专利名称：预应力金属薄板结构体系施工方法
技术领域：
本发明涉及一种薄板结构的施工。
背景技术：
传统的预应力施工技术主要是通过对拉索的张拉，对线性结构构件施加预应力， 屋面板作为围护构件最后安装，不参与结构整体受力。而对于一种预应力金属薄板结构体系为使结构整体成形，并在成形过程中对屋面金属薄板施加有效预应力，使其与其他结构构件共同受力，从而抵抗外部荷载。薄板在未施加预应力之前为柔性材料，刚度较差，且薄板为平面块状或条状构件，因此预应力金属薄板结构在施工中需解决的主要难题就是如何对金属薄板施加设计要求的预应力水平，最终使结构整体成形。
发明内容
本发明的目的是提供一种预应力金属薄板结构体系施工方法，要解决新型结构体系实施的技术问题，尤其是要解决大跨度金属薄板预应力施加和索力控制问题的技术问 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种预应力金属薄板结构体系施工方法，所述金属薄板为厚度在0. Γ2. Omm的彩钢板、不锈钢板或合金板，步骤如下
步骤一，在已施工好的基础上按钢柱和斜拉索设计位置安装柱脚预埋件和斜拉索固定
件；
步骤二，将钢柱底面通过柱脚预埋件与基础连接，形成至少两个钢柱列，在钢柱列顶面安装边梁，所述边梁的侧面预装有外伸板，所述钢柱顶端侧面预安装有斜拉索安装节点； 步骤三，将斜拉索的两端分别斜拉索固定件与通过斜拉索安装节点连接； 步骤四，在钢柱列之间按横梁设计间距搭设与钢柱列平行的脚手架； 步骤五，将横梁放置在脚手架顶面，并进行临时连接；
步骤六，垂直于横梁，在两钢柱之间设置厚板带，并将其与横梁和边梁的外伸板固定连
接；
步骤七，在横梁和厚板带的交点处，在横梁底面安装撑杆；
步骤八，在边梁之间间隔安装下弦拉索，所述下弦拉索位于厚板带下面，并与厚板带竖向共面，所述下弦拉索与撑杆的底端固定连接，其两端与边梁初步锚固；
步骤九，对下弦拉索初步张拉，当测试其索力达到设计预拉力的10%后撤除其下部的脚手架；
步骤十，将加工好的金属薄板与焊接板带焊接连接，并通过U型调节螺栓将焊接板带与两侧边梁的外伸板连接，并通过调节螺母对金属薄板进行预紧；
步骤十一，预紧完成后，通过铆钉将金属薄板与其两侧的厚板带固定连接； 步骤十二，对下弦拉索继续张拉，直至达到下弦拉索的索力达到设计预拉力；步骤十三，再次调节调节螺母，使金属薄板内的应力均勻分布。所述步骤四中，脚手架的顶面比横梁底面设计位置低。所述步骤八和步骤九之间，在相邻钢柱之间安装柱间斜撑。所述步骤九和步骤十二中下弦拉索的索力通过油压传感器、弓矢测力仪、拉压传感器、或穿心力传感器测得。所述步骤九和步骤十二中所述下弦拉索的张拉方法为索端张拉或调节套筒张拉。所述步骤十中的金属薄板上粘贴有用于金属薄板内应力监测的应变片。与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果
本发明所提及的施工方法，对拉索施加预应力的同时，通过撑杆传递内力，间接对金属薄板施加预应力，达到金属薄板和拉索整体受力的结构效果，施工顺序规划合理，简单有效，适于各种预应力金属薄板结构形式，适用性强。本发明所采取的施工辅助措施较少，仅通过横梁脚手架即可完成横梁、撑杆和下弦拉索施工，仅通过焊接在金属薄板上的辅助张拉工具，就可以实现对金属薄板的两次调节，施工进度快，且所需设备和机具轻便，易于操作和实施。本发明中对金属薄板的预应力施加主要包括预紧、张拉、调节三个步骤。