专利名称：多重弦支结构的下弦节点紧固装置及其紧固张拉方法
技术领域：
本发明专利涉及一种节点紧固装置，尤其涉及一种用于建筑钢结构的多重弦支结构的下弦节点紧固装置及其紧固张拉方法。
背景技术：
现有弦支网壳结构是一种将刚性的单层网壳和柔性索杆体系组合在一起的新型杂交预应力大跨度空间结构体系，适应空间结构大跨度、轻型、受力合理、简洁的发展趋势。 它一方面改善了上部单层网壳结构的整体稳定性，使结构能跨越更大的空间；另一方面，弦支网壳结构具有一定初始刚度，其设计、施工成形以及节点构造与索穹顶等完全柔性结构相比得到了较大的简化。另外，两种结构体系对支座的作用相互抵消，使结构成为自平衡体系，在充分发挥单层网壳结构受力优势的同时能充分利用索材的高强抗拉性，调整体系的内力分布，降低内力幅值，从而提高结构的承载能力。而多重弦支结构是一种新型的弦支网壳结构形式，其索杆体系分主次索，并间隔布置，其中主索端头位于桁架端部、柱顶处，而次索每端端头位于桁架跨度1/5处，并在1/5处通过两短索与相邻桁架端部的第一处竖向撑杆上端节点处连接，这样的布置使构件受力更加合理，体系更加简洁、造型更加美观。但同时也带来了一系列问题，在张弦桁架中，下弦的预应力拉索难与竖向撑杆有效的连接并紧固，致使拉索容易偏心，增加摩擦力，预应力损失较大，紧固件受力屈曲，并最终导致预应力施工完成后弦支网壳结构的索、撑杆、网壳构件的实际内力大小及分布与设计不符，这将对整个弦支结构的力学性能产生不利影响。目前弦支网壳结构预应力施工常用方法有(1)分段张拉索法。(2)两端张拉顶升立杆法。而索与竖向撑杆的之间的几何关系以及两者之间的摩擦性质、张拉顺序等必然影响预应力损失，并最终导致预应力施工完成后弦支网壳结构的索、撑杆、网壳构件的实际内力大小及分布与设计不符，这将对整个弦支结构的力学性能产生不利影响。
发明内容
本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种对多重弦支网壳结构下弦预应力拉索紧固并和撑杆有效连接的多重弦支结构的下弦节点紧固装置及其紧固张拉方法。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的
一种多重弦支结构的下弦节点紧固装置，包括撑杆连接件，所述的撑杆连接件的上端为撑杆过渡台阶，所述的撑杆连接件中部设有开口向下的凹槽，与撑杆连接件相匹配紧固有索道固定座，所述的索道固定座中部设有穿索竖杆，所述的穿索竖杆的上端为下凹槽，所述的穿索竖杆与凹槽相匹配，所述的凹槽和下凹槽形成穿索孔道，所述的穿索孔道为倾斜曲线状。撑杆过渡台阶处进行打坡处理，兼做撑杆与紧固装置采取等强焊连接的垫板。当索穿入孔道时，通过从下端索道固定座内拧入高强螺栓至上端撑杆连接件内，达到下弦预应力拉索紧固并和撑杆有效连接的目的；拉杆连接耳板根据拉杆与撑杆之间的角度焊接于上端撑杆连接件侧壁。
本发明有以下优点
(1)、施工精度高。由于采用了多重弦支结构的下弦节点紧固装置，可以更加简单、准确、有效的进行下弦节点紧固，使在索受力后该紧固装置仍能加紧连续索，不移位，并能防止拉索的偏心，减少张拉力的损失，不会对拉索产生影响、而且美观、防腐效果良好。因此保证了拉索，竖向撑杆等的预应力精度。(2)、施工成本低。采用的多重弦支结构的下弦节点紧固装置构造简单、易操作，而施工精度高，可避免反复调整索力的时间、人力物力等资源，因此施工成本大幅度降低。(3)、结构使用安全。由于采用铸钢件进行紧固，其承载力高，且能有效防止在下弦拉索张拉时对紧固件的局部破坏，防止紧固件受力屈曲，增加了结构的安全性。(4)、施工工效高。