專利名稱：弦支梁結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種弦支梁結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
弦支梁(張弦桁架)結(jié)構(gòu)是一種常用的半剛性結(jié)構(gòu)體系，其主要包括梁(桁架)、 索、撐桿、豎向構(gòu)件；索沿梁(桁架)長度方向布置在其下，兩端與梁(桁架)相連，且共同與豎向構(gòu)件相連。沿索長度方向在索、梁(桁架)平面內(nèi)設(shè)置撐桿(該撐桿優(yōu)選沿豎直方向設(shè)置)，從而形成結(jié)構(gòu)整體。通過索施加初始預(yù)拉力可使撐桿對梁(桁架)產(chǎn)生向上的壓力，從而使梁(桁架)產(chǎn)生上拱變形；當(dāng)對梁(桁架)施加重力荷載時，索初始預(yù)拉力產(chǎn)生的上拱變形可全部或部分抵消施加的重力荷載產(chǎn)生的下?lián)献冃?，從而使?桁架)實(shí)際因外荷載產(chǎn)生的變形減小，以減小外荷載作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力，提高整體結(jié)構(gòu)的承載能力。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題如圖1所示，越靠近梁(桁架)4中部的撐桿2，與連接其下端的索1之間的夾角α越大。而當(dāng)索1初始預(yù)拉力一定時，由力的平衡可知撐桿2與索1之間的夾角α越大，撐桿2的軸壓力越小，從而迫使梁(桁架)4產(chǎn)生上拱變形的力越小，梁(桁架)4的上拱變形越小。因此，在給定的幾何構(gòu)成及索1的初始預(yù)拉力作用下，越靠近梁(桁架)4端部，撐桿2的軸壓力越大，梁(桁架)4的上拱變形也越大；越靠近梁(桁架)4中部，撐桿2的軸壓力越小，梁(桁架)4的上拱變形也越?。坏谕饧拥闹亓d荷作用下，梁(桁架)4的變形特性與上述變形特性相反，跨中產(chǎn)生的下?lián)献冃屋^大而端部產(chǎn)生的下?lián)献冃涡?。從而?dǎo)致結(jié)構(gòu)正常工作時梁(桁架)4呈現(xiàn)端部下?lián)陷^小(或基本不下?lián)?、跨中下?lián)陷^大的波浪形變形特性，結(jié)構(gòu)變形為整體彎曲變形形態(tài)， 結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中，不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種弦支梁結(jié)構(gòu)，其可解決現(xiàn)有的弦支梁結(jié)構(gòu)受力不均勻的問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案一種弦支梁結(jié)構(gòu)，包括網(wǎng)格梁、撐桿、斜索、至少兩根并排分布的主索、位于兩根所述主索間的次索，其中所述網(wǎng)格梁用于與豎向構(gòu)件或水平構(gòu)件相連；所述撐桿下端與所述主索或次索相連，上端與所述網(wǎng)格梁相連；所述主索在水平面上的投影與第一方向平行，每根所述主索連接至少兩根所述撐桿，且所述主索端部與所述網(wǎng)格梁端部、或與所述豎向構(gòu)件頂端、或與所述水平構(gòu)件相連；所述次索在水平面上的投影與所述第一方向平行，每根所述次索至少在兩端部各連接一根所述撐桿，所述次索兩端部與兩所述撐桿下端的連接部位還分別各與兩根所述斜索下端相連，所述斜索上端與所述網(wǎng)格梁、或與所述豎向構(gòu)件頂端、或與所述水平構(gòu)件相連；所述斜索和與其相連的次索的夾角在水平面上的投影大于90度且小于180度。
由于本發(fā)明實(shí)施例的弦支梁結(jié)構(gòu)中具有次索和斜索，而次索和斜索的設(shè)置改變了整體弦支結(jié)構(gòu)的傳力路徑及其應(yīng)力分布狀況，故可使弦支梁結(jié)構(gòu)受力均勻。作為本發(fā)明實(shí)施例的一種優(yōu)選方式，還包括斜拉構(gòu)件，下端與一根所述撐桿的下端節(jié)點(diǎn)相連，上端與另一根所述撐桿的上端節(jié)點(diǎn)相連，所述斜拉構(gòu)件與所述主索的夾角、以及與所述次索的夾角在水平面上的投影大于0度且小于90度。作為本發(fā)明實(shí)施例的一種優(yōu)選方式，與同一根所述斜拉構(gòu)件相連的兩根撐桿分別連接一根所述主索及一根所述次索，且該主索和次索是相鄰的。作為本發(fā)明實(shí)施例的一種優(yōu)選方式，所述斜拉構(gòu)件與所述撐桿的上端節(jié)點(diǎn)間通過耳板銷軸鉸接連接；和/或所述斜拉構(gòu)件與所述撐桿的下端節(jié)點(diǎn)間通過耳板銷軸鉸接連接。作為本發(fā)明實(shí)施例的一種優(yōu)選方式，所述斜拉構(gòu)件為斜拉棒或斜拉索。作為本發(fā)明實(shí)施例的一種優(yōu)選方式，與一根所述次索的一端相連的兩根斜索的上端分別各與一根所述撐桿連接在所述網(wǎng)格梁的同一位置處，這兩根撐桿的下端分別連接在與該次索相鄰的兩根主索上，且這兩根撐桿分別為最靠近這兩根主索端部的撐桿。