通过进行初步预紧，消除其尺寸误差及表面不平整等因素；通过对金属薄板预应力进行最终调节使板内应力分布更加均勻，更加接近设计要求的预应力分布。本施工方法可实现金属薄板内预应力的尽可能的均勻分布，避免金属薄板在预拉过程中发生由于应力集中而发生破坏。本发明的施工过程中，现场大部分为螺栓连接或铆钉连接，现场焊接量很小，节省劳动力，现场工期短。本发明所述预应力金属薄板结构体系施工方法，是预应力金属薄板结构工程质量与安全控制的关键性技术。本发明能解决大跨度金属薄板预应力施加和索力控制问题，能有效提高施工质量和工程的安全性，推动新型预应力金属薄板结构体系的尽快实现工程应用。本发明可广泛应用于大跨度预应力金属薄板结构体系的施工。
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。图1是本发明施工步骤一示意图。图2是本发明施工步骤二示意图。图3是本发明施工步骤三示意图。图4是本发明施工步骤四和步骤五示意图。图5是本发明施工步骤六示意图。图6是本发明施工步骤七示意图。图7是本发明施工步骤八示意图。图8是本发明施工步骤十示意图。附图标记1 一金属薄板、2 —斜拉索、3 —撑杆、4 一横梁、5 —边梁、6 —钢柱、 7 —下弦拉索、8 —厚板带、9 一柱脚预埋件、10 —斜拉索固定件、11 一柱间斜撑、12 —外伸板、13 —脚手架、14 一斜拉索安装节点、15 —焊接板带。
具体实施例方式实施例参见图1 图8所示，一种预应力金属薄板结构体系施工方法，所述金属薄板为厚度在0. Γ2. Omm的彩钢板、不锈钢板或合金板，步骤如下
步骤一，在已施工好的基础上按钢柱和斜拉索设计位置安装柱脚预埋件9和斜拉索固定件10 ；
步骤二，将钢柱6底面通过柱脚预埋件9与基础连接，形成至少两个钢柱列，在钢柱列顶面安装边梁5，所述边梁5的侧面预装有外伸板12，所述钢柱6顶端侧面预安装有斜拉索安装节点14 ；
步骤三，将斜拉索的两端分别斜拉索固定件10与通过斜拉索安装节点14连接； 步骤四，在钢柱列之间按横梁设计间距搭设与钢柱列平行的脚手架13 ； 步骤五，将横梁4放置在脚手架13顶面，并进行临时连接；
步骤六，垂直于横梁4，在两钢柱之间设置厚板带8，并将其与横梁4和边梁5的外伸板 12固定连接；
步骤七，在横梁4和厚板带8的交点处，在横梁底面安装撑杆3 ； 步骤八，在边梁5之间间隔安装下弦拉索7，所述下弦拉索7位于厚板带8下面，并与厚板带8竖向共面，所述下弦拉索7与撑杆3的底端固定连接，其两端与边梁5初步锚固；
步骤九，对下弦拉索7初步张拉，当测试其索力达到设计预拉力的10%后撤除其下部的脚手架13 ；
步骤十，将加工好的金属薄板1与焊接板带15焊接连接，并通过U型调节螺栓将焊接板带15与两侧边梁的外伸板12连接，并通过调节螺母对金属薄板1进行预紧； 步骤十一，预紧完成后，通过铆钉将金属薄板1与其两侧的厚板带8固定连接； 步骤十二，对下弦拉索7继续张拉，直至达到下弦拉索的索力达到设计预拉力； 步骤十三，再次调节调节螺母，使金属薄板1内的应力均勻分布。所述步骤四中，脚手架13的顶面比横梁底面设计位置低。所述步骤八和步骤九之间，在相邻钢柱之间安装柱间斜撑11。所述步骤九和步骤十二中下弦拉索的索力通过油压传感器、弓矢测力仪、拉压传感器、或穿心力传感器等索力测试仪器测得。所述步骤九和步骤十二中所述下弦拉索的张拉方法为索端张拉或调节套筒张拉。所述步骤十中的金属薄板1上粘贴有用于金属薄板内应力监测的应变片。本方法不仅适用于由钢柱排成列形成的矩形结构的施工，同样适用于由钢柱环形分布形成的圆形结构的施工，圆形结构的施工方法可参照上述施工步骤，按照实际工程情况灵活处理即可。
