连续型张弦梁结构.pdf

本实用新型公开了一种连续型张弦梁结构。它包括曲线梁、曲线索、撑杆、锚具，曲线梁的形状为中间是波谷，两侧是波峰的波浪形曲线，曲线索的形状为中间是波峰，两侧是波谷的波浪形曲线，曲线梁的中间波谷和两侧波峰与曲线索的中间波峰，两侧波谷之间设有撑杆，曲线索两端通过锚具锚固在曲线梁上。本实用新型结构受力简单明确，建筑效果简洁通透，为一种自平衡结构体系，可在同等跨度下降低矢跨比，提高建筑净空，降低用钢量、造价指标，同时提高结构的稳定性和整体性，可广泛运用于多跨的展览大厅、厂房、仓库等多种场合。

1、  一种连续型张弦梁结构，其特征在于包括曲线梁(1)、曲线索(2)、撑杆(3)、锚具(4)，曲线梁(1)的形状为中间是波谷，两侧是波峰的波浪形曲线，曲线索(2)的形状为中间是波峰，两侧是波谷的波浪形曲线，曲线梁(1)的中间波谷和两侧波峰与曲线索(2)的中间波峰，两侧波谷之间设有撑杆(3)，曲线索(2)两端通过锚具(4)锚固在曲线梁(1)上。

