专利名称：具有下撑式抛物线型预应力高强度钢铰线的桁架的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑桁架结构的改进技术。
背景技术：
现有的建筑桁架主要缺点是(一)受力不均匀；(二)用钢量大，造价高；(三)承载能力有限。
发明内容
本发明提供一种具有下撑式抛物线型预应力高强度钢铰线的桁架，本发明解决了现有的建筑桁架存在的受力不均匀，用钢量大，造价高，承载能力有限的问题。
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为解决上述问题，本发明采用如下技术方案由钢管砼平面桁架I、下支撑2和预应力高强度钢铰线3构成；所述钢管砼平面桁架I水平设置，预应力高强度钢铰线3呈二次抛物线型结构，预应力高强度钢铰线3设置于钢管砼平面桁架I下方，预应力高强度钢铰线3为两端高中间低结构，预应力高强度钢铰线3两端与钢管砼平面桁架I两端的支撑位置连接，预应力高强度钢铰线3的中段通过若干竖向设置的下支撑2与钢管砼平面桁架I连接。本发明目的及优点(I)应用悬索结构的优点，通过索的轴向拉伸耒抵抗外荷载作用，可以最充分地利用钢材的强度。当采用高强度材料时，效益就更佳。悬索布置成抛物线型，与上部桁架结构的挠度曲线一致，使桁架受力均匀，合理，并体现出悬索结构优点。(2)钢管砼具有良好的抗压性能，节省钢材，因此经济实用，但是它的抗拉性能差，存在局限性。(3)桁架既是承受荷载结构，外围护结构(例如通廊)，又是预应力钢铰线的支座。
图I是本发明结构示意图。图中符号说明钢管砼平面桁架I、下支撑2、预应力高强度钢铰线3。
具体实施例方式如图I所示，具有下撑式抛物线型预应力高强度钢铰线的桁架，由钢管砼平面桁架I、下支撑2和预应力高强度钢铰线3构成；所述钢管砼平面桁架I水平设置，预应力高强度钢铰线3呈二次抛物线型结构，预应力高强度钢铰线3设置于钢管砼平面桁架I下方，预应力高强度钢铰线3为两端高中间低结构，预应力高强度钢铰线3两端与钢管砼平面桁架I两端的支撑位置连接，预应力高强度钢铰线3的中段通过若干竖向设置的下支撑2与钢管砼平面桁架I连接。
上述技术方案的特点(I)本结构上部为钢管砼桁架，下部布置二次抛物线型的预应力钢铰线(详见附图I)，通过下支撑与桁架连为一体，它作为上部桁架的弹性支座，采用分四批施加荷载，三次施加预应力的七阶段三次预应力设计。(2)将荷载分解为四批施加(以荷载的实际可分性为准，如第一批荷载为桁架骨架杆件自重，施加第一次预应力，第二批荷载为安装楼面，屋面，墙面，施加第二次预应力，第三批荷载为安装设备和活荷载，第三次预应力为温度差应力，第四批荷载为地震作用)。(3)温度应力及温度差根椐钢结构设计规范(GB50017-2003)，第8. I. 5条规定露 天结构温度区段可以长达120M，没有强调要作温度应力计算，而且一端支座是水平向可滑动，温度变化时(如冬季、夏季)，上部桁架与下部予应力钢铰线同时伸长和缩短，内力不受影响(摩阻力很小，因此不计)。但是，本结构有它特殊之处，上部一般有围护结构，处在室内，预应力钢铰线长期处在室外，二者存在温度差，从而使二者温度变形有差异，它对上部结构的影响十分敏感。例如冬天室外温度比栈桥内温度低，预应力钢铰线温度低於上部结构，因此收缩大，相当於预应力钢铰线收缩而产生一拉力；夏季室外温度比栈桥内温度高，则预应力钢铰线比上部结构伸长大，相当於预应力钢铰线放松(减少预应力)而对上部结构产生影响。总之，无论处于哪种情况，都可能对结构产生不利影响。因此，上述二种工况均需验算(第一、二、三批荷载叠加)。(4)地震作用本结构属於大跨度结构，根椐建筑抗震设计规范GB 50011 一2001 (2008年版)第5. 