超大跨度变截面双层与三层预应力肋梁式网架及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种超大跨度变截面双层与三层预应力肋梁式网架及制作方法，包括网架（1）,所述的网架（1）由双层正放四角锥桁架（2）构成，在网架（1）的每边约1/3处沿x方向和y方向为三层正放四角锥桁架（3）；在三层正放四角锥桁架（3）上设置有预应力钢索（4）。本发明专利技术为超大跨度（120m≤L≤180m）空间钢网格结构领域提供了一种新型的结构形式，克服了目前超大跨度钢网格结构用钢量过大的缺点，满足“安全，合理，先进，经济”设计要求，且施工简单、操作性强，与现有超大跨度钢网格结构比较，能大幅度降低用钢量，减少工程造价。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大跨度屋盖结构，特别是一种超大跨度(120m ^ L ^ 180m)变截面双层与三层预应力肋梁式网架及制作方法，属于建筑钢结构的

技术介绍
平板型钢网架结构国内外常用的形式有12种之多，正放四角锥钢网架结构由于结构刚度好，应用面最为广泛，但应用跨度一般在18m 60m之间，当跨度大于60m以后，为了减小斜腹杆的计算长度，采用三层平板网架，但跨度L=120m 180m等超大跨度，三层平板网架并不经济，也非最佳结构形式。目前已建成或还在兴建的超大跨度钢网格结构，如首都“鸟巢”体育场，京沪高速铁路站房，如“天津西站”及于家堡站房，均为跨度L彡IOOm的钢网格结构屋盖，这些屋盖结构用钢量w彡250kg/m2,即每四平方米建筑，需耗钢一吨，工程造价昂贵，达不到“安全，合理，先进，经济”的设计要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种。该网架结构适用于跨度在120m 180m的超大跨度平板型钢网格结构，满足“安全，合理，先进，经济”的设计要求，且施工简单、可操作性强，能大幅度降低用钢量，减少工程造价。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案超大跨度变截面双层与三层预应力肋梁式网架的制作方法。该方法是先采用双层正放四角锥桁架满铺，形成“网格板”，再在距该 “网格板”每边约1/3部位，利用原双层正放四角锥桁架的下弦作为下层正放四角锥的上弦， 形成三层正放四角锥桁架；然后在三层正放四角锥桁架的下弦杆上设置钢索转向支撑架， 将预应力钢索的一端锚固在三层正放四角锥桁架的上承式支座上，另一端从上承式支座向下倾斜，穿过钢索转向支撑架后转折成水平线，两个方向折线钢索形成夹角。超大跨度变截面双层与三层预应力肋梁式网架。包括网架，所述的网架由双层正放四角锥桁架构成，在网架的每边约1/3处沿χ方向和y方向为三层正放四角锥桁架；在三层正放四角锥桁架上设置有预应力钢索。上述的超大跨度变截面双层与三层预应力肋梁式网架中，所述的双层正放四角锥桁架是由上弦、下弦和斜腹杆组成，上弦通过斜腹杆与下弦连接。前述的超大跨度变截面双层与三层预应力肋梁式网架中，所述的双层正放四角锥桁架沿χ方向为变截面，截面高度中间大，两端小；沿y方向每榀双层正放四角锥桁架的上弦、下弦相互平行。前述的超大跨度变截面双层与三层预应力肋梁式网架中，所述三层正放四角锥桁架的上弦为双层正放四角锥桁架的下弦，并通过下层斜腹杆与其下弦杆连接。前述的超大跨度变截面双层与三层预应力肋梁式网架中，在所述三层正放四角锥桁架的下弦杆上设置有钢索转向支撑架；预应力钢索的一端锚固在三层正放四角锥桁架的上承式支座上，另一端从上承式支座向下倾斜，穿过钢索转向支撑架后转折呈水平线。前述的超大跨度变截面双层与三层预应力肋梁式网架中，所述的预应力钢索张拉并锚固在三层正放四角锥桁架的上承式支座上。前述的超大跨度变截面双层与三层预应力肋梁式网架中，所述的钢索转向支撑架位于X方向和y方向三层正放四角锥桁架的正交叉点处，钢索形成折线式。前述的超大跨度变截面双层与三层预应力肋梁式网架中，X方向与y方向的预应力钢索在钢索转向支撑架处正交叉后转折，X方向与y方向的预应力钢索在交叉点处不相碰撞。前述的超大跨度变截面双层与三层预应力肋梁式网架中，在所述的钢索转向支撑架上装有X方向和y方向的钢索转向定滑轮，X方向与y方向的预应力钢索穿过钢索转向定滑轮后转折呈水平线，其斜索与水平索之间形成夹角。本专利技术的有益效果与现有技术相比，本专利技术能作到“安全，合理，先进，经济”的研制要求，它采用正放四角锥考虑屋面坡度的变截面双层网架，然后4 方向中央部分约1/3处做成正放四角锥三层网架。