多重弦支网壳结构采用分阶段、分批次、分级对称张拉方法施工速度快，方法简单易行，成效明显。作为优选，所述的撑杆连接件中的凹槽为“η”型，所述的穿索竖杆中的下凹槽为 “ υ ”型，所述的索道固定座为“丄”型，所述的穿索孔道的索道面设有毛齿。作为优选，所述的凹槽上端的弧度为170° 180°，所述的下凹槽的弧度为 150° 170°，下凹槽内径比凹槽内径小2 3_，所述的毛齿的高度为1 2_。作为优选，所述的撑杆连接件的侧壁设有一个以上的拉杆连接耳板，所述的拉杆连接耳板与撑杆连接件呈向上倾斜状分布，所述的拉杆连接耳板上设有连接孔，所述的索道固定座与撑杆连接件通过4组高强螺栓相紧固，4组高强螺栓均勻分布在索道固定座的底部。撑杆连接件的底部设有螺栓不通孔。作为优选，所述的撑杆连接件的侧壁设有一对拉杆连接耳板，所述的拉杆连接耳板呈错位分布。作为优选，所述的撑杆连接件和索道固定座的底部为圆柱状，所述的索道固定座与穿索竖杆为一体化，所述的撑杆连接件和索道固定座为铸钢件。多重弦支结构的下弦节点的紧固张拉方法，按以下步骤 (1)、紧固
①、将撑杆连接件等强焊接于撑杆的下端； 等强焊接就是相同强度的焊接。②、运用转盘进行放索，采用移动平车法把拉索由桁架一端向另一端逐渐放开，使拉索保持直线状运移至安装胎架上并平躺；
为防止索体在移动过程中与地面接触，损坏拉索防护层或损伤索股。③、采用牵引千斤顶在桁架两端将拉索提升，当拉索预留精确标志接近撑杆连接件的凹槽下端10 50mm时，将一端拉索头就位；在提升过程中，以1/2跨度处距离为控制目标，开动桁架另一端的油泵，从拉索头一端到另一端逐个将拉索预留精确标志处从下往上嵌入该榀所有与撑杆连接件的凹槽内，并将索道固定座的穿索竖杆扣入到凹槽内，并把高强螺栓旋入索道固定座底部螺孔和撑杆连接件中不通孔，把拉索、索道固定座与撑杆连接件固定并定位，将另一端拉索头就位；
因此索头引入支座，索体卡入紧固装置。④、对角拧紧四个高强螺栓，直至索顶紧穿索孔道；依次类推完成其他节点和拉索的安装；
O)、紧固预应力索 步骤(1)后，对所有主、次进行拉索预紧；
主索预紧采取每榀桁架两端同步分级张拉方法、按整个网壳结构从两侧到中间对称张拉两榀的顺序张拉主索，每榀桁架两端主索张拉点超张拉到110% 115%预应力施工理论值，单次同步张拉分级0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 110% 115% ； 每榀桁架以结构某一主受力体系为一榀桁架。同步分级张拉方法的方法使预应力索及网壳结构逐步进入受力状态，防止局部构件破坏及、结构变形。单次同步张拉分级0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 110% 115% 单次同步张拉分级指每批次、每榀桁架两端索张拉点同时、同步、分级张拉，每对称张拉两榀为一批次， 0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 110% 115%，指的是通过张拉预应力索，使施工张拉力从 0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 110% 115% (理论施工张拉力)。次索预紧采取每榀桁架两端同步分级张拉方法、按照整个网壳结构从两侧到中间对称张拉两榀的顺序张拉次索，每榀桁架两端次索张拉点超张拉到105%预应力施工控制值，单次同步张拉分级0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 105% 110% ；依次张拉所有次索完成。