专利名称：大跨度悬索结构及施工方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑结构及其施工方法，特别是一种大跨度悬索空间结构及其施工方法。
(二)、背景技术在民用建筑中，两建筑物之间的大跨度连接一般采用刚性梁柱型钢筋混凝土结构或钢结构，施工需采用脚手架支撑或吊装等方法施工，钢筋混凝土屋面板的造型和通透性、采光等都受到很大的限制。而大跨度的悬索结构应用于民用建筑施工尚没有成型的施工工艺和验收标准。
(三)、发明内容本发明的目的是提供一种大跨度悬索结构及施工方法，解决大在跨度建筑物之间建设无柱悬索全采光空间结构的技术问题，并解决这种大跨度悬索结构建筑安全、可靠施工的问题。
本发明的技术方案这种大跨度悬索结构，在两个建筑物之间连接悬索结构，其特征是悬索结构如下两个钢框架分别设在两端建筑物的主体结构中，该钢框架的下端与地基固定连接，在两钢框架相对的近端钢柱的悬接部位分别固定连接中线悬索耳板和边线悬索耳板，自边线悬索耳板向对应的钢框架远端钢柱倾斜固定连接斜梁，其斜梁的倾斜方向与悬索端部方向相同；悬索包括边线悬索和中线悬索，在上述钢框架之间至少连接四根平行的悬索，其中，四根悬索的两端分别与钢框架两边对应的悬索耳板固定连接；钢梁与悬索交叉，交叉部位开有悬索孔和穿线孔，各悬索穿过钢梁上的悬索孔，钢梁顶部固定揽风索扣件和屋面板连接爪件；拉索均匀张拉连接在钢梁与地板之间；揽风索与悬索斜向交叉，其两端连接在混凝土框架的揽风索耳板上，其中段固定在钢梁顶部的揽风索扣件中。
上述边线悬索的悬索头与边线悬索耳板由销轴连接。
上述悬索与钢梁悬索孔交接处由悬索限位卡件固定。
上述屋面板是玻璃板、阳光板、玻璃钢板、塑料板或轻型金属板。
上述拉索的上端与钢梁端部连接，其根部穿过套筒和弹簧组件与锚具固定。
上述拉索上间隔固定拉索连接爪件，由拉索连接爪件固定立板。
上述立板是玻璃幕墙板、阳光板、玻璃钢板、塑料板或轻型金属板。
上述揽风索为弧形、抛物线形或双曲线形。
这种大跨度悬索结构的施工方法，其特征在于步骤如下a、施工两侧建筑物，在两侧建筑物主体内安装钢框架，在钢框架立柱上连接边线悬索耳板和中线悬索耳板；b、在两侧建筑物之间搭设脚手架；c、将钢梁吊装就位，支撑在脚手架上的斜垫铁之上；d、将悬索穿过钢梁上的悬索孔，两端与钢框架固定；e、将缆风索与悬索斜向交叉，其两端连接在混凝土框架的揽风索耳板上，其中段固定在钢梁顶部的揽风索扣件中；f、将钢梁与悬索固定，敲掉钢梁下的斜垫铁，使悬索承受钢梁自重，拆除脚手架；g、安装立面的拉索，并进行张拉紧固，通过对拉索施加拉力来对悬索与缆风索施加预应力；h、安装屋面板和侧面玻璃幕墙立板；i、在玻璃缝隙打胶收尾。
与现有传统技术相比，本发明具有结构简单、省工省料、阳光通透性好的有益效果，本发明可以通过大跨度的悬索采光顶结构及玻璃幕墙体系，达到屋面和外墙全玻璃采光的建筑效果，使大堂室内与室外绿化、水池等室外环境形成一个自然和谐的整体。可以实现大跨度空间无柱的空间结构，达到室内布局灵活，使用方便的效果。解决了大在跨度建筑物之间建设悬索连接结构的技术问题，并解决了这种大跨度悬索结构建筑安全、可靠施工的问题。本发明可适用于建造两建筑物之间的大堂、连廊、门厅、阳光厅等。