作為本發(fā)明實(shí)施例的一種優(yōu)選方式，在所述第一方向上，與所述主索相連的撐桿和與所述次索相連的撐桿處于不同位置。作為本發(fā)明實(shí)施例的一種優(yōu)選方式，還滿足下列條件中的至少一項(xiàng)所述撐桿與所述主索間通過索夾具鉸接連接；所述撐桿與所述次索的中部通過索夾具鉸接連接；所述撐桿與所述次索的端部通過耳板銷軸鉸接連接；所述撐桿與所述網(wǎng)格梁間通過耳板銷軸鉸接連接；所述斜索與所述撐桿的下端節(jié)點(diǎn)間通過耳板銷軸鉸接連接；所述斜索與所述網(wǎng)格梁間通過耳板銷軸鉸接連接。作為本發(fā)明實(shí)施例的一種優(yōu)選方式，每根所述主索為一根整索或由多段分索組成；和/或每根所述次索為一根整索或由多段分索組成。作為本發(fā)明實(shí)施例的一種優(yōu)選方式，所述撐桿沿豎直方向設(shè)置。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。圖1為現(xiàn)有的弦支梁(桁架)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的弦支梁結(jié)構(gòu)中的弦支結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的弦支梁結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例一的弦支梁結(jié)構(gòu)的主索結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例一的弦支梁結(jié)構(gòu)的次索結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例二的弦支梁結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例提供一種弦支梁結(jié)構(gòu)，包括網(wǎng)格梁、撐桿、斜索、至少兩根并排分布的主索、位于兩根所述主索間的次索，其中所述網(wǎng)格梁用于與豎向構(gòu)件或水平構(gòu)件相連；所述撐桿下端與所述主索或次索相連，上端與所述網(wǎng)格梁相連；所述主索在水平面上的投影與第一方向平行，每根所述主索連接至少兩根所述撐桿，且所述主索端部與所述網(wǎng)格梁端部、或與所述豎向構(gòu)件頂端、或與所述水平構(gòu)件相連；所述次索在水平面上的投影與所述第一方向平行，每根所述次索至少在兩端部各連接一根所述撐桿，所述次索兩端部與兩所述撐桿下端的連接部位還分別各與兩根所述斜索下端相連，所述斜索上端與所述網(wǎng)格梁、或與所述豎向構(gòu)件頂端、或與所述水平構(gòu)件相連；所述斜索和與其相連的次索的夾角在水平面上的投影大于90度且小于180度。由于本發(fā)明的實(shí)施例的弦支梁結(jié)構(gòu)中具有次索和斜索，而次索和斜索的設(shè)置改變了整體弦支結(jié)構(gòu)的傳力路徑及其應(yīng)力分布狀況，故可使弦支梁結(jié)構(gòu)受力均勻；同時，本發(fā)明實(shí)施例的弦支梁結(jié)構(gòu)可使網(wǎng)格梁呈局部變形的形態(tài)、彎矩小且分布均勻、索系的工作效率更高、索的截面積更小，從而可以降低成本，提高弦支梁結(jié)構(gòu)的整體性、穩(wěn)定性；而且，本發(fā)明的實(shí)施例的弦支梁結(jié)構(gòu)改變了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的單向受力方式，具有較好的空間工作性能；另外，傳統(tǒng)的弦支梁結(jié)構(gòu)形式較為單一，而本發(fā)明實(shí)施例的弦支梁結(jié)構(gòu)形式較為靈活，應(yīng)用范圍廣。實(shí)施例一本發(fā)明實(shí)施例提供一種弦支梁結(jié)構(gòu)，如圖2至圖5所示，其包括位于上部的網(wǎng)格梁 4和連接在網(wǎng)格梁4下部的弦支結(jié)構(gòu)。網(wǎng)格梁4優(yōu)選為單層網(wǎng)格梁，例如雙向正交正放連續(xù)網(wǎng)格梁，其兩端部用于與柱、 墻等豎向構(gòu)件5相連，或用于與水平構(gòu)件相連，該水平構(gòu)件應(yīng)具有較大的側(cè)向剛度，以保證可以承受索施加的拉力。弦支結(jié)構(gòu)包括多根從網(wǎng)格梁4的一端延伸到另一端且并排分布的主索11，各主索 11的兩端部錨固連接在網(wǎng)格梁4端部(或與豎向構(gòu)件5頂端相連、或與水平構(gòu)件相連)，而各主索11在水平面上的投影與第一方向平行，該第一方向優(yōu)選與網(wǎng)格梁的長度方向平行。 每根主索11還與多根撐桿2的下端相連接，各撐桿2的上端連接在網(wǎng)格梁4下方，各撐桿 2優(yōu)選沿豎直方向分布(當(dāng)然也可與豎直方向呈一定的角度)。每兩根主索11之間還有一根次索12，各次索12在水平面上的投影與第一方向平行。每根次索12連接多根撐桿2的下端，撐桿2的上端則與網(wǎng)格梁4相連。每根次索12 的兩端部各連接有一根撐桿2，且次索12的兩端部與兩撐桿2的連接部位還分別各與兩根斜索13的下端相連(其具體連接方式可采用多種公知的形式如次索12的端部及兩根斜索13的下端均與撐桿2的下端節(jié)點(diǎn)相連，或者也可為次索12的端部、兩根斜索13的下端、 撐桿2通過一個鑄鋼連接件相連等)，而斜索13的上端則連接在網(wǎng)格梁4上(或與豎向構(gòu)
