结构单元体获得稳定预应力以便于运输和组装的方案 - Google Patents
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Abstract
本发明是：“使结构单元体获得稳定预应力以便于运输和组装的方案”。属建筑工程领域。本发明是对结构单元体，位于节点处的“铰”施加预应力并固结之后，获得具有稳定性预应力特征的结构单元体。以本结构单元体组装的桁架、网架及网壳结构具有预应力特征，亦可组装超大空间及维护结构。可施加预应力的“铰”与门式刚架的组合应用。本方案具有提高结构承载能力并节约原材料的优势。
Description
技术领域：
本技术为建筑工程领域。对工程承包，工程预算，设计与施工均有重大影响。
技术背景：
是以获得具有稳定预应力效果的结构单元体来组装桁架、网架或网壳以及门式刚架结构，以实现其预应力效果，也可组成超大空间结构及维护结构。
发明内容：
本方案的特点是利用设于节点的“铰”(含刚性铰、半刚性铰、柔性铰)施加预应力，以达到提高结构物的承载能力，并节约钢材的目的，各类铰的支座端必须牢固可靠，绝对不能发生移位。
本方案对结构单元体施加预应力(加压)，并对节点处的“铰”固结之后，该结构单元体具有很好的稳定性。便于运输和组装，而组装的结构物具有预应力特征。
本方案适应性广泛，可以将结构单元体组装成较大跨度的桁架，亦可将结构单元体组装成网架、网壳结构。结构单元体侧视可呈直线型，带有坡度的直线型，或是曲线型。其截面可呈现工字型、方型、矩型、梯型、三角型，或是组合型的X-Y二维空间，或是呈X-Y-Z三维空间。具有较好的灵活性，变异性。
可施加预应力的“铰”与门式刚架的组合应用。
本方案结构单元体亦可组装具有超大空间的构筑物，及维护结构。
大量工程实践表明，当我们对一个桁架体系施加预应力时，钢索的预张拉力会作用于下弦，并使其产生压应力。这一个外力干预，也会促使整个桁架体系产生相应的调整，即桁架的上弦节点有微升及拉应力的出现；以及腹杆应力应变的调整。——这即为桁架自应力的调整，以保持桁架的整体稳定。这个现象表明我们对桁架体系的适度干预，不会破坏桁架整个体系的稳定性。同时也是提高桁架体系承载能力，并节约原材料的重要手段。
对于上述现象的认识；——我们对结构单元体的合理适度的干预，也必定是提高其承载能力，节约原材料的重要手段。
因此获得一个具有稳定预应力效果的结构单元体，发挥可施加预应力的“铰”在结构物组合中的作用具有重要的实际效益。
对本方案的初步认识请见说明书附图，从图示可看出对位于上弦节点处的铰施以预应力，可使上弦产生拉应力；对位于下弦节点处的铰施以预应力，可使下弦产生压应力。因此由结构单元体组合的结构物(例如网架结构)承受外部荷载后首先会受到结构单元体预应力的抵抗，只有耗尽这个预应力后，组成结构物的材料(钢材)才承受来自外部荷载的作用。
结构单元体在承受外部荷载时不只是影响着上弦与下弦力的变化，也同样会促使c和c＇系列杆件的应力产生正负号之变。
但是也应看到保持斜腹杆d、d＇系列与上弦节点的b、b＇系列及下弦节点的a、a＇系列“力”的直接通道至关重要，是保证结构单元体正常工作的关键。
附图说明：本附图主要表示对结构单元体点部分的“铰”施加预应力，并固结之后存在预应力效果，以及“铰”的组成和施加预应力的方法。
附图说明：
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的可施加预应力的铰构成以及结构单元体的连接结构示意图；
图3为加压心块的俯视结构示意图；
图4为加压心块的侧视结构示意图；