单次同步张拉分级0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 105% 110% 0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 105% 110%，指的是通过张拉预应力索，使施工张拉力从 0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 105% 110% (理论施工张拉力)。作为优选，步骤O)中，在张拉过程中，考虑到次索张拉对主索张拉的影响，主索预应力施工控制值比次索预应力施工控制值超张拉多5% 10%。因此，本发明的一种多重弦支结构的下弦节点紧固装置及其紧固张拉方法，结构合理，施工精度高，施工成本低，增加钢结构安全性，施工工效高。
图1是本发明的结构示意图； 图2是图1的A-A剖视结构示意图3是本发明中撑杆连接件的结构示意图； 图4是本发明中索道固定座的结构示意图； 图5是本发明中带撑杆的结构示意图； 图6是本发明中对称张拉主索的示意图； 图7是本发明中对称张拉次索的示意图； 图8是本发明中索道面的剖视结构示意图； 图9是本发明中单榀张弦桁架主索结构示意图； 图10是本发明中单榀张弦桁架次索结构示意图； 图11是本发明中张拉流程I的结构示意图； 图12是本发明中张拉流程II的结构示意图； 图13是本发明中张拉流程III的结构示意图；图14是本发明中张拉流程IV的结构示意图。
具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例1 如图1、图2、图3、图4和图8所示，一种多重弦支结构的下弦节点紧固装置，包括撑杆连接件1，所述的撑杆连接件1的上端为撑杆过渡台阶2，所述的撑杆连接件 1中部设有开口向下的凹槽3，与撑杆连接件1相匹配紧固有索道固定座4，撑杆连接件1和索道固定座4的底部为圆柱状，撑杆连接件1和索道固定座4为铸钢件，所述的索道固定座 4中部设有穿索竖杆5，索道固定座4与穿索竖杆5为一体化，所述的穿索竖杆5的上端为下凹槽6，所述的穿索竖杆5与凹槽3相匹配，所述的凹槽3和下凹槽6形成穿索孔道7，所述的穿索孔道7为倾斜曲线状，所述的撑杆连接件1中的凹槽3为“ η ”型，所述的穿索竖杆5中的下凹槽6为“ U ”型，所述的索道固定座4为“丄”型，所述的穿索孔道7的索道面 13设有毛齿14，所述的凹槽3上端的弧度为170°，所述的下凹槽6的弧度为150°，下凹槽内径比上凹槽内径小2mm，所述的毛齿的高度为1mm，所述的撑杆连接件1的侧壁设有一个以上的拉杆连接耳板8，所述的拉杆连接耳板8与撑杆连接件1呈向上倾斜状分布，所述的拉杆连接耳板8上设有连接孔9，所述的索道固定座4与撑杆连接件1通过4组高强螺栓 10相紧固，4组高强螺栓10均勻分布在索道固定座4的底部，所述的撑杆连接件1的侧壁设有一对拉杆连接耳板8，所述的拉杆连接耳板8呈错位分布。如图5、图6和图7所示，多重弦支结构的下弦节点的紧固张拉方法，按以下步骤进
止
少
(1)、紧固
①、将撑杆连接件等强焊接于撑杆的下端；
②、运用转盘进行放索，采用移动平车法把拉索由桁架一端向另一端逐渐放开，使拉索保持直线状运移至安装胎架上并平躺；
③、采用牵引千斤顶在桁架两端将拉索提升，当拉索预留精确标志接近撑杆连接件的凹槽下端IOmm时，将一端拉索头就位；在提升过程中，以1/2跨度处距离为控制目标，开动桁架另一端的油泵，从拉索头一端到另一端逐个将拉索预留精确标志处从下往上嵌入该榀所有与撑杆连接件的凹槽内，并将索道固定座的穿索竖杆扣入到凹槽内，并把高强螺栓旋入索道固定座底部螺孔和撑杆连接件中不通孔，把拉索、索道固定座与撑杆连接件固定并定位，将另一端拉索头就位；