图1是本发明实施例的立面结构示意图；图2是本发明中线悬索连接的示意图；图3是本发明实施例的平面结构示意图；图4是图3的A-A剖面图。
图5是钢梁与屋面板连接的示意图6是揽风索固定在钢梁上的示意图；图7是拉索下端根部穿过套筒和弹簧组件与地板锚固的示意图；图8是拉索经拉索连接爪件与立板连接示意图；图9是悬索头与边线悬索耳板由销轴连接的示意图；图10是悬索头与边线悬索耳板连接俯视图；图11是揽风索与钢框架上的揽风索耳板固定连接的示意图；图12是悬索限位卡件的立面示意图；图13是悬索限位卡件的俯视示意图。
图中1-边线悬索、2-中线悬索、3-揽风索、4-钢梁、5-悬索孔、6-穿线孔、7-钢框架、8-近端钢柱、9-斜梁、10-远端钢柱、11-中线悬索耳板、12-边线悬索耳板、13-拉索、14-拉索连接爪件、15-揽风索扣件、16-屋面板连接爪件、17-屋面板、18-套筒和弹簧组件、19-悬索限位卡件、20-悬索头、21-销轴、22-立板、23-入口门架、24-揽风索耳板、25-地板。
具体实施方式
实施例参见图1-10，这是某一大跨度悬索结构及施工方法，该建筑地下二层，连成一个整体，地上两栋塔楼，在两塔楼之间设计为63m跨度的悬索结构，该悬索结构主要由四根悬索和两根揽风索支承。四根主悬索包括两根边线悬索1和两根中线悬索2，在悬索上布置钢梁4，钢梁间距2.0m，在钢梁上安装玻璃屋面板17。钢梁两端挂拉索13，并在拉索上安装玻璃幕墙立板22。具体结构如下钢框架7分别设在两端建筑物的主体结构中，该钢框架的下端与地基固定连接，在两钢框架相对的近端钢柱8的悬接部位分别固定连接中线悬索耳板11和边线悬索耳板12，自中线悬索耳板11向对应的钢框架远端钢柱10倾斜固定连接斜梁9，其斜梁的倾斜方向与悬索端部倾斜方向相同。考虑每根拉索的受力比较大，钢筋混凝土结构不能满足结构受力的要求，由劲性钢框架结构体系承受荷载，由于两个塔楼属于单边受力，为了防止抗倾覆，劲性钢框架从地下二层底板开始，至地上四层结束。
悬索参见图1、图2，包括边线悬索1和中线悬索2，在上述两个钢框架7之间至少有四根平行的悬索，其中，两根边线悬索1的两端分别与钢框架对应的边线悬索耳板12固定连接，两根中线悬索2的分别与钢框架对应的中线悬索耳板11固定连接。
参见图9、10，上述悬索的悬索头20与边线悬索耳板12由销轴21连接。
钢梁4参见图4，钢梁4与悬索交叉，交叉部位开有悬索孔5和穿线孔6，各悬索穿过钢梁上的悬索孔。参见图5、6，钢梁顶部固定揽风索扣件15和屋面板连接爪件16，上述屋面板可以是玻璃板、阳光板、玻璃钢板、塑料板或轻型金属板。
参见图12、13，上述悬索与钢梁悬索孔交接处由悬索限位卡件固定。
拉索13参见图4、7、8，拉索13均匀张拉连接在钢梁4与地板25之间，上述拉索13的上端与钢梁4的端部连接，其根部穿过套筒和弹簧组件18与地板25锚固。上述拉索上间隔固定拉索连接爪件14，由拉索连接爪件固定立板22，上述立板可以是玻璃幕墙板、阳光板、玻璃钢板、塑料板或轻型金属板。
