专利名称：圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置及其预应力张拉方法
技术领域：
本发明专利涉及一种紧固装置，尤其涉及一种圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置及其预应力张拉方法。
背景技术：
目前的弦支网壳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大跨度空间结构体系，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。另外，两种结构体系对支座的作用相互抵消，使结构成为自平衡体系，在充分发挥单层网壳结构受力优势的同时能充分利用索材的高强抗拉性，调整体系的内力分布，降低内力幅值，从而提高结构的承载能力。而圆柱面弦支结构是一种新型的弦支网壳结构形式，整个结构形式下分成一个个伞状单元及伞于伞之间的连接单元，其中伞状单元为结构的主受力单元，连接单元为次受力单元，每个小单元是由4根矩形环向索及4根拉杆组成。但同时也带来了一系列问题，在张弦桁架中，下弦的预应力拉索难与竖向撑杆有效的连接并紧固，致使拉索容易偏心，增加摩擦力，预应力损失较大，紧固件受力屈曲，并最终导致预应力施工完成后弦支网壳结构的索、撑杆、网壳构件的实际内力大小及分布与设计不符，这将对整个弦支结构的力学性能产生不利影响。
发明内容
本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种可以使预应强度提升的圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置。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
一种圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置，包括撑杆连接件，所述的撑杆连接件的侧壁上设有二个拉索连接耳板和一个拉杆连接耳板，所述的拉索连接耳板的头部设有拉索孔，所述的拉杆连接耳板的头部设有拉杆孔。撑杆连接件的上部打坡口以便与撑杆等强对接。效果
(1)、施工精度高。本发明专利由于采用了圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置， 可以更加简单、准确、有效的进行下弦节点紧固，不移位，并能防止拉索的偏心，减少张拉力的损失，不会对拉索产生影响、而且美观、防腐效果良好。因此保证了拉索，竖向撑杆等的预应力精度。(2)、施工成本低。采用的圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置构造简单、易操作， 而施工精度高，可避免反复调整索力的时间、人力物力等资源，因此施工成本低。(3)、结构使用安全。由于采用铸钢件进行紧固，其承载力高，且能有效防止在下弦拉索张拉时对紧固件的局部破坏，防止紧固件受力屈曲，增加了结构的安全性。作为优选，所述的二个拉索连接耳板之间的夹角为直角，所述的拉杆连接耳板与任一拉索连接耳板之间的角度为135度。作为优选，所述的拉索连接耳板与撑杆连接件呈直角分布，所述的拉杆连接耳板与撑杆连接件呈向上倾斜状分布。作为优选，所述的拉杆连接耳板的倾斜角度为40度 50度。
作为优选，所述的撑杆连接件为铸钢件。圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置的预应力张拉方法，按以下步骤进行 (1)、圆柱面弦支结构下弦节点与预应力拉索、拉杆的装配
将撑杆连接件等强焊接于撑杆下端；然后将预应力拉索安装在拉索连接耳板上；再将预应力拉杆安装在拉杆连接耳板上；依次类推完成其他节点和拉索的安装； 等强焊接是一种焊接的方式，表述各部分焊接的强度相等。(2)、预应力张拉步骤(1)后，进行预紧钢拉索
第一阶段，先对伞状单元张拉，每批次选取基本对称的四个单元，每个单元20个撑杆连接件，共32根拉索拉杆同时张拉；各单元拉杆、拉索的张拉初始预应力度控制为0. 13 0. 15 ；
通过这种方法的张拉，可以有效的减少相邻的四边形环索单元间的相互影响，并且张拉后的结果与整体结构一次张拉的弹性分析结果基本相近。第二阶段，对连接单元张拉，采用对称张拉方式，各单元拉杆、拉索的张拉初始预应力度控制为0. 11 0. 13。先张拉结构跨中区域单元，后张拉结构边缘区域，依次分区域， 分批张拉，对称张拉，完成整个圆柱面弦支结构网壳结构预应力施工。因此，本发明的圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置及其预应力张拉方法，结构合理，施工精度高，施工成本低，结构使用安全。
