一种钢屋架施加预应力装置的制作方法

本实用新型涉及钢屋架领域，尤其涉及一种对钢屋架结构施加预应力的装置。

背景技术：

现有的钢屋架大多采用桁架结构体系，而桁架结构主要由上弦杆、下弦杆和腹杆组成，各杆件主要承受轴向的拉力或压力，水平方向的拉力和压力会自身平衡，所以整个结构并不会对支座产生水平的推力，稳定性好。但是由于上弦杆和下弦杆所受的轴向力较大，会导致上下弦杆设计的截面较大，材料成本高，制造困难，而且较大的尺寸会增加自身的重量，同时也增加了其他杆件的负担。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于改善钢屋架下弦杆受力情况，减少下弦杆尺寸和重量，提升房屋安全性和可靠性的施加预应力装置。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种钢屋架施加预应力装置，所述施加预应力装置的数量设为两组，分别安装在下弦杆的左右两侧，关于下弦杆的中心轴对称。下弦杆的截面形状一般采用工字钢形，为了使下弦杆的所受的预应力均衡、左右对称，所以施加预应力装置要分别安装在下弦杆关于中心轴对称的位置上，数量设为偶数组。其中，每一组施加预应力装置主要包括锚板、锚索、用于锁紧锚索的刮子片、以及用于固定锚索端头的固定杆。所述锚板分别设置在下弦杆的两端，其中心镂空，所述刮子片安装在锚板的镂空处，所述锚索穿过刮子片中心，并在锚索上施加适当拉应力，使刮子片向下弦杆中部收缩将锚索锁紧。所述固定杆固定在柱子上，锚索端头绑定在固定杆上。

由于下弦杆的受力较大，所以要施加的预应力也较大，为了使刮子片能 紧紧地锁住锚索，所述锚板的数量设为六个，分为两组且分别设置于下弦杆的两端，所述刮子片的数量对应设为六个，分别安装在六个锚板上。

为了保证下弦杆所受的安装应力平衡、均匀，所述锚索按照以下顺序安装：首先将位于下弦杆一侧的锚索的一端固定在位于下弦杆左侧的刮子片上，锚索的另一端穿过位于右侧的刮子片后使用工具施加稍微超过设定值的拉力，然后调整右侧的刮子片并释放锚索，锚索由于弹力回缩，带动刮子片往中部移动，刮子片在锚板作用下将锚索锁紧，阻止锚索的回缩；接着，位于下弦杆另一侧的锚索的一端固定在位于下弦杆右侧的刮子片上，然后，锚索往下弦杆右侧拉，施加预应力，并用刮子片固定、锁紧。该安装方法使下弦杆在安装时两端的受力方向同时指向中心，确保两侧的受力均衡。

所述刮子片是建筑工程上一种常用的锁紧结构，按瓣的数量分为二瓣、三瓣、五班、六瓣等，多个瓣装配好后，其外形如圆台状，中心镂空，供锚索穿过，本方案采用的三瓣式刮子片具有通用性好、受力均匀、可靠性高、锁紧后不容易松弛的优点。

由于施加预应力装置属于静止构件，容易积聚灰尘和污垢，使装置的可靠性和安全性降低，因此，本方案还包括用于防尘的内空管，所述内空管从锚索的一端套入，一直延伸至锚索的另一端将锚索和刮子片完全套住。

当刮子片锁紧效果失效后，为了保证钢屋架的安全，本方案还包括用于锁紧固定杆的锁定环，所述锁定环设置在锚索的端头，将锚索固定在固定杆上。锚索两端固定后，将锚索的端头穿过锁定环，使锚索与锁定环形成一个可缩放的锁定圈，将该锁定圈套在固定杆上，并进一步缩小锁定圈，直到锁定圈将固定杆锁紧为止。锚索的两个端头都通过锁定环锁紧在固定杆上，作为二次保护，为施加预应力装置提供二次保障。

