一种单向张拉金属薄板空间结构及施工方法技术

本发明专利技术涉及一种单向张拉金属薄板空间结构，用于大跨度建筑，包括：金属薄板，采用张拉成形，金属薄板形成空间结构；钢柱，布置在空间结构跨度的两侧；张拉索，其一端连接固定在两侧钢柱的顶端，另一端自空间结构跨度的两侧连接金属薄板；背索，一端与钢柱顶端连接，另一端固定在地面；山墙板，设置在金属薄板的两端，山墙板设置山墙背索。本发明专利技术受力结构与建筑围护结构一体化设计，金属薄板通过施加面内预应力张拉成形，结构整体可连续多跨布置，具有较好的平面适应性和较好的经济性能。本发明专利技术结构体系可用于建造跨度超过300米的超大跨度临时和永久封闭料场工程结构体系，具有安全可靠、设计合理、材料经济、施工简便等优点。施工简便等优点。施工简便等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种单向张拉金属薄板空间结构及施工方法


[0001]本专利技术涉及大跨度建筑结构领域，具体涉及单向张拉金属薄板空间结构及施工方法。

技术介绍

[0002]随着我国大气污染及雾霾形势日趋严峻，露天料场在作业和堆场过程中，遇到大风天气会产生扬尘，不仅造成大量的物料损失，同时也污染了周边环境。因此全国各地都出台了相关文件，明确指出大型煤堆、料堆要实现封闭储存或建设防风抑尘设施。现有的临时大跨度建筑以三角桁架结构为主，其构件多且结构复杂、造价高、施工周期长，不便于临时搭建与简化施工。
[0003]因此急需一种施工简易、承载力高、结构用于室外临时性大跨度建筑和料场封闭工程。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术的不足，本专利技术的主要目的是提供一种单向张拉金属薄板空间结构及施工方法，以解决现有技术中的一个或多个问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术首先提供一种单向张拉金属薄板空间结构，用于大跨度建筑，包括：金属薄板，采用张拉成形，在面内纵横两个方向产生预应力且曲率向上，相邻跨金属薄板曲率相同，金属薄板形成空间结构；钢柱，布置在空间结构跨度的两侧，安装固定在地面；张拉索，为斜拉式、悬索式或索承式，其一端连接固定在两侧钢柱的顶端，另一端自空间结构跨度的两侧连接金属薄板；背索，设置在钢柱外侧，一端与钢柱顶端连接，另一端固定在地面；山墙板，设置在金属薄板的两端，山墙板设置山墙背索，山墙背索一端固定在地面，另一端与金属薄板的端面处连接。
[0006]在一些实施例中，该空间结构还包括混凝土梁，布置在空间结构跨度的两侧，混凝土梁通过预埋件安装一耳板，钢柱底端通过销轴与该耳板连接固定于混凝土梁上，混凝土梁通过另一预埋件背靠背安装两L型钢板，金属薄板底端夹于两L型钢板之间并通过螺栓连接固定。
[0007]在一些实施例中，L型钢板与混凝土梁上表面之间安装有一钢垫板，钢垫板的长度与金属薄板的走向一致。
[0008]在一些实施例中，该空间结构还包括混凝土桩，布置在空间结构跨度的两侧，并位于混凝土梁的外侧，混凝土桩设置预埋件，通过预埋件安装一耳板，背索底端通过销轴与该耳板连接固定于混凝土桩上。
[0009]在一些实施例中，金属薄板在一端或者两端的上表面连接一L型钢板，上表面L型
钢板一侧通过第一螺栓连接金属薄板，另一侧焊接一耳板，张拉索通过该耳板连接金属薄板，并且上表面L型钢板的另一侧与相邻金属薄板的上表面L型钢板对应的另一侧通过第二螺栓连接固定。
[0010]在一些实施例中，金属薄板在一端或者两端的下表面连接一L型钢板，下表面L型钢板一侧通过所述第一螺栓连接金属薄板，另一侧与相邻金属薄板的下表面L型钢板对应的另一侧通过第三螺栓连接固定。
[0011]在一些实施例中，上表面L型钢板与金属薄板的上表面之间和/或下表面L型钢板与金属薄板的下表面之间安装有一钢垫板，钢垫板的长度和形状与金属薄板的走向一致。
[0012]在一些实施例中，上表面L型钢板与相邻金属薄板的上表面L型钢板之间连接一防水采光伸缩带，伸缩带的长度和走向与金属薄板的横截面一致，宽度与相邻两L型钢板之间的距离匹配。
[0013]在一些实施例中，所述金属薄板为碳素钢板、不锈钢板、铝合金板、钛合金板、彩钢板或铝镁锰板，厚度在0.3
‑
3mm。