图1是本发明的立体结构示意图； 图2是本发明的俯视结构示意图3是图2中A-A的侧视结构示意图； 图4是本发明中张拉单元的示意图； 图5是本发明中第一阶段长轴方向张拉剖面图； 图6是本发明中第一阶段短轴方向张拉剖面图； 图7是本发明中第二阶段长轴方向张拉剖面图； 图8是本发明中第二阶段短轴方向张拉剖面图。
具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例1 如图1、图2和图3所示，一种圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置，包括撑杆连接件1，所述的撑杆连接件1为铸钢件，所述的撑杆连接件1的侧壁上设有二个拉索连接耳板2和一个拉杆连接耳板3，所述的拉索连接耳板2的头部设有拉索孔4，所述的拉杆连接耳板3的头部设有拉杆孔5，所述的二个拉索连接耳板2之间的夹角为直角，所述的拉杆连接耳板3与任一拉索连接耳板2之间的角度为135度，所述的拉索连接耳板2与撑杆连接件1呈直角分布，所述的拉杆连接耳板3与撑杆连接件1呈向上倾斜状分布，所述的拉杆连接耳板3的倾斜角度为40度 50度。如图4、图5、图6、图7和图8所示，圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置的预应力张拉方法，按以下步骤进行
图4为需要张拉结构的平面图，图5为首先张拉的伞状单元长轴方向剖面图，图6为首先张拉的伞状单元短轴方向剖面图，图7为第二阶段张拉的连接单元长轴方向剖面图，图8 为第二阶段张拉的连接单元短轴方向剖面图。(1)、圆柱面弦支结构下弦节点与预应力拉索、拉杆的装配
将撑杆连接件1等强焊接于撑杆下端；然后将预应力拉索安装在拉索连接耳板上；再将预应力拉杆安装在拉杆连接耳板上；依次类推完成其他节点和拉索的安装；
(3)、预应力张拉步骤(1)后，进行预紧钢拉索
第一阶段，先对伞状单元张拉，每批次选取基本对称的四个单元，每个单元20个撑杆连接件，共32根拉索拉杆同时张拉；各单元拉杆、拉索的张拉初始预应力度控制为0. 13 ；
第二阶段，对连接单元张拉，采用对称张拉方式，各单元拉杆、拉索的张拉初始预应力度控制为0. 113。先张拉结构跨中区域单元，后张拉结构边缘区域，依次分区域，分批张拉， 对称张拉，完成整个圆柱面弦支结构网壳结构预应力施工。实施例2 圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置的预应力张拉方法，按以下步骤进行
(1)、圆柱面弦支结构下弦节点与预应力拉索、拉杆的装配
将撑杆连接件1等强焊接于撑杆下端；然后将预应力拉索安装在拉索连接耳板上；再将预应力拉杆安装在拉杆连接耳板上；依次类推完成其他节点和拉索的安装；
(4)、预应力张拉步骤(1)后，进行预紧钢拉索
第一阶段，先对伞状单元张拉，每批次选取基本对称的四个单元，每个单元20个撑杆连接件，共32根拉索拉杆同时张拉；各单元拉杆、拉索的张拉初始预应力度控制为0. 14 ；
第二阶段，对连接单元张拉，采用对称张拉方式，各单元拉杆、拉索的张拉初始预应力度控制为0. 12。先张拉结构跨中区域单元，后张拉结构边缘区域，依次分区域，分批张拉，对称张拉，完成整个圆柱面弦支结构网壳结构预应力施工。实施例3
圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置的预应力张拉方法，按以下步骤进行 (1)、圆柱面弦支结构下弦节点与预应力拉索、拉杆的装配
将撑杆连接件1等强焊接于撑杆下端；然后将预应力拉索安装在拉索连接耳板上；再将预应力拉杆安装在拉杆连接耳板上；依次类推完成其他节点和拉索的安装；
(5)、预应力张拉步骤(1)后，进行预紧钢拉索
第一阶段，先对伞状单元张拉，每批次选取基本对称的四个单元，每个单元20个撑杆连接件，共32根拉索拉杆同时张拉；各单元拉杆、拉索的张拉初始预应力度控制为0. 15 ；
第二阶段，对连接单元张拉，采用对称张拉方式，各单元拉杆、拉索的张拉初始预应力度控制为0. 13。先张拉结构跨中区域单元，后张拉结构边缘区域，依次分区域，分批张拉，对称张拉，完成整个圆柱面弦支结构网壳结构预应力施工。
有益效果
