自適應承載式預應力鋼桁架系統技術方案

一種自適應承載式預應力鋼桁架系統，其包括內弦桿、外弦桿，在所述內弦桿和所述外弦桿之間連接有腹桿，在所述內弦桿、所述外弦桿中均設置預應力拉索。該自適應承載式鋼桁架系統充分利用鋼構件和拉索的特性，將其有機地組合成一種結構剛度好且承載力大的新型預應力鋼桁架體系，且能夠根據系統的受荷情況自適應地調整各組成構件的工作狀態和受力狀態，特別適用于承受反復橫向荷載。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種預應力鋼桁架，特別是一種適合抵抗反復荷載作用的自適應承載式預應力鋼桁架系統。
技術介紹
當代社會的發展和人類物質文化生活水平的提高不斷對建筑物的功能、審美提出新的標準與要求，設計師越來越青睞大而輕巧的建筑造型。例如，在現代設計中，設計師往往希望建筑構件的一個維度尺寸比較大，而另外兩個維度的尺寸越小約好，這就產生了結構剛度、承載能力與構件橫截面尺寸之間的矛盾。 傳統上，對承受單向橫向荷載作用的構件，通常可在構件的受拉邊緣一側設置預應力拉索施加預應力，來改善結構內力分布，提高結構剛度，提高結構承載力。而現實工程中，經常出現一些承受反復荷載的構件，例如，既承受風壓力又承受風吸力的大跨度墻梁和立柱等構件，當構件承受風壓力時，在構件受拉邊緣設計預應力拉索可以提高結構剛度，增大結構承載力；而當構件承受風吸力時，則此時的預應力就與風荷載的作用方向一致，變成了不利作用。而現有的技術中，對這種承受反復荷載的大跨度構件，目前還僅僅是依靠增大構件的截面來提高結構的剛度，控制結構在荷載作用下的變形。這樣，往往造成結構構件的笨重、粗壯，不夠美觀，不能符合設計師的設計意圖。 為此，需要提供一種自適應承載式預應力鋼桁架系統
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種自適應承載式預應力鋼桁架系統，其能適應雙向橫向荷載，且不會造成結構構件的笨重、粗壯和不美觀。 為達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案一種自適應承載式預應力鋼桁架系統，其包括內弦桿、外弦桿，在所述內弦桿和所述外弦桿之間連接有腹桿，在所述內弦桿、所述外弦桿中均設置預應力拉索。這樣充分利用了鋼構件和預應力拉索的特性，從而使得該鋼桁架系統的結構剛度好，承載力大，同時由于內、外弦桿內均設置預應力拉索，使得該鋼桁架系統能夠根據系統的受荷情況自適應地調整各組成構件的受力狀態，特別適用于承受雙向反復橫向荷載。 進一步地，在所述內弦桿和所述外弦桿的連接節點上也設置預應力拉索。 進一步地，所述預應力拉索由限位器固定在所述內弦桿或者所述外弦桿內，并使所述預應力拉索在橫截面內處于所述內弦桿或者所述外弦桿的中央，所述內弦桿或者外弦桿與所述腹桿連接的節點位置設置限位器。限位器能夠將預應力拉索固定在適當的位置，防止預應力拉索移動，難于控制。 優選地，所述鋼桁架可采用平面桁架或空間桁架。 優選地，所述內弦桿和所述外弦桿為閉口截面的鋼管。 優選地，所述內弦桿和所述外弦桿為開口截面的鋼構件。 優選地，所述限位器包括穿束限位部件和支撐限位部件。所述支撐限位部件連接于所述穿束限位部件與所述內弦桿或所述外弦桿之間。 優選地，所述穿束限位部件為鋼管套或者鋼環，所述支撐限位部件為圓鋼或者鋼板。 這樣使得，本專利技術的鋼桁架能夠有效地提高建筑空間的利用率，較好地滿足建筑效果。 優選地，所述預應力拉索的預應力施加與所述鋼桁架系統所受的反復荷載相匹配。 優選地，所述預應力拉索為無粘結高強低松弛鋼絞線。 優選地，所述預應力拉索為高強、高彈性模量、低松弛的鋼絞線。附圖說明 圖1為現有技術中未設置預應力拉索的鋼桁架系統的示意簡圖； 圖2為僅在單邊豎桿設置預應力拉索的鋼桁架系統的示意簡圖； 圖3為本專利技術自適應承載式預應力鋼桁架系統的第一個實施例的示意簡圖； 圖4為本專利技術自適應承載式預應力鋼桁架系統的第二個實施例的示意簡圖； 圖5為本專利技術自適應承載式預應力鋼桁架系統的第三個實施例的示意簡圖； 圖6為內/外弦桿為閉口截面時的截面示意圖； 圖7為內/外弦桿為開口截面時的截面示意圖。