[0014]本专利技术还提供一种单向张拉金属薄板空间结构的施工方法，包括以下步骤：S1：浇筑混凝土梁、混凝土桩并施工预埋件；S2：在混凝土梁、混凝土桩上安装耳板，将耳板与预埋件连接；S3：在混凝土梁上安装用于连接金属薄板底端的L型钢板；S4：在混凝土梁上安装钢柱，钢柱与耳板连接，暂时保持钢柱平躺，在混凝土桩上挂背索，背索一端与耳板连接，另一端与钢柱顶端连接；S5：在空间结构内安装金属薄板支撑胎架；S6：安装金属薄板，暂时由支撑胎架支撑，金属薄板底端与混凝土梁上的L型钢板连接固定；S7：立起钢柱；S8：斜拉式中两侧的张拉索一端与钢柱连接，另一端先与金属薄板中间位置处连接，其余张拉索暂时悬挂；悬索式中张拉索两端分别与两侧的钢柱连接，张拉索中间位置通过索夹与吊索连接，吊索连接金属薄板，张拉索其余位置暂时悬挂；索承式中张拉索两端分别与两侧的钢柱连接，张拉索中间位置通过索夹与撑杆一端连接，撑杆另一端连接金属薄板，张拉索其余位置暂时悬挂；S9：斜拉式中山墙板与山墙背索安装，山墙背索连接金属薄板的端面，其余悬挂的张拉索与金属薄板连接，按顺序对张拉索进行分级张拉；悬索式中山墙板与山墙背索安装，山墙背索连接金属薄板的端面，张拉索其余位置通过吊索与金属薄板连接，按顺序对张拉索进行分级张拉；索承式中山墙板与山墙背索安装，山墙背索连接金属薄板的端面，张拉索其余位置通过撑杆与金属薄板连接，按顺序对张拉索进行分级张拉。
[0015]本专利技术相对于现有技术的有益效果是：本专利技术提供一种单向张拉金属薄板空间结构及施工方法，用于室外临时性大跨度建筑、煤场封闭煤棚等，受力合理、用料经济、施工简便、设施简单，承载力高，质量轻。具体而言，至少具有如下实际效果：（1）本专利技术将结构受力结构与建筑围护结构一体化设计，张拉金属薄板施加预应
力后，以受拉构件的形式应用于结构中，既可充分发挥钢材的抗拉强度，又可以将受力构件与围护构件合二为一；（2）金属薄板通过施加面内预应力张拉成形，可以显著提高面外刚度，具有很好的抵抗面外荷载的能力；（3）钢柱与背索能够很好地平衡建筑物横向方向拉索与薄板内力；在两端山墙设置山墙背索，能够很好地平衡建筑物纵向方向拉索与薄板内力；（4）在结构中应用预制拉索，大大减少了整体结构的质量，且安装拆卸方便；（5）结构体系可采用斜拉式张拉金属薄板空间结构、悬索式张拉金属薄板空间结构、索承式张拉金属薄板空间结构，整体可连续多跨布置，具有较好的平面适应性和较好的经济性能；（6）结构体系可用于建造跨度超过300米的超大跨度临时和永久封闭料场工程结构体系，如临时性仓房、临时性展览馆和煤场封闭煤棚等，具有安全可靠、设计合理、材料经济、施工简便等优点。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0017]本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
涵盖的范围内。
[0018]图1为本专利技术一个实施例的整体构造布置示意图（斜拉式）；图2为本专利技术一个实施例的整体构造布置示意图（悬索式）；图3为本专利技术一个实施例的整体构造布置示意图（索承式）；图4为本专利技术一个实施例的钢柱顶端节点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单向张拉金属薄板空间结构，用于大跨度建筑，其特征在于包括：金属薄板，采用张拉成形，在面内纵横两个方向产生预应力且曲率向上，相邻跨金属薄板曲率相同，金属薄板形成空间结构；钢柱，布置在空间结构跨度的两侧，安装固定在地面；张拉索，为斜拉式、悬索式或索承式，其一端连接固定在两侧钢柱的顶端，另一端自空间结构跨度的两侧连接金属薄板；背索，设置在钢柱外侧，一端与钢柱顶端连接，另一端固定在地面；山墙板，设置在金属薄板的两端，山墙板设置山墙背索，山墙背索一端固定在地面，另一端与金属薄板的端面处连接。2.根据权利要求1所述的单向张拉金属薄板空间结构，其特征在于：该空间结构还包括混凝土梁，布置在空间结构跨度的两侧，混凝土梁通过预埋件安装一耳板，钢柱底端通过销轴与该耳板连接固定于混凝土梁上，混凝土梁通过另一预埋件背靠背安装两L型钢板，金属薄板底端夹于两L型钢板之间并通过螺栓连接固定。3.根据权利要求2所述的单向张拉金属薄板空间结构，其特征在于：L型钢板与混凝土梁上表面之间安装有一钢垫板，钢垫板的长度与金属薄板的走向一致。4.根据权利要求2所述的单向张拉金属薄板空间结构，其特征在于：该空间结构还包括混凝土桩，布置在空间结构跨度的两侧，并位于混凝土梁的外侧，混凝土桩设置预埋件，通过预埋件安装一耳板，背索底端通过销轴与该耳板连接固定于混凝土桩上。5.根据权利要求1所述的单向张拉金属薄板空间结构，其特征在于：金属薄板在一端或者两端的上表面连接一L型钢板，上表面L型钢板一侧通过第一螺栓连接金属薄板，另一侧焊接一耳板，张拉索通过该耳板连接金属薄板，并且上表面L型钢板的另一侧与相邻金属薄板的上表面L型钢板对应的另一侧通过第二螺栓连接固定。6.根据权利要求5所述的单向张拉金属薄板空间结构，其特征在于：金属薄板在一端或者两端的下表面连接一L型钢板，下表面L型钢板一侧通过所述第一螺栓连接金属薄板，另一侧与相邻金属薄板的下表面L型钢板对应的另一侧通过第三螺栓连接固定。7.根据权利要求6所述的单向张拉金属薄板空间结构，其特征在于：上表面L型钢板与金属薄板的上表面之间和/或下表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦杰，刘聪，张发强，江培华，柳锋，惠存，鞠竹，卫赵斌，万征，张宇鹏，孙忠凯，李开国，
申请(专利权)人：华北科技学院，
类型：发明
国别省市：