3. 3条。以8度地震为例，取该结构、构件重力荷载代表值的10%。即第一、二、三批荷载总值的I. I倍(竖向地震作用)，作用於最不利工况。(5)本方案以预应力钢结构技术规程为依椐，预应力损失等，请查看该规程。下撑式抛物线型预应力高强度钢铰线的布置(I)抛物线型与桁架挠度曲线相近似。(2)预应力索对桁架的反力均匀。从而使结构力学模型合理，为结构优化创造条件。本发明将钢管砼应用於桁架结构，解决了纲管砼的拉、压异性而存在的局限性，也解决了建筑桁架存在的受力不均匀，从而提高了承载能力，获得良好的经济效益。通过例题(48M跨的输煤皮带运输通廊)计算，列出用钢量比较表如下用钢量比较表荷载用钢量
本例题 48M 跨 q=7. 08 KN/M262. lKg/M2
(包括街架自重)
梯形钢屋架标准图集
05G511 跨度 36M q=6 KN/M2331. 6 Kg/M2最后应说明的是显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引 申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
权利要求
1.具有下撑式抛物线型预应力高强度钢铰线的桁架，其特征在于，由钢管砼平面桁架(I)、下支撑(2)和预应力高强度钢铰线(3)构成；所述钢管砼平面桁架(I)水平设置，预应力高强度钢铰线(3)呈二次抛物线型结构，预应力高强度钢铰线(3)设置于钢管砼平面桁架(I)下方，预应力高强度钢铰线(3)为两端高中间低结构，预应力高强度钢铰线(3)两端与钢管砼平面桁架(I)两端的支撑位置连接，预应力高强度钢铰线(3)的中段通过若干竖向设置的下支撑(2)与钢管砼平面桁架(I)连接。
2.如权利要求I所述具有下撑式抛物线型预应力高强度钢铰线的桁架，其特征在于，预应力高强度钢铰线(3)作为上部桁架的弹性支座，采用分四批施加荷载，三次施加预应力的七阶段三次预应力设计。
3.如权利要求I所述具有下撑式抛物线型预应力高强度钢铰线的桁架，其特征在于；受:力计算方式是 对于短杆受拉杆件非预应力受拉构件在荷载作用下应力达os时，其承载力已达到极限，事先使受拉构件承受压力，则在外荷作用下，要首先抵消预应力后才开始受拉，这样利用受拉构件材料的承载能力，是从-σ s到+ σ s，从而使该受拉构件的承载能力提高了一倍； 使拉杆在一部分荷载作用下而受拉，应力达(+os)，这时穿入高强度预应力筋并施加预应力，把拉杆中的拉应力抵消，甚至使它受压为(_ os)，则拉杆又恢复了承受外荷的能力；在第二部分荷载作用下，又使它由压应力一 Os增加到拉应力+ Cs ;这样，使该杆反复利用了承载力的三培(+ O S —一 σ S — + σ S)； 桁架施加预应力实际上是用高强度钢绞线来把拉杆中已有的内力接替过来。
全文摘要
本发明公开了一种具有下撑式抛物线型预应力高强度钢铰线的桁架，涉及建筑桁架结构的改进技术。由钢管砼平面桁架(1)、下支撑(2)和预应力高强度钢铰线(3)构成；所述钢管砼平面桁架(1)水平设置，预应力高强度钢铰线(3)呈二次抛物线型结构，预应力高强度钢铰线(3)设置于钢管砼平面桁架(1)下方。预应力高强度钢铰线(3)作为上部桁架的弹性支座,采用分四批施加荷载,三次施加预应力的七阶段三次预应力设计。本发明解决了现有的建筑桁架存在的受力不均匀，用钢量大,造价高，承载能力有限的问题。
文档编号E04C3/10GK102839785SQ20111016988
公开日2012年12月26日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者张如成 申请人:张如成