具體實施例方式下面將結合附圖詳細介紹本專利技術的具體實施例。 圖1為現有技術中未設置預應力拉索的鋼桁架系統的示意簡圖；圖2為僅在單邊豎桿設置預應力拉索的鋼桁架系統的示意簡圖；圖3-圖5為本專利技術自適應承載式預應力鋼桁架系統的三個實施例的示意簡圖。在這5個對比的簡圖中，標記1表示內弦桿，標記2表示外弦桿，標記3表示腹桿，標記4表示第一預應力拉索，標記5表示第二預應力拉索。 如圖3-圖5所示，三個實施例僅預應力拉索的設置位置有差異。各個實施例的自適應承載式預應力鋼桁架系統均包括內弦桿1、外弦桿2，在內弦桿1和外弦桿2之間連接有腹桿3 。其中，在圖3所示的實施例中，在內弦桿1 、外弦桿2內分別設置有預應力拉索4、5。在圖4、圖5所示的實施例中，在內弦桿1、外弦桿2以及兩者相連的節點中均設置預應力拉索，只是圖4、圖5的實施例中，預應力拉索的形式有些差異(詳見附圖4、5) 優選地，上述預應力拉索4、5由限位器固定在內弦桿或者外弦桿內，并使預應力拉索在橫截面內處于內弦桿或者外弦桿的中央，內弦桿或者外弦桿與所述腹桿連接的節點位置必須設置限位器。更進一步地，限位器包括穿束限位部件和支撐限位部件，支撐限位部件連接于穿束限位部件與內弦桿或外弦桿之間。 如圖6所示，內弦桿1、外弦桿2和腹桿3均可采用圓鋼管、矩形鋼管等閉口截面的鋼管；穿束限位部件為鋼管套6，支撐限位部件為圓鋼7，此時先將拉索穿入鋼套管6，并通過計算，將預定數量的鋼管套用細鐵絲等固定于拉索長度方向上的預定位置，這樣，張拉完成后，圓鋼7將預應力拉索(4/5)限定于內弦桿1或外弦桿2截面的中央(如圖6的剖視圖所示)。 如圖7所示，內弦桿1、外弦桿2和腹桿3均可采用H型鋼、槽鋼等開口截面的鋼構件，穿束限位部件為鋼環9，支撐限位部件為鋼板8。此時，預應力拉索(4/5)穿入鋼環9并通過鋼板8固定在內弦桿1或外弦桿2截面的中央(如圖7的剖視圖所示)。 上述第一、二、三個實施例中，預應力拉索(4/5)可采用無粘結高強低松弛鋼絞線或其它高強低松弛材料，尤其是高強、高彈性模量、低松弛的材料。預應力拉索的預應力施加與所述鋼桁架系統所受的反復荷載相匹配。 上述各實施例的自適應承載式鋼桁架系統的施工方法，具體包括如下步驟 (1)首先用鋼材分別制作成桁架構件、限位器。所述的構件包括內弦桿1、外弦桿2和腹桿3，所述的限位器由鋼套管6或鋼環9等穿束限位部件和圓鋼7或鋼板8等支撐限位部件組焊而成。 (2)當鋼桁架弦桿(1/2)、腹桿3制作采用開口截面時，限位器支撐鋼板8與鋼桁架弦桿(1/2)、節點在設計位置連接牢固；當鋼桁架弦桿(1/2)、腹桿3制作采用閉口截面時，限位器通過圓鋼7支撐在鋼桁架弦桿(1/2)、節點設計位置的中央，不與弦桿(1/2)、節點連接。 (3)當鋼桁架弦桿(1/2)、腹桿3采用開口截面時，可按常規方法直接完成預應力拉索(4/5)的穿束；當鋼桁架弦桿(1/2)、腹桿3采用閉口截面時，先將拉索(4/5)穿入鋼管套，并通過計算，將預定數量的鋼管套用細鐵絲等固定于拉索(4/5)長度方向上的預定位置，這樣，預應力拉索(4/5)張拉完成后，限位器按預想要求將預應力拉索(4/5)支撐在鋼桁架弦桿(1/2)、節點設計位置的中央。 (4)桁架內弦桿1、外弦桿2中的預應力拉索(4/5)應對稱平行張拉，或根據計算確定的張拉次數及張拉次序交替平行張拉以完成預應力的施加。 下面以本專利技術應用于承受風壓力與風吸力的幕墻立柱為例，通過計算對比分析進一步證明本專利技術的效果。(1)計算說明 本例中構造了承受反復橫向均布荷載的普通鋼管桁架、單邊張拉預應力鋼管桁架、雙邊張拉預應力鋼管桁架3種情況。其中，桁架弦桿截面均采用①89X6，腹桿截面均采用。48本文檔來自技高網...

【技術保護點】
自適應承載式預應力鋼桁架系統，其特征在于：包括內弦桿、外弦桿，在所述內弦桿和所述外弦桿之間連接有腹桿，在所述內弦桿、所述外弦桿中均設置預應力拉索。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王龍，高俊岳，婁風，石開榮，
申請(專利權)人：廣州市建筑集團有限公司，
類型：發明
國別省市：81[中國|廣州]