揽风索3参见图3、图11，揽风索3与悬索斜向交叉，其两端与混凝土框架上的揽风索耳板24固定连接，其中段固定在钢梁4顶部的揽风索扣件15中。揽风索3为弧形、抛物线形、折线形或双曲线形。
这种大跨度悬索结构的施工方法步骤如下a、施工两侧建筑物，在两侧建筑物主体内安装钢框架7，在钢框架立柱上连接边线悬索耳板12和中线悬索耳板11。
b、在两侧建筑物之间搭设脚手架。
c、将钢梁4吊装就位，支撑在脚手架上的斜垫铁之上，钢梁就位后，安装出入口门框钢架。
d、将Φ104悬索1、2穿过钢梁上的悬索孔5，两端与钢框架7固定，安装钢梁两端Φ121穿线管，将所有钢梁连接成一个整体。
Φ104悬索安装将Φ104悬索运至工地；在悬索轴线附近地面各设置一台5吨卷扬机，并利用已有的柱脚将其锚固；在悬索耳板上方分别挂设一个5吨单轮滑轮作为卷扬机钢丝绳转向以便拉小车和Φ104悬索；制作一个旋转托盘和平板小车作为解索吊装时的工具，以免悬索表面受到划伤；制作万向滑轮若干，以便使悬索在其中运动时形成一个半径大于悬索回转半径的曲线，同时滑动时表面不会划伤；因各钢梁的对应穿索孔呈抛物线状分布，所以为防止穿索时悬索刮碰钢梁，在钢梁之间做导轨和牵引小车，在导轨上安装导向滑轮以便索头过后拖住索体；将5吨卷扬机的牵引钢丝绳绳头分别通过底滑轮和万向滑轮绕出，一台直接引至地面(1#卷扬)，另一台穿过钢梁穿索孔和穿索小车连接将索头引至对面悬索耳板附近备用(2#卷扬机)；用2#卷扬牵引上端索头至另一悬索耳板附近。再使用2吨手拉葫芦缓钩后将此端索头放到平台上；当下端索头已被牵引至万向滑轮处时，拆除各万向滑轮后，用2吨手拉葫芦缓钩再将此端索头拉到平台上。将一侧梁孔内的两根悬索穿完后，把轨道和小车移至另一侧进行下两条悬索的安装；将悬索平移到耳板处进行连接。
e、将Φ50缆风索3与悬索1、2斜向交叉，其两端连接在钢框架的揽风索耳板24上，其中段固定在钢梁顶部的揽风索扣件15中。
f、安装悬索限位卡件19，敲掉钢梁下的斜垫铁，使悬索承受钢梁自重，将钢梁与悬索固定，拆除脚手架。
g、安装立面的Φ22拉索13，并张拉Φ22钢索到设计预应力值。通过对拉索施加拉力来对悬索与缆风索施加预应力。
Φ22立索安装将立面Φ22拉索上端悬挂在钢梁两端的销轴上，Φ22钢索下端连接套筒及弹簧组件18，并进行初步的预紧。
拉索预应力张拉张拉顺序两台液压穿心千斤顶同时作用于同一钢梁两侧的拉索上，四台液压千斤顶同时向中间依次对称进行。
张拉分五个循环进行，第一次循环张拉Φ22钢索到设计预应力值的20％左右，第二次循环张拉Φ22钢索到设计预应力值的40％左右，第三次循环张拉Φ22钢索到设计预应力值的75％左右，第四次循环张拉Φ22钢索到设计预应力值的90％，第五次循环张拉Φ22钢索到设计预应力值高出5％的超张拉。
张拉使用YDC250-200液压穿心千斤顶和LJDBD-1电动油泵，将钢索尾部从套筒和弹簧组件18中拉出，将拉索初步张紧，拉索的拉力值随时从表中读取。第二次张拉循环结束后，检查并校正每根立面钢索的垂直度，使其符合要求。
立面拉索张拉应该在地下一层进行，张拉时制作一专用可移动小车，以使操作方便，提高效率。
h、安装屋面板17和侧面玻璃幕墙立板22。
i、在玻璃缝隙打胶收尾。
权利要求