6件5頂端相連、或與水平構(gòu)件相連)；且斜索13和與其相連的次索12的夾角在水平面上的投影均大于90度而小于180度，也就是說，位于次索12同一端的兩根斜索13分別位于與其相連的次索12的兩側(cè)，且斜索13的上端比該次索12的端部更靠近網(wǎng)格梁4端部，從而斜索13可對次索12施加拉力。優(yōu)選地，與一次索12的一端相對的兩根斜索13的上端分別各與一撐桿2的上端連接在網(wǎng)格梁4的同一位置處，而這兩根撐桿2還分別與一根主索11相連，這兩根主索11 即為與該次索12相鄰的主索11，且這兩根撐桿2分別為最靠近這兩根主索11的端部(或者說最靠近網(wǎng)格梁4端部)的撐桿2。也就是說，與一根次索12 —端相連的兩根斜索13的上端，優(yōu)選分別連接在與該次索12相鄰的兩根主索11的最靠近該端部的撐桿2的上端處； 當(dāng)然，與該次索12的另一端相對的兩根斜索13也可按相同的方式連接在最靠近其兩相鄰主索11另一端的兩撐桿2的上端處。優(yōu)選地，與主索11相連的撐桿2和與次索12相連的撐桿2在第一方向上處于不同的位置處，也就是說，與主索11相連的撐桿2和與次索12相連的撐桿2是交錯分布的， 這樣更有利于增加結(jié)構(gòu)的整體性。表1為本實(shí)施例的弦支梁結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有的弦支梁結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格梁4各節(jié)點(diǎn)(除去直接與豎向構(gòu)件5相連的節(jié)點(diǎn))變形狀況的模擬計(jì)算結(jié)果，其中節(jié)點(diǎn)編號從弦支梁結(jié)構(gòu)一端依次編到另一端(即沿第一方向進(jìn)行)，變形量單位為毫米，正的變形量表示變形方向向上、負(fù)的變形量表示變形方向向下，變形量1表示施加預(yù)應(yīng)力但未加附加重力載荷時的變形量，變形量2表示附加重力載荷后的變形量。從表1中可見，在附加重力載荷前，現(xiàn)有的弦支梁結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格梁4變形兩端大、跨中小，而本實(shí)施例的弦支梁結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格梁4變形兩端小、跨中大；在附加重力載荷后，現(xiàn)有的弦支梁結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格梁4端部呈上拱變形，跨中則呈較大的下?lián)献冃?，彎矩較大，而本實(shí)施例的弦支梁結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格梁4則整體呈下?lián)献冃?，從兩端到中間變形量逐漸增大(但最大的變形量也比現(xiàn)有的網(wǎng)格梁4中部的變形量小)，彎矩較小。由此可見，次索12和斜索13確實(shí)可以改變弦支梁結(jié)構(gòu)的受力狀況，使軸向應(yīng)力成為主應(yīng)力，彎曲應(yīng)力所占的比例減小，減小彎矩并使彎矩均勻，提高弦支梁結(jié)構(gòu)的承載力和穩(wěn)定性；同時，斜索13還改變了原有弦支梁結(jié)構(gòu)的單向受力方式，使弦支梁結(jié)構(gòu)具有更好的空間作用效應(yīng)，提高了弦支梁結(jié)構(gòu)的承載力和穩(wěn)定性。表1本實(shí)施例的弦支梁結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有的弦支梁結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格梁變形量
權(quán)利要求