图5为d系列腹杆及节点板与下弦杆及c系列腹杆及其节点板之间的关系以及焊接连接的示意图；
图6为图5的A-A剖视图；
具体实施方式：
如图书1、2、3、4、5、6所示，总体要求：1、采用工厂式标准化生产建立统一的加工平台；2、加工制作过程严格按工序流程组织实施，防止在制作过程中发生失稳变形。
制作加工：
1、结构单元体的上弦杆、下弦杆、腹杆及边立杆件均在加工厂内完成，严格控制“铰”的位置(轴线偏移小于0.5mm)，严格控制“铰”的单支与弦杆、腹杆的夹角。“铰”的加工要求两个单支以5号槽钢制作在铰的顶端的100mm范围内应将槽钢封闭焊接成矩形。要求对铰顶端的切口准确并以钢板封口焊接，两个单支组合后，铰的下缘宽30mm，上缘宽45mm，铰的上端与下端的斜率为15-20％。视不同的设计要求而定，为保证铰的夹角与定位准确，应以 1:1铰的放大模板作为定位工具，铰准确定位后，应以初始焊缝固定焊牢，应保证对铰施加预应力时不移位，必要时可增加高强螺栓定位。
2、在加工厂的室外建结构单元体加工平台，应优先选用钢制平台，平台上设有上弦杆，下弦杆的外边界卡位，兼做对“铰”施加预应力时抵抗位移的支座。在上弦与下弦杆之外的 200cm-300cm处(为固结“铰”的预应力状态预留操作空间)设置千斤顶实施预张拉的支座。
3、结构单元体的杆件组装
(1)先将上弦杆下弦杆安放于卡位之内的平台垫块上，高于平台面10cm-20cm(是为了方便对铰的固结)，再将结构单元体两端的边立杆与上下弦杆做定位，加强焊接之后安装斜腹杆c1、c2、c3及c＇1、c＇2、c＇3。此时结构单元体呈弱稳定体系。
(2)对下弦处的a1、a＇1的“铰”施加预应力，并给以固结；之后安装斜腹杆d＇1(b1与a＇1连接)之后对位于上弦b1处的“铰”施加预应力并给以固结，之后安装斜腹杆d1(连接 a1与b1处的连接)，此时结构单元体的稳定性得以加强可以对a2，a＇2，b2，b＇2处的“铰”同时施加预应力并固结，之后再安装d2与d＇2的斜腹杆(分别位于a2与b2的连接及a＇2与b＇2的连接)之后再对b3与a3；b＇3与a＇3处的铰施加预应力并加以固结，然后安装d3与d＇3斜腹杆 (分别位于a3与b3的连接及a＇3与b＇3的连接)。至此一个稳定的具有预应力特征的结构单元体加工制作完成。
4、对“铰”施加预应力与固结
(1)先在铰的两个单支之间放入加压心快，在两个加压心块之间以Φ20钢筋头做连接，以防止加压心块移位影响d系列节点板穿过。
在加压心块的顶部设有防止钢索移动的卡位。张拉钢索通过对心块的施压并将压力传递至铰。当铰的变形达到设计要求的变位后可进行固结焊接，防止预应力的丢失，同时气割Φ 20钢筋以利d系列节点板穿过。
(2)完成斜腹杆节点板(d1、d2、d3、d＇1、d＇2、d＇3)与“铰”的节点板连接(焊接)，见说明书附图3，至此具有稳定性预应力特征的结构单元体制作完成。
Claims (1)
1.本发明的技术特征是建立一个具有稳定预应力功能的结构单元以便于运输和组装的结构物，其功能的实现是通过本结构单元体节点处“铰”施加预应力，并对该“铰”固结之后获得的:
1、一个具有稳定的预应力功能的结构单元体。
2、以这个结构单元体组装的大跨度的桁架。
3、以这个结构单元体组装的具有预应力特征的网架结构。
4、以这个结构单元体组装的具有预应力特征的网壳结构。
5、以这个结构单元体组装的具有预应力特征的大型构筑物。
6、以这个结构单元体组装的具有预应力特征的维护结构物。
7、可施加预应力的“铰”与门式刚架的组合应用。
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