1.一种大跨度悬索结构，在两个建筑物之间连接悬索结构，其特征是悬索结构如下两个钢框架分别设在两端建筑物的主体结构中，该钢框架的下端与地基固定连接，在两钢框架相对的近端钢柱的悬接部位分别固定连接中线悬索耳板和边线悬索耳板，自边线悬索耳板向对应的钢框架远端钢柱倾斜固定连接斜梁，其斜梁的倾斜方向与悬索端部方向相同；悬索包括边线悬索和中线悬索，在上述钢框架之间至少连接四根平行的悬索，其中，四根悬索的两端分别与钢框架两边对应的悬索耳板固定连接；钢梁与悬索交叉，交叉部位开有悬索孔和穿线孔，各悬索穿过钢梁上的悬索孔，钢梁顶部固定揽风索扣件和屋面板连接爪件；拉索均匀张拉连接在钢梁与地板之间；揽风索与悬索斜向交叉，其两端连接在混凝土框架的揽风索耳板上，其中段固定在钢梁顶部的揽风索扣件中。
2.根据权利要求1所述的大跨度悬索结构，其特征在于上述边线悬索的悬索头与边线悬索耳板由销轴连接。
3.根据权利要求1或2所述的大跨度悬索结构，其特征在于上述悬索与钢梁悬索孔交接处由悬索限位卡件固定。
4.根据权利要求1或2所述的大跨度悬索结构，其特征在于上述屋面板是玻璃板、阳光板、玻璃钢板、塑料板或轻型金属板。
5.根据权利要求1所述的大跨度悬索结构，其特征在于上述拉索的上端与钢梁端部连接，其根部穿过套筒和弹簧组件与锚具固定。
6.根据权利要求1或5所述的大跨度悬索结构，其特征在于上述拉索上间隔固定拉索连接爪件，由拉索连接爪件固定立板。
7.根据权利要求6所述的大跨度悬索结构，其特征在于上述立板是玻璃幕墙板、阳光板、玻璃钢板、塑料板或轻型金属板。
8.根据权利要求1所述的大跨度悬索结构， 其特征在于上述揽风索为弧形、抛物线形或双曲线形。
9.一种大跨度悬索结构的施工方法，其特征在于步骤如下a、施工两侧建筑物，在两侧建筑物主体内安装钢框架，在钢框架立柱上连接边线悬索耳板和中线悬索耳板；b、在两侧建筑物之间搭设脚手架；c、将钢梁吊装就位，支撑在脚手架上的斜垫铁之上；d、将悬索穿过钢梁上的悬索孔，两端与钢框架固定；e、将缆风索与悬索斜向交叉，其两端连接在钢框架的揽风索耳板上，其中段固定在钢梁顶部的揽风索扣件中；f、将钢梁与悬索固定，敲掉钢梁下的斜垫铁，使悬索承受钢梁自重，拆除脚手架；g、安装立面的拉索，并进行张拉紧固，通过对拉索施加拉力来对悬索与缆风索施加预应力；h、安装屋面板和侧面玻璃幕墙立板；i、在玻璃缝隙打胶收尾。
全文摘要
一种大跨度悬索结构及施工方法，两个钢框架分别设在两端建筑物的主体结构中，两钢框架包括相对的近端钢柱固定连接中线悬索耳板和边线悬索耳板和自边线悬索耳板向对应的钢框架远端钢柱倾斜固定连接斜梁；四根悬索的两端分别与悬索耳板固定连接；钢梁与悬索交叉，交叉部位开有悬索孔和穿线孔，钢梁顶部固定揽风索扣件和屋面板连接爪件；拉索均匀张拉连接在钢梁与地板之间；揽风索与悬索斜向交叉，其两端连接在钢框架的揽风索耳板上，其中段固定在钢梁顶部的揽风索扣件中。可建造成大跨度无柱全采光空间结构，适用于大跨度大堂、连廊、门厅、阳光厅等。
文档编号E04B1/342GK1800555SQ20051020071
公开日2006年7月12日 申请日期2005年11月21日 优先权日2005年11月21日
发明者李建亭, 田强, 戈祥林 申请人:中国建筑第八工程局