如同钢筋砼肋型楼盖，即双层部分为“板”，三层部分为“交叉梁”，在正交叉的三层桁架交叉点处，设置预应力钢索的转向支撑架，结构建立预应力后，交叉点处(四处)产生与荷载作用方向相反的作用力，从而达到提高结构整体刚度减小结构内力，导致使结构用钢量大幅度下降，减小工程造价的目标。本专利技术为超大跨度 (120m^Z ^ 180m)空间钢网格结构领域提供了一种“安全，合理，先进，经济”的新型结构形式，克服了目前超大跨度钢网格结构用钢量过大的缺点，满足“安全，合理，先进，经济”设计要求，且施工简单、可操作性强，与现有超大跨度钢网格结构比较，能大幅度降低用钢量， 减少工程造价。本专利技术不同于“周边三角锥简支承体内折线预应力钢网架结构” (ZL2006102675. 6)，也不同于“大跨度周边简支承体内折线预应力钢网架结构” (ZL200610200674. 1 )，此两项专利技术专利与本专利技术专利不同之点有如下几方面其一，应用的跨度各不相同。前两种只能应用跨度Z=60m IOOm的大跨度，本专利技术可应用于Z=120m 180m的超大跨度时仍有良好的力学工作性能；其二，前两种为双层网架组成的“网格式板”，双层网架高度为、，其受力宽度为凡从一个方向Cr或_7方向)分析为5X、梁式，由于其抗弯刚度O^)小，其承载力亦小(仏小，Mql小)，在预应力作用下，钢索转折点夹角 小，预应力在转折的作用力^1=CsinOi1)亦小，如图10所示。本专利技术双层与三层网架组成肋型楼盖，仍从一个方向分析Cr或_7方向)，从图11可知，它的抗弯刚度(M2)大，其承载力亦大(仏> ClvMq2 > i^)，其截面高度为^+A2 > A1，则折线钢索夹角Ca2 > )亦大，其产生反作用力/^=Zj3Sin ( ) >/^1=Csin ( ),其产生的功效厶丛2 > Ai^1,从两者的受力特性说明本专利技术承载能力超过前两项专利。当跨度为Z=120m 180m的超大跨度时，前两种专利已无能为力，只有采用本专利技术的结构组成和构造，才能适用于超大跨度达到“安全，合理，先进，经济”的设计要求。附图说明图1是本专利技术的平面结构简图； 图2是图1中A部的网格布置图；图3是图2的A-A剖视图； 图4是图3的C-C剖视图； 图5是图2的B-B剖视图； 图6是图5的D-D剖视图7是三层正放四角锥桁架的上承式支座节点构造图； 图8是钢索转向支撑架的节点构造简图； 图9是钢索转向定滑轮的节点构造简图10为现有技术中正放四角锥网架等效为“网格板”时的力学简图； 图11是本专利技术等效为“肋型网格楼盖”时的力学简图12是χ方向三层正放四角锥肋形桁架在x、y向钢索预拉力作用下结构“成形态”自平衡体系图。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。 具体实施例方式实施例1。如图1所示，包括网架1，网架1由双层正放四角锥桁架2构成，双层正放四角锥桁架1由上弦5、下弦6和斜腹杆7组成，上弦5通过斜腹杆7与下弦6连接。双层正放四角锥桁架2沿χ方向为变截面，截面高度中间大，两端小；沿y方向每榀双层正放四角锥桁架2的上弦5、下弦6相互平行。在网架1的每边约1/3处沿χ方向和y方向为三层正放四角锥桁架3 ；三层正放四角锥桁架3的上弦为双层正放四角锥桁架2的下弦6，并通过下层斜腹杆8与其下弦杆9连接。在三层正放四角锥桁架3上设置有预应力钢索4， 预应力钢索4张拉并锚固在三层正放四角锥桁架3的上承式支座11上。在三层正放四角锥桁架3的下弦杆9上设置有钢索转向支撑架10 ；预应力钢索4的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种超大跨度变截面双层与三层预应力肋梁式网架的制作方法，其特征在于：先采用双层正放四角锥桁架满铺，形成“网格板”，再在距该“网格板”每边约１／３部位，利用原双层正放四角锥桁架的下弦作为下层正放四角锥的上弦，形成三层正放四角锥桁架；然后在三层正放四角锥桁架的下弦杆上设置钢索转向支撑架，将预应力钢索的一端锚固在三层正放四角锥桁架的上承式支座上，另一端从上承式支座向下倾斜，穿过钢索转向支撑架后转折成水平线，两个方向折线钢索形成夹角。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马克俭，刘建军，李云，吴时强，易伟健，肖岩，李正农，徐向东，胡岚，申波，
申请(专利权)人：湖南大学，贵州大学，水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：43