專利名稱：一種張弦梁結構撐桿抗滑移裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種張弦梁，特別是涉及一種張弦梁結構撐桿抗滑移裝置，屬于建筑工程領域。
背景技術：
如圖1所示，張弦梁結構是一種由受壓上弦4、受拉下弦I以及撐桿3形成的自平衡結構，其組成簡單、受力明確、可充分發(fā)揮剛柔兩種材料的優(yōu)勢，作為空間結構顯得輕盈，并且制造、運輸、施工簡捷方便，因此應用廣泛。張弦梁的撐桿3沿跨度方向等間距設置，距離不超過張弦梁的高度，且撐桿垂直于張弦梁兩端端點的連線，撐桿3上端與受壓上弦4連接，下端與受拉下弦I連接。如圖2所示，由于張弦梁的撐桿3垂直于張弦梁兩端端點的連線，所以，除非撐桿正好位于張弦梁的跨中，否則撐桿左邊受拉下弦與水平方向之間的夾角Ci1以及撐桿右邊受拉下弦與水平方向之間的夾角α 2不相等，以如圖1所示的張弦梁為例，對于左邊半跨來說，撐桿左邊受拉下弦與水平方向之間的夾角α!大于撐桿右邊受拉下弦與水平方向之間的夾角α 2。因為撐桿左邊受拉下弦的內力T1與撐桿右邊受拉下弦的內力T2相等，則撐桿左邊受拉下弦內力T1在水平向的分力H1小于撐桿右邊受拉下弦內力T2在水平向的分力H2,宏觀的表現(xiàn)就是撐桿和受拉下弦的連接節(jié)點會向右邊，也就是張弦梁的跨中滑動，撐桿繞其與受壓上弦的連接節(jié)點旋轉，這樣的結果不僅會影響美觀，甚至造成結構安全事故。解決這個問題的關鍵在于使撐桿左邊受拉下弦內力T1在水平向的分力H1等于撐桿右邊受拉下弦內力T2在水平 向的分力H2，而只有撐桿左邊受拉下弦的內力T1大于撐桿右邊受拉下弦內力T2,才能滿足這個條件。在實際的工程應用中，這是難以辦到的。因為受拉下弦僅有兩個端頭，分別在張弦梁的兩端節(jié)點處，所以，當施工時通過牽引受拉下弦端頭以張拉受拉下弦時，同一根受拉下弦的每一段，其拉力是均勻的，也就是撐桿左邊受拉下弦的內力T1等于撐桿右邊受拉下弦內力T2，這樣，就使得撐桿下端節(jié)點向張弦梁跨中的滑動難以避免。實際工程中一般采用以下三種方法來解決這個問題:1、增大撐桿下端節(jié)點與受拉下弦之間的約束能力——通常是通過在構造上夾緊受拉下弦來產(chǎn)生摩擦力Λ T—如圖2所示，摩擦力Λ T在水平方向的分力為f。摩擦力Δ T與撐桿左邊受拉下弦內力T1的合力(Λ Τ+ \)在水平方向的分力(f+H1)等于撐桿右邊受拉下弦內力T2在水平向的分力H2,由此可以避免撐桿的滑移。如果張弦梁承擔的荷載較小一這意味著撐桿左邊受拉下弦的內力T1和撐桿右邊受拉下弦的內力T2均較小，那么兩者的水平分力相差也就不大，這樣較容易通過構造夾緊受拉下弦來產(chǎn)生摩擦力Λ T。但如果張弦梁承受的荷載較大，或者為了防腐，在受拉下弦外有油脂層包裹等情況下，就很難通過夾緊受拉下弦來產(chǎn)生足夠的摩擦力Λ T 了。另外，考慮到受拉下弦被拉緊時，其直徑會隨著受拉下弦內力T1的增大而不斷減小，這也使得通過設計撐桿下端節(jié)點構造來夾緊受拉下弦很困難。有些實際工程應用中，會采用在撐桿下端節(jié)點中設置很多高強螺栓來增大摩擦力Δ Τ，因此造成撐桿下端節(jié)點會很大，破壞了張弦梁結構本來應該顯得輕盈的觀感，這種做法通常不能被業(yè)主和建筑師接受。