2、  根据权利要求1所述的一种连续型张弦梁结构，其特征在于所述的曲线梁(1)为格构式构件或实腹式构件。

3、  根据权利要求2所述的一种连续型张弦梁结构，其特征在于所述的格构式构件或实腹式构件为刚性构件。

4、  根据权利要求1所述的一种连续型张弦梁结构，其特征在于所述的曲线索(2)为预应力钢丝索或预应力钢绞线。

5、  根据权利要求1所述的一种连续型张弦梁结构，其特征在于所述的撑杆(3)为受压杆件。

6、  根据权利要求1所述的一种连续型张弦梁结构，其特征在于所述的撑杆(3)与曲线梁(1)、曲线索(2)之间的连接采用铰接连接。

连续型张弦梁结构
技术领域
本实用新型涉及建筑领域，尤其涉一种连续型张弦梁结构。
背景技术
张弦梁结构得名于该结构体系的受力特点，即“用撑杆连接抗弯受压构件和抗拉构件而形成的自平衡体系”。至今为止，现有的张弦梁结构体系是根据简支梁的受力特性给出的，由上弦刚性构件和下弦柔性拉索以及连接撑杆组合而成的一种受力体系。因此结构构成简洁，力流传递明确。从建筑设计的角度来看，张弦梁结构形式轻盈而富于建筑表现力，是建筑师乐于采用的一种大跨度结构体系。张弦梁结构具有跨越较大空间的能力，在我国已有上海浦东国际机场航站楼，广州国际会议展览中心及黑龙江国际会议展览体育中心等工程采用了该种结构形式。
但是现有的张弦梁结构体系及其实际工程中存在着以下几个问题：
1)张弦梁结构是一种风荷载敏感结构，对于设计风荷载较大且采用轻屋面系统的张弦梁结构，在风吸力作用下可能出现下弦拉索松弛或者受压而退出工作的情况，所以往往需要在下弦布置抗风索或采取其他措施以抵抗风吸力的作用。
2)随着张弦梁结构跨度的增加，尽管下弦索采用了高强度拉索来有效抵抗拉力，但是由于不存在斜腹杆，上弦刚性构件通常为压弯构件，从而使得结构截面增大，造成了张弦梁结构的用钢量和综合造价较高的缺点。
3)随着张弦梁结构跨度的增加，为了保证必要的整体刚度，需要相应地提高了矢跨比，这样降低了建筑净空，影响建筑的美观效果，这一问题在很多工程中都存在，成为了张弦梁结构进一步突破和广泛应用的瓶颈。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种连续型张弦梁结构。
连续型张弦梁结构包括曲线梁、曲线索、撑杆、锚具，曲线梁的形状为中间是波谷，两侧是波峰的波浪形曲线，曲线索的形状为中间是波峰，两侧是波谷的波浪形曲线，曲线梁的中间波谷和两侧波峰与曲线索的中间波峰，两侧波谷之间设有撑杆，曲线索两端通过锚具锚固在曲线梁上。
所述的曲线梁为格构式构件或实腹式构件。格构式构件或实腹式构件为刚性构件。
曲线索为预应力钢丝索或预应力钢绞线。撑杆为受压杆件。撑杆与曲线梁、曲线索之间的连接采用铰接连接。
本实用新型与背景技术相比具有的有益效果是：
1)结构形式美观，呈连续型；
2)受力性能优越，通过将现有张弦梁结构的简支梁受力形式转变为连续梁受力形式，从而有效地降低竖向荷载在结构内部产生的最大弯矩，因此受力更为合理，可相应地减少张弦梁结构的矢跨比，用钢量指标等，使结构更为经济合理；
3)充分发挥高强度材料的性能，本结构可采用受拉性能优越的高强度拉索和受压性能优越的高强度受压构件，充分发挥这两种材料各自的特性；
4)在相同的跨度情况下，连续型张弦梁结构可比现有的张弦梁结构减少结构高度，从而提高建筑净空，达到美观的效果；
5)可有效降低结构对于风的敏感性，在连续型拉索的调节下，结构体系能够产生一种荷载自适应效果，当一侧的拉索由于荷载变化而拉力改变时，可由连续布置的上弦拉索来提供自平衡的拉力，在结构内部实现新的平衡；通过内力的自适应防止拉索在风荷载下退出工作，有效克服了现有张弦梁结构对风的敏感性；
6)可将连续张弦梁结构广泛应用于多跨的展览大厅、厂房、仓库等多种场合。
附图说明
图1是连续型张弦梁结构示意图；
图2是连续型张弦梁结构锚固节点示意图；
图3是连续型张弦梁荷载示意图；
图4是单榀张弦梁荷载示意图。
具体实施方式
如图1、2，连续型张弦梁结构包括曲线梁1、曲线索2、撑杆3、锚具4，曲线梁1的形状为中间是波谷，两侧是波峰的波浪形曲线，曲线索2的形状为中间是波峰，两侧是波谷的波浪形曲线，曲线梁1的中间波谷和两侧波峰与曲线索2的中间波峰，两侧波谷之间设有撑杆3，曲线索2两端通过锚具4锚固在曲线梁1上。
所述的曲线梁1为格构式构件或实腹式构件。格构式构件或实腹式构件为刚性构件。曲线索2为预应力钢丝索或预应力钢绞线。撑杆3为受压杆件。撑杆3与曲线梁1、曲线索2之间的连接采用铰接连接。
连续型张弦梁结构由不同强度的材料组合而成。连续曲线型刚性受压构件，可采用多种形式，一般为格构式构件或实腹式构件，构件刚度大，受压性能好，施工也方便，可采用工厂预制，现场拼装等方式。连续的曲线索的锚板可固定在该梁上，张拉操作空间宽敞，操作方便，拉索可为钢丝索或钢绞线。撑杆为受压构件，分别与曲线梁、曲线索铰接。拉索施工时，首先要确定其零应力状态下的长度，加工索头和锚具(索与索连接，索与梁连接的节点已有许多形式可选择)，其次是挂索，将索与连续型曲线梁连接好，并准确定位，此时，结构仍处于无应力状态，然后将各段索张拉到位时，结构成形并具有刚度，可承受外部荷载作用。
结构尺寸的选择。连续型张弦梁的结构高度可取结构跨度的1/12～1/20。连续型曲梁和拉索的截面尺寸应根据结构尺寸及外荷载的大小，具体计算确定。下面给出一具体算例。
实施例
某结构为一两跨屋盖结构，单跨跨度为48米，两跨总跨度为96米，现在该结构中分别采用传统的单跨张弦梁结构和采用本专利中提出的连续张弦梁结构，两种结构所采用的箱型刚梁刚性受压构件，高强度拉索和撑杆的截面及结构的矢跨比均相同，钢箱梁截面：高800mm，宽400mm，腹板厚20mm，翼缘板厚30mm，高强度拉索：5Φ15.24，撑杆截面：Φ180×12，结构高度：4m，两种结构的每一节点均承受活荷载20kN，恒荷载20kN及计算机自动形成的结构自重，见图3、4，两种结构对高强度拉索均施加300kN预应力。经有限元计算软件MIDAS计算，单跨布置张弦梁结构的最大竖向挠度为0.16m，刚性受压构件中的最大轴力为553kN，最大弯矩为1036kN.m，高强度拉索中的最大拉力为562.7kN；两跨连续型张弦梁结构的最大竖向挠度为0.105m，刚性受压构件中的最大轴力443kN，最大弯矩789.5kN.m，高强度拉索中的最大内力为425kN。本算例中，最大位移连续性张弦梁相对单榀张弦梁结构减少34.38％，受压构件最大轴力减少19.9％，最大弯矩减少23.8％，高强拉索内力减少24.5％。从算例中可看出，在采用相同的截面大小及矢跨比，在跨越相同跨度的空间情况下，连续型张弦梁结构相对于单跨张弦梁体系，受力更加合理。