④、对角拧紧四个高强螺栓，直至索顶紧穿索孔道；依次类推完成其他节点和拉索的安
装；
O)、紧固预应力索 步骤(1)后，对所有主、次进行拉索预紧；
主索预紧采取每榀桁架两端同步分级张拉方法、按整个网壳结构从两侧到中间对称张拉两榀的顺序张拉主索，每榀桁架两端主索张拉点超张拉到110%预应力施工理论值，单次同步张拉分级 0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 110% ；
次索预紧采取每榀桁架两端同步分级张拉方法、按照整个网壳结构从两侧到中间对称张拉两榀的顺序张拉次索，每榀桁架两端次索张拉点超张拉到105%预应力施工控制值，单次同步张拉分级0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 105% ；依次张拉所有次索完成；
步骤O)中，在张拉过程中，考虑到次索张拉对主索张拉的影响，主索预应力施工控制值比次索预应力施工控制值超张拉多5%。如图9、图10、图11、图12、图13和图14所示， 图9为单榀张弦桁架主索立面图10为单榀张弦桁架次索立面图； 图11为撑杆连接件等强焊接于撑杆的下端； 图12为安装预应力索，并紧固； 图13为两端同步分级张拉； 图14为张拉完毕。所达到的技术效果
1、索受力后，紧固装置与连续索间相对滑动位移量为0；
2、各榀拉索在张拉过程中，索力相互影响较小，在10%范围之内；
3、减少索中张拉力的损失，索力与设计索力相差在4%范围之内，结构构件在使用阶段构件内力为(98 102)%设计内力值；
4、拉索张拉过程中，支座水平位移<10mm。 实施例2
多重弦支结构的下弦节点的紧固张拉方法，按以下步骤进步 (1)、紧固
①、将撑杆连接件等强焊接于撑杆的下端；
②、运用转盘进行放索，采用移动平车法把拉索由桁架一端向另一端逐渐放开，使拉索保持直线状运移至安装胎架上并平躺；
③、采用牵引千斤顶在桁架两端将拉索提升，当拉索预留精确标志接近撑杆连接件的凹槽下端30mm时，将一端拉索头就位；在提升过程中，以1/2跨度处距离为控制目标，开动桁架另一端的油泵，从拉索头一端到另一端逐个将拉索预留精确标志处从下往上嵌入该榀所有与撑杆连接件的凹槽内，并将索道固定座的穿索竖杆扣入到凹槽内，并把高强螺栓旋入索道固定座底部螺孔和撑杆连接件中不通孔，把拉索、索道固定座与撑杆连接件固定并定位，将另一端拉索头就位；
④、对角拧紧四个高强螺栓，直至索顶紧穿索孔道；依次类推完成其他节点和拉索的安
装；
O)、紧固预应力索 步骤(1)后，对所有主、次进行拉索预紧；
主索预紧采取每榀桁架两端同步分级张拉方法、按整个网壳结构从两侧到中间对称张拉两榀的顺序张拉主索，每榀桁架两端主索张拉点超张拉到113%预应力施工理论值，单次同步张拉分级 0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 113% ；
次索预紧采取每榀桁架两端同步分级张拉方法、按照整个网壳结构从两侧到中间对称张拉两榀的顺序张拉次索，每榀桁架两端次索张拉点超张拉到105%预应力施工控制值， 单次同步张拉分级0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 108% ；依次张拉所有次索完成；
8步骤O)中，在张拉过程中，考虑到次索张拉对主索张拉的影响，主索预应力施工控制值比次索预应力施工控制值超张拉多8%。所达到的技术效果