2、改變通常將撐桿設計為垂直于張弦梁兩端端點的連線的做法，使撐桿的中軸線位于撐桿左右兩側受拉下弦所形成夾角的角平分線上。這樣一來，由于撐桿與左邊受拉下弦之間的夾角以及撐桿與右邊受拉下弦之間的夾角相等，而且同時撐桿左邊受拉下弦的內力T1等于撐桿右邊受拉下弦的內力T2，所以撐桿下端夾持受拉下弦的節(jié)點就穩(wěn)定而不會左右滑動了。如圖3所示。但是在大多數(shù)建筑工程中，張弦梁結構都暴露在外，以其簡潔有規(guī)律的結構美感得到建筑師和業(yè)主的青睞，如果改變撐桿的傾斜角，相當于改變了張弦梁的建筑外觀，這需要結合建筑和裝飾風格綜合考慮。3、將受拉下弦以撐桿為界分段，使撐桿下端節(jié)點在受拉下弦上的相對位置保持不變，以此杜絕撐桿下滑。如圖4所示。這種處理方式的問題在于建筑觀感、加工下料難度以及造價上:首先，因為受拉下弦的端頭節(jié)點體型較大，而且受拉下弦的橫截面積越大，其端頭節(jié)點體積就越大。如果將受拉下弦分段，將會出現(xiàn)沿受拉下弦的一系列體型龐大的節(jié)點，與張弦梁本身輕盈節(jié)省材料的形象不符合。第二，要保持撐桿軸線垂直于張弦梁兩端端點的連線，那么每 一段受拉下弦的長度要在下料時就控制得很準確?？紤]到受拉下弦內力較大時會有伸長，做到這一點并不容易。如果在受拉下弦的節(jié)點設計上想辦法，使其可以調節(jié)受拉下弦的長度，則節(jié)點的體積會更加龐大。第三，節(jié)點的造價一般都較高，因為受拉下弦直徑較大，所以其節(jié)點體積龐大，價格較高。而如果設置抗滑索，因為抗滑索的直徑較小，所以其節(jié)點體積小，價格相對低很多一所以設計時應盡量減少大截面受拉下弦端頭節(jié)點的數(shù)量。

實用新型內容本實用新型的目的就是為克服現(xiàn)有方法的不足，提供一種不影響觀感、能有效阻止撐桿節(jié)點下滑、造價低的張弦梁結構撐桿抗滑移裝置。本實用新型的目的通過下述方法實現(xiàn):一種張弦梁結構撐桿抗滑移裝置，其特征在于:其由一系列抗滑索組成；所述抗滑索成對從張弦梁的兩端端部節(jié)點往中心對稱設置，第一抗滑索連接張弦梁受壓上弦端部節(jié)點和第一撐桿，第二抗滑索一端與第一撐桿連接，另一端與第二撐桿連接，如此設置，第k抗滑索一端與第k-Ι撐桿連接，另一端與第k撐桿連接，直到張弦梁跨中；所述的直到張弦梁跨中是指:若撐桿的個數(shù)為奇數(shù)時，取消與中心撐桿相連的左右兩道抗滑索；若撐桿的個數(shù)為偶數(shù)時，取消連接最中心兩根撐桿的一道抗滑索；所述的k為大于2的自然數(shù)；各抗滑索與各撐桿連接的部位設置在各撐桿與受拉下弦的連接節(jié)點上下端。為進一步實現(xiàn)本實用新型目的，所述抗滑索采用鋼絞線、鋼絲束、鋼棒或型鋼。所述各抗滑索與各撐桿連接的部位設置在各撐桿與受拉下弦的連接節(jié)點上下端為各撐桿與受拉下弦連接的部位優(yōu)選設置在各撐桿與受拉下弦的連接節(jié)點上下1-5個受拉下弦截面半徑與各相應段抗滑索半徑之和的點位。