滚动摩擦节点弦支穹顶结构及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种滚动摩擦节点弦支穹顶结构与施工方法。由单层网壳和通过节点组成的索杆结构连接组合而成；所述的节点为滚动摩擦节点。按照５～１０个索段长度为一个线单元，把一圈连续环向索分成若干个线单元并设置同等数量的张拉点。先把张拉点同时分级超张拉到１０５％～１２０％预应力施工控制值，再放松回到１００％预应力施工控制值，如此循环２～３次后即可把环向索在每个节点相邻索段的内力差再进一步减小，从而使一圈环向索各索段的内力基本保持相等。依次张拉完成其他各圈环向索后，完成整个弦支穹顶结构预应力的施工。本发明专利技术施工精度高，施工工效高，施工成本低，结构使用安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大跨度预应力空间网壳结构，尤其是涉及一种滚动摩擦节点弦 支穹顶结构及施工方法。技术背景弦支穹顶结构的预应力施工方法有(l)张拉环向索法；(2)张拉经向索(杆) 法；(3)顶升立杆法。由于经向索(杆)和立杆数量多且几何位置相对独立， 故后两种方法施工非常繁琐。而环向索是全部或部分连续贯通，所以方法1最 简捷高效，是目前多数弦支穹顶结构工程预应力施工的首选方法。然而，这种 施工张拉方法也存在十分突出的缺点，张拉过程中环向索与立杆连接节点之间 会产生相对滑动。当主动张拉力到达环向索的预应力施工控制值时，该道索预 应力施工完成，此时经向索(杆)的拉力和立杆的压力也同步被动产生。然而， 按照环向索与立杆连接节点构造的常规做法，无论在施工阶段还是使用阶段， 连续环向索与各节点之间始终保持着滑动摩擦关系，随着环向索预应力的不断 增大，夹角在60° 178°之间的相邻索段所产生的合力将增大，从而使环向索与 节点之间的摩擦力也随之增大，造成的直接后果是环向索经过每个节点均会产 生较大的预应力损失。同时，环向索表面因此而损伤。尽管有些工程在环向索 与节点侧壁之间用垫聚四氟乙烯薄板等材料的方法试图减小二者之间的滑动摩 擦力，但工程实践表明这种方法收效不大。这是因为环向索与立杆连接节点之 间的几何关系以及相互间的滑动摩擦性质，决定了环向索与立杆连接节点之间 的摩擦力必然与环向索的预应力成正比且量值较大，引起的预应力损失必然造 成每个节点相邻环向索段的拉力不均等，并最终导致预应力施工完成后弦支穹 顶结构的环向索、经向索(杆)、立杆、网壳杆件的实际内力大小及其分布与设 计不符，这将对整个弦支穹顶结构的力学性能产生不利影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，通过改 变弦支穹顶结构立杆下端节点的构造，使环向索与立杆下端节点侧壁之间的滑 动摩擦关系变成滚动摩擦关系，减小预应力损失，从而使结构的环向索、各经 向索(杆)、各立杆等的内力大小及其分布与设计相符合。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一、 一种滚动摩擦节点弦支穹顶结构，有二种技术方案1) 本专利技术由单层网壳和通过节点组成的索杆结构连接组合而成；所述的节点 为滚动摩擦节点，包括立杆，1 2根经向杆，水平放置的U形钢板和中空凹形 圆环；U形钢板的上面开有螺孔，U形钢板的下面为不通孔，U形钢板的上表面焊接立杆底座，立杆底座上焊接立杆，U形钢板的弧形表面焊接l 2个耳板，每耳板与各自的经向杆转动连接，中空凹形圆环安装在u形钢板内，圆柱轴从 u形钢板上面经中空凹形圆环直插到u形钢板下面的不通孔，圆柱轴中部与中空凹形圆环为过盈配合，圆柱轴两端与水平放置的U形钢板的两端孔为滚动配 合，U形钢板的螺孔中旋入短螺杆对圆柱轴轴向定位，环向索穿入U形钢板并 与中空凹形圆环外表面形成滑动配合。所述的圆柱轴两端与水平放置的U形钢板的两端孔的滚动配合，为整圈带磁 性圆柱形辊轴杆结构的滚动配合，或者是轴承结构的滚动配合。2) 本专利技术由单层网壳和通过节点组成的索杆结构连接组合而成；所述的节点为滚动摩擦节点，包括立杆，1 2根经向杆，T形圆台；在T形圆台下面的凸 台上装有轴承，轴承外环装有凹形圆环，L形安全防护钢板，T形圆台上平面分 别焊接与经向杆转动连接的1 2个耳板和与一个立杆转动连接的耳板，环向索 穿入L形安全防护钢板与凹形圆环内，环向索与凹形圆环形成滑动配合。二、 滚动摩擦节点弦支穹顶结构的施工方法 1)滚动摩擦节点装配步骤a) 第一种技术方案水平放置的U形钢板的上表面焊接立杆底座和耳板，在网壳结构安装完毕后，立杆上端与网壳结构上的节点耳板转动连接，下端与立杆底座相焊接，经向杆与耳板转动连接；环向索放入U形钢板中，若干个带 磁性圆柱形辊轴杆放入并吸附在水平放置的U形钢板上部和下部的圆孔侧壁 上；中空凹形圆环放入U形钢板中；圆柱轴从U形钢板上部的圆孔经中空凹形 圆环插入到下部圆孔底部，圆柱轴插入中空凹形圆环孔中形成过盈配合，短螺 杆旋入螺孔将圆柱轴轴向定位；钢板放入U形钢板侧面并焊接，依此类推，完 成其它节点与环向索的安装。