1、索受力后，紧固装置与连续索间相对滑动位移量为0；
2、各榀拉索在张拉过程中，索力相互影响较小，在10%范围之内；
3、减少索中张拉力的损失，索力与设计索力相差在4%范围之内，结构构件在使用阶段构件内力为(98 102)%设计内力值；
4、拉索张拉过程中，支座水平位移<10mm。实施例3
多重弦支结构的下弦节点的紧固张拉方法，按以下步骤进步 (1)、紧固
①、将撑杆连接件等强焊接于撑杆的下端；
②、运用转盘进行放索，采用移动平车法把拉索由桁架一端向另一端逐渐放开，使拉索保持直线状运移至安装胎架上并平躺；
③、采用牵引千斤顶在桁架两端将拉索提升，当拉索预留精确标志接近撑杆连接件的凹槽下端50mm时，将一端拉索头就位；在提升过程中，以1/2跨度处距离为控制目标，开动桁架另一端的油泵，从拉索头一端到另一端逐个将拉索预留精确标志处从下往上嵌入该榀所有与撑杆连接件的凹槽内，并将索道固定座的穿索竖杆扣入到凹槽内，并把高强螺栓旋入索道固定座底部螺孔和撑杆连接件中不通孔，把拉索、索道固定座与撑杆连接件固定并定位，将另一端拉索头就位；
④、对角拧紧四个高强螺栓，直至索顶紧穿索孔道；依次类推完成其他节点和拉索的安
装；
O)、紧固预应力索 步骤(1)后，对所有主、次进行拉索预紧；
主索预紧采取每榀桁架两端同步分级张拉方法、按整个网壳结构从两侧到中间对称张拉两榀的顺序张拉主索，每榀桁架两端主索张拉点超张拉到115%预应力施工理论值，单次同步张拉分级 0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 115% ；
次索预紧采取每榀桁架两端同步分级张拉方法、按照整个网壳结构从两侧到中间对称张拉两榀的顺序张拉次索，每榀桁架两端次索张拉点超张拉到105%预应力施工控制值， 单次同步张拉分级0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 110% ；依次张拉所有次索完成；
步骤O)中，在张拉过程中，考虑到次索张拉对主索张拉的影响，主索预应力施工控制值比次索预应力施工控制值超张拉多10%。所达到的技术效果
1、索受力后，紧固装置与连续索间相对滑动位移量为0；
2、各榀拉索在张拉过程中，索力相互影响较小，在10%范围之内；
3、减少索中张拉力的损失，索力与设计索力相差在4%范围之内，结构构件在使用阶段构件内力为(98 102)%设计内力值；
4、拉索张拉过程中，支座水平位移<10mm。
权利要求
1.一种多重弦支结构的下弦节点紧固装置，其特征在于包括撑杆连接件(1)，所述的撑杆连接件(1)的上端为撑杆过渡台阶O)，所述的撑杆连接件(1)中部设有开口向下的凹槽(3)，与撑杆连接件(1)相匹配紧固有索道固定座G)，所述的索道固定座中部设有穿索竖杆(5)，所述的穿索竖杆(5)的上端为下凹槽(6)，所述的穿索竖杆(5)与凹槽(3) 相匹配，所述的凹槽(3)和下凹槽(6)形成穿索孔道(7)，所述的穿索孔道(7)为倾斜曲线状。
2.根据权利要求1所述的多重弦支结构的下弦节点紧固装置，其特征在于所述的撑杆连接件(1)中的凹槽⑶为“H”型，所述的穿索竖杆(5)中的下凹槽(6)为“U”型，所述的索道固定座(4)为“丄”型，所述的穿索孔道(7)的索道面(13)设有毛齿(14)。
3.根据权利要求2所述的多重弦支结构的下弦节点紧固装置，其特征在于所述的凹槽(3)上端的弧度为170° 180°，所述的下凹槽(6)的弧度为150° 170°，下凹槽内径比凹槽内径小2 3mm，所述的毛齿的高度为1 2mm。