所述各抗滑索與各撐桿連接的部位設置在各撐桿與受拉下弦的連接節(jié)點上下端為各撐桿與受拉下弦連接的部位進一步優(yōu)選設置在各撐桿與受拉下弦的連接節(jié)點上下I個受拉下弦截面半徑與各相應段抗滑索半徑之和的點位。[0016]從張弦梁端部到跨中，所述抗滑索截面從大到小變化。相對于現(xiàn)有技術，本實用新型具有如下優(yōu)點和有益效果:I)本實用新型在張弦梁中設置抗滑索，可以阻止撐桿靠近受拉下弦的部位產(chǎn)生向張弦梁跨中的滑動，也就是采用本實用新型可以避免張弦梁工作時撐桿與下弦之間發(fā)生滑移，消除了因節(jié)點滑移產(chǎn)生的安全隱患。2)因為不需要采用很多高強螺栓夾緊撐桿與下弦連接節(jié)點，所以，該節(jié)點的設計與制作相對簡化，且體積較小。3)因為不改變張弦梁撐桿和受拉下弦的夾角，所以不影響建筑外觀。4)減少受拉下弦材料用量。因為從張弦梁跨中到支座，抗滑索力越來越大，所以，如果不設置抗滑索，受拉下弦就會按拉力最大的一段也就是靠近支座的一段)來確定截面大小。如果設置抗滑索，則受拉下弦可以按拉力最小的一段也就是跨中)來確定截面大小，而抗滑索則根據(jù)各段不同的拉力選擇不同的截面。總體上減小了材料用量。

圖1是現(xiàn)有技術張弦梁結構示意圖。圖2是圖1所示撐桿靠近受拉下弦的節(jié)點的受力示意圖。圖3是現(xiàn)有技術撐桿呈放射式設置的張弦梁結構示意圖。
圖4是現(xiàn)有技術受拉下弦以撐桿為界分段的張弦梁結構示意圖。圖5是實施例1張弦梁撐桿抗滑索的結構示意圖。圖6是實施例2設置了撐桿抗滑索的張弦梁結構示意圖。
具體實施方式
為進一步理解本實用新型，
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述，但是本實用新型要求保護的范圍并不局限于實施例。實施例1如圖5所示，一種張弦梁結構撐桿抗滑移裝置，由一系列抗滑索2組成；若張弦梁撐桿數(shù)目為n，當η為奇數(shù)時，抗滑索2由第一抗滑索2-1、第二抗滑索2_2、…、第k_l抗滑索2_(k_l)、第k抗滑索2_k、第k+Ι抗滑索2_(k+l)、…和第(n_l)/2抗滑索2_(n_l)/2組成，抗滑索成對從張弦梁的兩端端部節(jié)點開始對稱設置，第一抗滑索2-1、第二抗滑索2-2、.、第k-Ι抗滑索2-(k-l)、第k抗滑索2-k、第k+Ι抗滑索2-(k+l)、…、第(n-l)/2抗滑索2-(n-l)/2分別為2個；當η為偶數(shù)時，抗滑索2由第一抗滑索2_1、第二抗滑索2_2、…、第k-Ι抗滑索2-(k-l)、第k抗滑索2-k、第k+Ι抗滑索2-(k+l)、…和第n/2抗滑索2_n/2組成，抗滑索成對從張弦梁的兩端端部節(jié)點開始對稱設置，第一抗滑索2-1、第二抗滑索2-2、…第k-Ι抗滑索2-(k-l)、第k抗滑索2-k、第k+Ι抗滑索2-(k+l)、…第n/2抗滑索