本实用新型的工作过程和原理是：下弦杆的两侧对称设置若干组施加预应力装置，该装置包括刮子片、锚板和锚索，锚板固定在下弦杆上，锚索穿过刮子片中心，刮子片在锚板作用下将锚索锁紧，由于锚索上施加了适当的拉应力，因此锚索对下弦杆两端施加压应力，该压应力与下弦杆本身所受的拉应力部分抵消，从而改善下弦杆总的受力情况，在确保原有承载能力和安全性的情况下可以有效减少下弦杆的设计尺寸、减轻其重量、节省制造材料，降低造价，提升钢屋架的安全性和可靠性。

与现有技术相比，本实用新型还具有以下有益效果：

(1)传统的下弦杆由于所受的轴向力很大，所以要求下弦杆的设计尺寸大，使用本实用新型提供的施加预应力装置后可以有效改善下弦杆的受力情况，减少尺寸。

(2)本实用新型在原有下弦杆上预先施加适当的压应力，使压应力与下弦杆所受到的拉应力互相部分抵消，预应力施加的方法是从下弦杆的两侧往中间压，使下弦杆的受力对称、均匀。

(3)本实用新型改善下弦杆总的受力情况，减少下弦杆的设计尺寸，有效节省钢铁材料，降低钢屋架的总体造价。

附图说明

图1是设有本实用新型的钢屋架的主视图。

图2是本实用新型的局部示意图。

图3是设有本实用新型的钢屋架的左视图。

图4是本实用新型所提供的三瓣刮子片的主视图。

图5是本实用新型所提供的三瓣刮子片的剖视图。

图6是本实用新型所提供的锁定环的结构示意图。

上述图中的标号说明如下：110-锚板、120-锚索、130-刮子片、140-固定杆、150-内空管、160-锁定环。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型作进一步说明。

实例例1：

如图1、图2和图3所示，本实用新型公开了一种钢屋架施加预应力装置，所述施加预应力装置的数量设为两组，分别安装在下弦杆的左右两侧，关于下弦杆的中心轴对称。下弦杆的截面形状一般采用工字钢形，为了使下弦杆的所受的预应力均衡、左右对称，所以施加预应力装置要分别安装在下弦杆关于中心轴对称的位置上，数量设为偶数组。其中，每一组施加预应力装置主要包括锚板110、锚索120、用于锁紧锚索的刮子片130、以及用于固定锚索端头的固定杆140。所述锚板110分别设置在下弦杆的两端，其中心 镂空，所述刮子片130安装在锚板110的镂空处，所述锚索120穿过刮子片130中心，并在锚索120上施加适当拉应力，使刮子片130向下弦杆中部收缩将锚索120锁紧。所述固定杆140固定在柱子上，锚索120端头绑定在固定杆140上。

由于下弦杆的受力较大，所以要施加的预应力也较大，为了使刮子片130能紧紧地锁住锚索120，所述锚板110的数量设为六个，分为两组且分别设置于下弦杆的两端，所述刮子片130的数量对应设为六个，分别安装在六个锚板110上。

为了保证下弦杆所受的安装应力平衡、均匀，所述锚索120按照以下顺序安装：首先将位于下弦杆一侧的锚索120的一端固定在位于下弦杆左侧的刮子片130上，锚索120的另一端穿过位于右侧的刮子片130后使用工具施加稍微超过设定值的拉力，然后调整右侧的刮子片130并释放锚索120，锚索120由于弹力回缩，带动刮子片130往中部移动，刮子片130在锚板110作用下将锚索120锁紧，阻止锚索120的回缩；接着，位于下弦杆另一侧的锚索120的一端固定在位于下弦杆右侧的刮子片130上，然后，锚索120往下弦杆右侧拉，施加预应力，并用刮子片130固定、锁紧。该安装方法使下弦杆在安装时两端的受力方向同时指向中心，确保两侧的受力均衡。