4.根据权利要求1或2或3所述的多重弦支结构的下弦节点紧固装置，其特征在于 所述的撑杆连接件(1)的侧壁设有一个以上的拉杆连接耳板(8)，所述的拉杆连接耳板(8) 与撑杆连接件(1)呈向上倾斜状分布，所述的拉杆连接耳板(8)上设有连接孔(9)，所述的索道固定座(4)与撑杆连接件(1)通过4组高强螺栓(10)相紧固，4组高强螺栓(10)均勻分布在索道固定座的底部。
5.根据权利要求4所述的多重弦支结构的下弦节点紧固装置，其特征在于所述的撑杆连接件(1)的侧壁设有一对拉杆连接耳板(8)，所述的拉杆连接耳板(8)呈错位分布。
6.根据权利要求1或2或3所述的多重弦支结构的下弦节点紧固装置，其特征在于 所述的撑杆连接件(1)和索道固定座的底部为圆柱状，所述的索道固定座(4)与穿索竖杆(5)为一体化，所述的撑杆连接件⑴和索道固定座⑷为铸钢件。
7.根据权利要求1所述的多重弦支结构的下弦节点的紧固张拉方法，其特征在于按以下步骤(1)、紧固①、将撑杆连接件等强焊接于撑杆的下端；②、运用转盘进行放索，采用移动平车法把拉索由桁架一端向另一端逐渐放开，使拉索保持直线状运移至安装胎架上并平躺；③、采用牵引千斤顶在桁架两端将拉索提升，当拉索预留精确标志接近撑杆连接件的凹槽下端10 50mm时，将一端拉索头就位；在提升过程中，以1/2跨度处距离为控制目标， 开动桁架另一端的油泵，从拉索头一端到另一端逐个将拉索预留精确标志处从下往上嵌入该榀所有与撑杆连接件的凹槽内，并将索道固定座的穿索竖杆扣入到凹槽内，并把高强螺栓旋入索道固定座底部螺孔和撑杆连接件中不通孔，把拉索、索道固定座与撑杆连接件固定并定位，将另一端拉索头就位；④、对角拧紧四个高强螺栓，直至索顶紧穿索孔道；依次类推完成其他节点和拉索的安装；O)、紧固预应力索步骤(1)后，对所有主、次进行拉索预紧；主索预紧采取每榀桁架两端同步分级张拉方法、按整个网壳结构从两侧到中间对称张拉两榀的顺序张拉主索，每榀桁架两端主索张拉点超张拉到110% 115%预应力施工理论值，单次同步张拉分级0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 110% 115% ；次索预紧采取每榀桁架两端同步分级张拉方法、按照整个网壳结构从两侧到中间对称张拉两榀的顺序张拉次索，每榀桁架两端次索张拉点超张拉到105%预应力施工控制值， 单次同步张拉分级0% — 25% — 50% — 70% — 90% — 105% 110% ；依次张拉所有次索完成。
8.根据权利要求7所述的多重弦支结构的下弦节点的紧固张拉方法，其特征在于步骤O)中，在张拉过程中，考虑到次索张拉对主索张拉的影响，主索预应力施工控制值比次索预应力施工控制值超张拉多5% 10%。
全文摘要
本发明涉及一种节点紧固装置，尤其涉及一种用于建筑钢结构的多重弦支结构的下弦节点紧固装置及其紧固张拉方法。所述的撑杆连接件的上端为撑杆过渡台阶，所述的撑杆连接件中部设有开口向下的凹槽，与撑杆连接件相匹配紧固有索道固定座，所述的索道固定座中部设有穿索竖杆，所述的穿索竖杆的上端为下凹槽，所述的穿索竖杆与凹槽相匹配，所述的凹槽和下凹槽形成穿索孔道；再通过紧固→紧固预应力索，达到主次索的拉索。多重弦支结构的下弦节点紧固装置及其紧固张拉方法结构合理，施工精度高，施工成本低，增加钢结构安全性，施工工效高。
文档编号E04B1/58GK102182251SQ20111008742
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月8日 优先权日2011年4月8日
发明者何挺, 周观根, 沈小达, 洪王东, 王永梅, 陈志祥 申请人:浙江东南网架股份有限公司