2-n/2分別為2個；第一抗滑索2-1連接張弦梁受壓上弦4端部節(jié)點和最靠近端部節(jié)點的第一撐桿3-1，假設受拉下弦I截面半徑為R，抗滑索2-1截面半徑為A，則第一抗滑索2-1與第一撐桿3-1連接的部位設置在第一撐桿3-1與受拉下弦I的連接節(jié)點上下(R+ri)的范圍內；第二抗滑索2-2 —端與第一撐桿3-1連接，假設受拉下弦I截面半徑為R，抗滑索2-2截面半徑為r2，則連接的部位設置在第一撐桿3-1與受拉下弦I的連接節(jié)點上下(R+r2)的范圍內(需要說明的是，各抗滑索與各撐桿連接的部位設置在各撐桿與受拉下弦的連接節(jié)點上下端，也就是在連接節(jié)點的上端和下端均可；而且連接的部位指節(jié)點的中心點；該連接的節(jié)點盡量接近受拉下弦為好，一般各撐桿與受拉下弦連接的部位設置在各撐桿與受拉下弦的連接節(jié)點上下1-5個受拉下弦截面半徑與各相應段抗滑索半徑之和的點位，這里優(yōu)選I個受拉下弦截面半徑與各相應段抗滑索半徑之和)，另一端與第二撐桿3-2連接，連接
的部位設置在第二撐桿3-2與受拉下弦I的連接節(jié)點上下(R+r2)的范圍內........第k
抗滑索2-k —端與第k-Ι撐桿3-(k-l)連接，假設受拉下弦I截面半徑為R，抗滑索2-k截面半徑為rk，則連接的部位設置在撐桿3-(k-l)與受拉下弦I的連接節(jié)點上下(R+rk)的范圍內，另一端與第k撐桿3-k連接，連接的部位設置在撐桿3-k與受拉下弦I的連接節(jié)點上
下(R+rk)的范圍內........如此設置直到張弦梁跨中；若撐桿3的個數(shù)為奇數(shù)時，連接中
心撐桿的抗滑索取消；若撐桿3的個數(shù)為偶數(shù)時，連接最中心兩根撐桿的抗滑索取消；抗滑索2采用鋼絞線、鋼絲束、鋼棒或型鋼?？够?在同一榀張弦梁中，抗滑索2的截面大小可以不同一從張弦梁端部到跨中，截面從大到小變化。在此實施例中，第一抗滑索2-1、第二抗滑索2-2、…、第k-Ι抗滑索2-(k_l)、第k抗滑索2-k、第k+Ι抗滑索2-(k+l)、…均采用鋼絲束，其橫截面積的確定與材料強度f及抗滑索的內力T有關。假設張弦梁高為H，跨度為L，設置撐桿數(shù)目為n，則撐桿間距為L/ (n+1)。將撐桿從張弦梁端部開始編號，直到張弦梁跨中。由于張弦梁結構兩邊對稱，故撐桿編號也對稱設置。若η為奇數(shù)，則撐桿編 號分別為3-1，3-2，……，3_(k_l)，3_k，3_(k+Ι)，……，3_(n+l)/2。各撐桿的長度分別為Ii1, h2,….hk-1，hk, hk+1,......，h(n+1)/2。若n為偶數(shù)，則撐桿編號分別為3-1，3-2，……，3_(k_l)，3_k，3_(k+Ι)，……，3_n/2。各撐桿的長度分別為 Ii1, h2,......, hk_1； hk, hk+1,......，hn/2。將抗滑索從張弦梁端部開始編號，直到張弦梁跨中。由于張弦梁結構兩邊對稱，故抗滑索編號也對稱設置。若η為奇數(shù)，則跨中可取消兩根抗滑索，從兩端到中間抗滑索編號分別為2-1，
2-2，......，2-(k-l)，2-k，2-(k+l)，……，2-(n-l)/2。若η為偶數(shù)，則跨中取消一根抗滑
索，從兩端到中間抗滑索編號分別為2-1, 2-2,......, 2_(k_l), 2~k, 2- (k+1),......, 2_n/2。張弦梁撐桿與多個受拉下弦連接的多個結點內接于一個圓，圓的方程推導如下(取張弦梁左半部分考慮):設圓弧半徑為R，由(L/2)2+(R-H) 2=R2可得:圓弧半徑及=_^+!;所在圓弧方程為產(chǎn)-與2+及-好;第k根撐桿