1.一種弦支梁結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括網(wǎng)格梁、撐桿、斜索、至少兩根并排分布的主索、 位于兩根所述主索間的次索，其中所述網(wǎng)格梁用于與豎向構(gòu)件或水平構(gòu)件相連； 所述撐桿下端與所述主索或次索相連，上端與所述網(wǎng)格梁相連； 所述主索在水平面上的投影與第一方向平行，每根所述主索連接至少兩根所述撐桿， 且所述主索端部與所述網(wǎng)格梁端部、或與所述豎向構(gòu)件頂端、或與所述水平構(gòu)件相連；所述次索在水平面上的投影與所述第一方向平行，每根所述次索至少在兩端部各連接一根所述撐桿，所述次索兩端部與兩所述撐桿下端的連接部位還分別各與兩根所述斜索下端相連，所述斜索上端與所述網(wǎng)格梁、或與所述豎向構(gòu)件頂端、或與所述水平構(gòu)件相連；所述斜索和與其相連的次索的夾角在水平面上的投影大于90度且小于180度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弦支梁結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括斜拉構(gòu)件，下端與一根所述撐桿的下端節(jié)點(diǎn)相連，上端與另一根所述撐桿的上端節(jié)點(diǎn)相連，所述斜拉構(gòu)件與所述主索的夾角、以及與所述次索的夾角在水平面上的投影大于0 度且小于90度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的弦支梁結(jié)構(gòu)，其特征在于，與同一根所述斜拉構(gòu)件相連的兩根撐桿分別連接一根所述主索及一根所述次索，且該主索和次索是相鄰的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的弦支梁結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述斜拉構(gòu)件與所述撐桿的上端節(jié)點(diǎn)間通過耳板銷軸鉸接連接；和/或所述斜拉構(gòu)件與所述撐桿的下端節(jié)點(diǎn)間通過耳板銷軸鉸接連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的弦支梁結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述斜拉構(gòu)件為斜拉棒或斜拉索。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的弦支梁結(jié)構(gòu)，其特征在于，與一根所述次索的一端相連的兩根斜索的上端分別各與一根所述撐桿連接在所述網(wǎng)格梁的同一位置處，這兩根撐桿的下端分別連接在與該次索相鄰的兩根主索上，且這兩根撐桿分別為最靠近這兩根主索端部的撐桿。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的弦支梁結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述第一方向上，與所述主索相連的撐桿和與所述次索相連的撐桿處于不同位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的弦支梁結(jié)構(gòu)，其特征在于，還滿足下列條件中的至少一項(xiàng)所述撐桿與所述主索間通過索夾具鉸接連接； 所述撐桿與所述次索的中部通過索夾具鉸接連接； 所述撐桿與所述次索的端部通過耳板銷軸鉸接連接； 所述撐桿與所述網(wǎng)格梁間通過耳板銷軸鉸接連接； 所述斜索與所述撐桿的下端節(jié)點(diǎn)間通過耳板銷軸鉸接連接； 所述斜索與所述網(wǎng)格梁間通過耳板銷軸鉸接連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的弦支梁結(jié)構(gòu)，其特征在于， 每根所述主索為一根整索或由多段分索組成；和/或每根所述次索為一根整索或由多段分索組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的弦支梁結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述撐桿沿豎直方向設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種弦支梁結(jié)構(gòu)，屬結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，其可解決現(xiàn)有的弦支梁結(jié)構(gòu)受力不均勻的問題。本發(fā)明的弦支梁結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)格梁用于與豎向構(gòu)件或水平構(gòu)件相連；撐桿下端與主索或次索相連，上端與網(wǎng)格梁相連；主索在水平面上的投影與第一方向平行，每根主索連接至少兩根撐桿，且主索端部與網(wǎng)格梁端部、或豎向構(gòu)件頂端、或水平構(gòu)件相連；次索在水平面上的投影與第一方向平行，每根次索至少在兩端部各連接一根撐桿，且次索與兩撐桿的相連部還分別各與兩根斜索下端相連，斜索上端與網(wǎng)格梁、或豎向構(gòu)件頂端，或水平構(gòu)件相連；斜索和與其相連的次索的夾角在水平面上的投影大于90度且小于180度。本發(fā)明可用于大跨度空間結(jié)構(gòu)中。
文檔編號E04C3/02GK102199939SQ201010611290
公開日2011年9月28日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者傅學(xué)怡, 楊想兵, 高穎 申請人:中建國際(深圳)設(shè)計(jì)顧問有限公司