权利要求
1.一种预应力金属薄板结构体系施工方法，所述金属薄板为厚度在ο. Γ2. Omm的彩钢板、不锈钢板或合金板，其特征在于步骤如下步骤一，在已施工好的基础上按钢柱和斜拉索设计位置安装柱脚预埋件(9)和斜拉索固定件(10);步骤二，将钢柱(6)底面通过柱脚预埋件(9)与基础连接，形成至少两个钢柱列，在钢柱列顶面安装边梁(5)，所述边梁(5)的侧面预装有外伸板(12)，所述钢柱(6)顶端侧面预安装有斜拉索安装节点(14);步骤三，将斜拉索的两端分别与斜拉索固定件(10)和斜拉索安装节点(14)连接； 步骤四，在钢柱列之间按横梁设计间距搭设与钢柱列平行的脚手架(13)； 步骤五，将横梁(4 )放置在脚手架(13 )顶面，并进行临时连接； 步骤六，垂直于横梁(4)，在两钢柱之间设置厚板带(8)，并将其与横梁(4)和边梁(5) 的外伸板(12)固定连接;步骤七，在横梁(4)和厚板带(8)的交点处，在横梁底面安装撑杆(3)； 步骤八，在边梁(5)之间间隔安装下弦拉索(7)，所述下弦拉索(7)位于厚板带(8)下面，并与厚板带(8)竖向共面，所述下弦拉索(7)与撑杆(3)的底端固定连接，其两端与边梁 (5)初步锚固；步骤九，对下弦拉索(7)初步张拉，当测试其索力达到设计预拉力的10%后撤除其下部的脚手架(13)；步骤十，将加工好的金属薄板(1)与焊接板带(15)焊接连接，并通过U型调节螺栓将焊接板带(15)与两侧边梁的外伸板(12)连接，并通过调节螺母对金属薄板(1)进行预紧； 步骤十一，预紧完成后，通过铆钉将金属薄板(1)与其两侧的厚板带(8)固定连接； 步骤十二，对下弦拉索(7)继续张拉，直至达到下弦拉索的索力达到设计预拉力； 步骤十三，再次调节调节螺母，使金属薄板(1)内的应力均勻分布。
2.根据权利要求1所述的预应力金属薄板结构体系施工方法，其特征在于所述步骤四中，脚手架(13)的顶面比横梁底面设计位置低。
3.根据权利要求1所述的预应力金属薄板结构体系施工方法，其特征在于所述步骤八和步骤九之间，在相邻钢柱之间安装柱间斜撑(11)。
4.根据权利要求1所述的预应力金属薄板结构体系施工方法，其特征在于所述步骤九和步骤十二中下弦拉索的索力通过油压传感器、弓矢测力仪、拉压传感器、或穿心力传感器测得。
5.根据权利要求1所述的预应力金属薄板结构体系施工方法，其特征在于所述步骤九和步骤十二中所述下弦拉索的张拉方法为索端张拉或调节套筒张拉。
6.根据权利要求1所述的预应力金属薄板结构体系施工方法，其特征在于所述步骤十中的金属薄板(1)上粘贴有用于金属薄板内应力监测的应变片。
全文摘要
本发明涉及一种预应力金属薄板结构体系施工方法，通过在下弦拉索上设置撑杆，将下弦拉索和屋面板连接成共同的受力体系，并通过对下弦拉索施工预拉力，从而间接对金属薄板做成的屋面板施加预应力，形成预应力金属薄板。本发明施工顺序规划合理，简单有效，适用性强，施工辅助措施少，经济实用。可广泛应用于大跨度预应力金属薄板结构体系的施工。
文档编号E04G21/00GK102251665SQ20111010699
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者侯国华, 冯志勇, 司波, 周黎光, 尤德清, 张翠翠, 徐中文, 杜彦凯, 王丰, 袁英战, 钱英欣 申请人:北京市建筑工程研究院有限责任公司