SH 2V2
3-k的長度則為/ = Ir2-R + H -,C^ η 為奇數(shù)時，k=l，2，…，(n+1)/2 ;當 η 為
k V + 1 2
偶數(shù)時，k=l,2,...,n/2)第k受拉下弦與水平方向夾角為ak，第k+Ι受拉下弦與水平方向夾角為ak+1。因抗滑索與受拉下弦平行，所以，抗滑索與水平方向的夾角與相應受拉下弦與水平方向的夾角是一致的。[0040]
權利要求1.一種張弦梁結構撐桿抗滑移裝置，其特征在于:其由一系列抗滑索組成；所述抗滑索成對從張弦梁的兩端端部節(jié)點往中心對稱設置，第一抗滑索連接張弦梁受壓上弦端部節(jié)點和第一撐桿，第二抗滑索一端與第一撐桿連接，另一端與第二撐桿連接，如此設置，第k抗滑索一端與第k-ι撐桿連接，另一端與第k撐桿連接，直到張弦梁跨中；所述的直到張弦梁跨中是指:若撐桿的個數(shù)為奇數(shù)時，取消與中心撐桿相連的左右兩道抗滑索；若撐桿的個數(shù)為偶數(shù)時，取消連接最中心兩根撐桿的一道抗滑索；所述的k為大于2的自然數(shù)；各抗滑索與各撐桿連接的部位設置在各撐桿與受拉下弦的連接節(jié)點上下端。
2.根據(jù)權利要求1所述的張弦梁結構撐桿抗滑移裝置，其特征在于，所述抗滑索采用鋼絞線、鋼絲束、鋼棒或型鋼。
3.根據(jù)權利要求1所述的張弦梁結構撐桿抗滑移裝置，其特征在于，所述各抗滑索與各撐桿連接的部位設置在各撐桿與受拉下弦的連接節(jié)點上下端為各撐桿與受拉下弦連接的部位設置在各撐桿與受拉下弦的連接節(jié)點上下1-5個受拉下弦截面半徑與各相應段抗滑索半徑之和的點位。
4.根據(jù)權利要求3所述的張弦梁結構撐桿抗滑移裝置，其特征在于，所述各抗滑索與各撐桿連接的部位設置在各撐桿與受拉下弦的連接節(jié)點上下端為各撐桿與受拉下弦連接的部位設置在各撐桿與受拉下弦的連接節(jié)點上下I個受拉下弦截面半徑與各相應段抗滑索半徑之和的點位。
5.根據(jù)權利要求1所述的張弦梁結構撐桿抗滑移裝置，其特征在于，從張弦梁端部到跨中，所述抗滑 索截面從大到小變化。
專利摘要本實用新型公開了一種張弦梁結構撐桿抗滑移裝置，其由一系列抗滑索組成；所述抗滑索成對從張弦梁的兩端端部節(jié)點往中心對稱設置，第一抗滑索連接張弦梁受壓上弦端部節(jié)點和最靠近端部節(jié)點的第一撐桿，第二抗滑索一端與第一撐桿連接，另一端與第二撐桿連接，如此設置，第k抗滑索一端與第k-1撐桿連接，另一端與第k撐桿連接，直到張弦梁跨中。本實用新型在張弦梁中設置這些抗滑索可以阻止撐桿在靠近受拉下弦的部位產(chǎn)生向張弦梁跨中的滑動，在不改變張弦梁外觀的條件下，簡化撐桿與下弦之間節(jié)點的設計與制作，抗滑索與下弦協(xié)同受力，可減少張弦梁受拉構件材料用量。
文檔編號E04B7/14GK203113619SQ20132009309
公開日2013年8月7日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權日2013年2月28日
發(fā)明者王帆, 羅志鋒, 江毅, 潘曉榮, 陳志進, 莫盛浩 申請人:華南理工大學建筑設計研究院