如图4和图5所述，所述刮子片130是建筑工程上一种常用的锁紧结构，按瓣的数量分为二瓣、三瓣、五班、六瓣等，多个瓣装配好后，其外形如圆台状，中心镂空，供锚索120穿过，本方案采用的三瓣式刮子片具有通用性好、受力均匀、可靠性高、锁紧后不容易松弛的优点。

由于施加预应力装置属于静止构件，容易积聚灰尘和污垢，使装置的可靠性和安全性降低，因此，本方案还包括用于防尘的内空管150，所述内空管150从锚索120的一端套入，一直延伸至锚索120的另一端将锚索120和刮子片130完全套住。

当刮子片130锁紧效果失效后，为了保证钢屋架的安全，如图6所示，本方案还包括用于锁紧固定杆140的锁定环160，所述锁定环160设置在锚索120的端头，将锚索120固定在固定杆140上。锚索120两端固定后，将锚索120的端头穿过锁定环160，使锚索120与锁定环160形成一个可缩放的锁定圈，将该锁定圈套在固定杆140上，并进一步缩小锁定圈，直到锁定圈将固定杆140锁紧为止。锚索120的两个端头都通过锁定环160锁紧在固 定杆140上，作为二次保护，为施加预应力装置提供二次保障。

本实用新型的安装过程包括如下步骤：

(1)根据钢屋架的承载力要求进行截面设计，分别确定上弦杆、下弦杆和腹杆的截面尺寸。要注意施加预应力的下弦杆，在截面尺寸设计时应该考虑预应力的施加，合理调整截面尺寸，有效减少钢材使用量和自重。在技术和安全性满足要求的前提下，可以考虑下弦杆分段施加预应力，以便更为有效充分使用材料。

(2)上弦杆和腹杆之间的安装。根据钢屋架的受力分析，计算出焊缝的长度，并对上弦杆和腹杆进行焊接，以保证钢屋架的强度。

(3)下弦杆在原有杆件的基础上，增加两根预应力锚索120，预应力锚索120关于下弦杆截面中心对称。由于下弦杆和预应力锚索120受力在同一直线上，通过对预应力锚索120施加预加的拉应力，使下弦杆承受的压应力相互对称、平衡。下弦杆承受的预加压应力和拉力进行部分的抵消，从而改善下弦杆总体的受力情况，实现下弦杆截面尺寸减小的效果。

(4)预应力的施加：对于预应力锚索120的施加，可以采用现有工艺成熟的单根预应力锚索120施加体系进行预应力的施加。锚索120的一端通过刮子片130夹紧固定，另一端在施加稍微大于设定预应力的值，使锚索120承受力大于所需预应力，然后放松锚索120，锚索120在弹力作用下回缩，最后，刮子片130在回缩锚索120的带动下将锚索120夹紧，锚索120上施加的预应力值与设定值相当，施加预应力完成。

(5)预应力锚索120固定：锚索120通过锚板110固定，两端分别通过多个三瓣刮子片夹紧锚索120防止预应力消散，并且将锚索120的两端缠绕在锚索固定杆130上，进行二次保障。由于锚索120承受的预应力值比较大，下弦杆的两端都通过设置若干个三瓣刮子片来平分所受到的预应力，以此来增加安全系数。

本实用新型的原理是：下弦杆的两侧对称设置若干组施加预应力装置，该装置包括刮子片130、锚板110和锚索120，锚板110固定在下弦杆上，锚索120穿过刮子片中心，刮子片130在锚板110作用下将锚索120锁紧，由于锚索120上施加了适当的拉应力，因此锚索120对下弦杆两端施加压应力，该压应力与下弦杆本身所受的拉应力部分抵消，从而改善下弦杆总的受力情况，在确保原有承载能力和安全性的情况下可以有效减少下弦杆的设计尺寸、 减轻其重量、节省制造材料，降低造价。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。