(1)初始张拉后弦支体系杆件应力控制标准
(fy-合金钢棒屈服强度，fRM-钢丝索破断强度，f-钢材Q345B设计强度) 钢棒拉杆初始拉应力控制在0. 145f 0. 155fy (fy=345MPa)
环索初始拉应力< 0. 15fRM(fRM=1670MPa)
撑杆初始压应力<0.15f(f=310MPa)
(2)结构全部施工完成后至使用阶段，在最不利荷载组合工况下，弦支体系杆件应力控制标准
钢棒拉杆组合设计最大拉应力5fy (fy=345MPa)
环索组合设计最大拉应力彡0. 45fRM (fRM=1670MPa)
撑杆组合设计最大压应力<0.85f (f=310MPa)
(3)在上吸风及重力荷载最不利组合工况作用下，保证弦支体系正常工作，环索及拉杆始终保持张紧状态，此时弦支体系杆件应力控制标准
钢棒拉杆组合设计最小拉应力>0.05fy (fy=345MPa)
环索组合设计最小拉应力彡0. 05fRM (fRM=1670MPa)
撑杆组合设计最小压应力>0.05f (f=310MPa)。
权利要求
1.一种圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置，其特征在于包括撑杆连接件(1)，所述的撑杆连接件(1)的侧壁上设有二个拉索连接耳板(2)和一个拉杆连接耳板(3)，所述的拉索连接耳板(2)的头部设有拉索孔(4)，所述的拉杆连接耳板(3)的头部设有拉杆孔(5)。
2.根据权利要求1所述的一种圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置，其特征在于所述的二个拉索连接耳板(2)之间的夹角为直角，所述的拉杆连接耳板(3)与任一拉索连接耳板⑵之间的角度为135度。
3.根据权利要求1或2所述的一种圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置，其特征在于 所述的拉索连接耳板(2)与撑杆连接件(1)呈直角分布，所述的拉杆连接耳板(3)与撑杆连接件(1)呈向上倾斜状分布。
4.根据权利要求3所述的一种圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置，其特征在于所述的拉杆连接耳板(3)的倾斜角度为40度 50度。
5.根据权利要求1或2所述的一种圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置，其特征在于 所述的撑杆连接件(1)为铸钢件。
6.根据权利要求1所述的圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置的预应力张拉方法， 其特征在于按以下步骤进行(1)、圆柱面弦支结构下弦节点与预应力拉索、拉杆的装配将撑杆连接件(1)等强焊接于撑杆下端；然后将预应力拉索安装在拉索连接耳板上； 再将预应力拉杆安装在拉杆连接耳板上；依次类推完成其他节点和拉索的安装；(2)、预应力张拉步骤(1)后，进行预紧钢拉索第一阶段，先对伞状单元张拉，每批次选取基本对称的四个单元，每个单元20个撑杆连接件，共32根拉索拉杆同时张拉；各单元拉杆、拉索的张拉初始预应力度控制为0. 13 0. 15 ；第二阶段，对连接单元张拉，采用对称张拉方式，各单元拉杆、拉索的张拉初始预应力度控制为0. 11 0. 13 ；先张拉结构跨中区域单元，后张拉结构边缘区域，依次分区域，分批张拉，对称张拉，完成整个圆柱面弦支结构网壳结构预应力施工。
全文摘要
本发明涉及一种紧固装置，尤其涉及一种圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置及其预应力张拉方法。包括撑杆连接件，所述的撑杆连接件的侧壁上设有二个拉索连接耳板和一个拉杆连接耳板，所述的拉索连接耳板的头部设有拉索孔，所述的拉杆连接耳板的头部设有拉杆孔。通过圆柱面弦支结构下弦节点与预应力拉索、拉杆的装配→预应力张拉，完成整个圆柱面弦支结构网壳结构预应力施工。一种圆柱面弦支结构的下弦节点紧固装置结构合理，施工精度高，施工成本低，结构使用安全。
文档编号E04G21/12GK102182249SQ201110087410
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月8日 优先权日2011年4月8日
发明者何挺, 刘扬, 周烽, 周观根, 夏伟平, 普秋菊, 洪王东, 虞崇钢, 陈科 申请人:浙江东南网架股份有限公司