b) 第二种技术方案T形圆台下面的凸台上安装轴承，并与轴承内环形成过 盈配合，在轴承上安装中空凹形圆环，中空凹形圆环与轴承外环形成过盈配合， 圆台上平面分别焊接与经向杆转动连接的耳板和与一个立杆转动连接的耳板， 在网壳结构安装完毕后，立杆上端与网壳结构上的节点耳板转动连接，下端与 耳板转动连接，经向杆与耳板转动连接；环向索放入中空凹形圆环，螺丝旋入底部螺孔和侧面螺孔把L形安全防护钢板与T形圆台连接固定，依此类推，完 成其它节点与环向索的安装。2)预应力施工方法的步骤如下 当一圈环向索与所有相关节点都安装完成后，按照5 10个索段长度为一个线单元，把一圈连续环向索分成若干个线单元并设置同等数量的张拉点；首 先把这几个张拉点同时分级超张拉到105% 120%预应力施工控制值，再放松 回到100%预应力施工控制值，如此循环2 3次后即可把环向索与立杆连接的 滚动摩擦节点之间微小的滚动摩擦力再进一步减小，从而使一圈环向索各索段 的内力基本保持相等，同理，依次张拉完成其他各圈环向索后，整个弦支穹顶 结构预应力施工即告完成。本专利技术与
技术介绍
相比具有的有益效果是1、 施工精度高。环向索与立杆连接节点之间摩擦力的减小使预应力损失减 小，从而保证了环向索、经向索(杆)、立杆等的预应力施工精度。2、 施工工效高。采用环向索张拉的方法施工速度快、工效高，少量几次超 张拉就可以基本消除环向索与节点之间的摩擦力，方法简单、成效明显。3、 施工成本低。采用的预应力施工方法所用的设备简单而施工精度却很高， 可避免反复调整索力的时间、人力物力等资源，施工成本大幅度降低。4、 结构使用安全。由于环向索与节点之间只存在很小的滚动摩擦，结构变 形、受力的自我调节功能增强，使结构环向索各索段的拉力在任何荷载工况下 能始终保持相等或接近相等，结构效率的提高增强了结构的安全性。 附图说明图l是肋环型弦支穹顶结构构成的三维透视图，圆虚线圈出的交叉点即为一 圈环向索与其中一根立杆连接的一个节点。图2是葵花型弦支穹顶结构构成的三维透视图，圆虚线圈出的交叉点即为一 圈环向索与其中一根立杆连接的一个节点。图3是滚动摩擦I型节点构造图，图3a、图3b分别为肋环型、葵花型的平面 图，图3c为肋环型、葵花型节点的l-l剖面图。图4为滚动摩擦I型节点制作流程示意图。图5为采用滚动摩擦I型节点的结构施工流程示意图。图6是滚动摩擦II型节点构造图，图6a葵花型的平面图，图6b为中空凹形圆 环与轴承的连接构造平面图，图6c为节点正立面图，图6d为节点正剖面图，图 6e为节点侧立面图，图6f为节点侧剖面图。图7是滚动摩擦II型节点制作流程示意图。图8是滚动摩擦II型节点的结构施工流程示意图。图中1、环向索，2、经向杆，3、立杆，4、 U形钢板，5、圆孔，6、螺 孔，7、立杆底座，8、耳板，9、带磁性圆柱形辊轴杆，10、中空凹形圆环，10'、 中空凹形圆环，11、圆柱轴，12、短螺杆，13、钢板，14、轴承，15、 T形圆台， 16、底部螺孔，17、侧面螺孔，18、耳板，19、 L形安全防护钢板。具体实施方式本专利技术的滚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滚动摩擦节点弦支穹顶结构，由单层网壳和通过节点组成的索杆结构连接组合而成；其特征在于：所述的节点为滚动摩擦节点，包括立杆（３），１～２根经向杆（２），水平放置的Ｕ形钢板（４）和中空凹形圆环（１０）；Ｕ形钢板（４）的上面开有螺孔（６），Ｕ形钢板（４）的下面为不通孔，Ｕ形钢板（４）的上表面焊接立杆底座（７），立杆底座（７）上焊接立杆（３），Ｕ形钢板（４）的弧形表面焊接１～２个耳板（８），每耳板（８）与各自的经向杆（２）转动连接，中空凹形圆环（１０）安装在Ｕ形钢板（４）内，圆柱轴（１１）从Ｕ形钢板（４）上面经中空凹形圆环（１０）直插到Ｕ形钢板（４）下面的不通孔，圆柱轴（１１）中部与中空凹形圆环（１０）为过盈配合，圆柱轴（１１）两端与水平放置的Ｕ形钢板（４）的两端孔为滚动配合，Ｕ形钢板（４）的螺孔（６）中旋入短螺杆（１２）对圆柱轴（１１）轴向定位，环向索（１）穿入Ｕ形钢板（４）并与中空凹形圆环（１０）外表面形成滑动配合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卓新，董石麟，张国发，楼道安，吴建挺，齐宇，周观根，
申请(专利权)人：浙江大学，浙江展诚建设集团股份有限公司，浙江东南网架股份有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]