装配式预应力大跨度梁结构的制作方法

本发明涉及工业化装配式建筑技术领域，特别涉及一种装配式预应力大跨度梁结构。

背景技术：

装配式钢结构具有诸多优点，规模生产、现场组装、绿色施工、施工快捷，而且与混凝土结构相比抗震性能具有明显优势，是一种近几年兴起的的新型结构，因而被广泛应用于房屋建筑的设计建造中，但很少应用于大跨度结构中。

大跨度梁式结构多为预应力混凝土结构，体型及构件庞大，截面高厚比过大，对空间要求较高，材料耗费巨大，造价过高，跨中变形过大导致抗震性能减弱；传统大跨度梁式结构多为刚接节点，节点复杂，施工难度大，施工速度慢周期长，施工污染严重，并且震后维修较难。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够节约空间、施工便捷且维修方便的装配式预应力大跨度梁结构。

为达到上述目的，本发明提供了一种装配式预应力大跨度梁结构，其包括桁架梁，所述桁架梁包括：

上弦杆，其包括平行且间隔设置的第一支杆和第二支杆，所述第一支杆通过连接件与所述第二支杆相接；

下弦杆，其设置于所述上弦杆的下方并位于所述第一支杆与所述第二支杆之间，且所述下弦杆与所述上弦杆平行设置；

多个组接单元，所述组接单元包括多个腹杆，多个所述腹杆的下端邻近设置并与所述下弦杆铰接，一部分所述腹杆的上端与所述第一支杆铰接，另一部分所述腹杆的上端与所述第二支杆铰接，且连接于所述第一支杆上的各所述腹杆间隔设置，连接于所述第一支杆上各所述腹杆间隔设置。

如上所述的装配式预应力大跨度梁结构，其中，连接于所述下弦杆两端以及中间的所述组接单元的各所述腹杆为防屈曲支撑杆，所述防屈曲支撑杆包括套筒和设置于所述套筒内的h型钢耗能内芯，且所述套筒与所述h型钢耗能内芯之间填充有混凝土。

如上所述的装配式预应力大跨度梁结构，其中，所述第一支杆、所述第二支杆和所述下弦杆上分别设有多个耳板，所述腹杆的两端和所述防屈曲支撑杆的两端均设有能与所述耳板铰接的组接件。

如上所述的装配式预应力大跨度梁结构，其中，所述组接件至少包括两平行且间隔设置的连接板，所述耳板能插设于两所述连接板之间，所述耳板上设有耳板通孔，所述连接板上设有与所述耳板通孔相对应的连接通孔，通过螺栓穿过两所述连接通孔和所述耳板通孔与螺母旋接，所述连接板与所述耳板相接。

如上所述的装配式预应力大跨度梁结构，其中，所述组接件还包括连接于所述腹杆的两端和所述防屈曲支撑杆的两端的固定板，所述连接板连接于所述固定板上。

如上所述的装配式预应力大跨度梁结构，其中，所述连接件为多个连接杆，所述连接杆的结构与所述腹杆的结构相同，且相邻两所述连接杆之间具有大于0°且小于180°的夹角。

如上所述的装配式预应力大跨度梁结构，其中，相邻两所述连接杆之间的夹角的角度为60°。

如上所述的装配式预应力大跨度梁结构，其中，所述下弦杆内填充有无收缩混凝土，所述无收缩混凝土内埋设有至少一根预应力钢绞线。

如上所述的装配式预应力大跨度梁结构，其中，所述腹杆与所述下弦杆之间形成的夹角的角度为60°。

如上所述的装配式预应力大跨度梁结构，其中，所述第一支杆上连接有第一桁架支梁，所述第二支杆上连接有第二桁架支梁，所述第一桁架支梁的结构和所述第二桁架支梁的结构均与所述桁架梁相同，且所述第一桁架支梁的第二支杆与所述第二桁架支梁的第二支杆为同一个，所述第一桁架支梁的下弦杆为所述桁架梁的第一支杆，所述第二桁架支梁的下弦杆为所述桁架梁的第二支杆。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明的装配式预应力大跨度梁结构，腹杆与上弦杆和下弦杆之间采用铰接，使得装配式预应力大跨度梁结构可现场根据使用需求进行工厂预制、现场装配，施工方便迅捷，降低了造价，且空间体积小，同时采用铰接节点，能够保证腹杆轴心不受弯矩作用，受力合理，并且综合应用装配式技术、brb(防屈曲约束支撑)技术和预应力技术，并且优化截面降低用钢量，提高抗震性能，绿色施工，维修方便；

本发明的装配式预应力大跨度梁结构，在装配式预应力大跨度梁结构的两端和跨中单元，采用防屈曲支撑杆代替腹杆，防屈曲支撑杆不仅能够有效耗能增强梁式结构的大震抗震稳定性，加强抗弯性能，提高抗震性能，还能够优化截面，进一步节约空间，使得装配式预应力大跨度梁结构具有较高的空间灵活性；

本发明的装配式预应力大跨度梁结构，上弦杆、下弦杆和腹杆均采用圆钢管，钢管受理合理，水平和竖直方向的截面惯性矩相等，抗扭转性能良好，抗震性能良好；

本发明的装配式预应力大跨度梁结构，各部件均可通过工厂批量生产，使得现场装配组装操作简单方便，

本发明的装配式预应力大跨度梁结构，通过预应力钢绞线预先给下弦杆施加预压力，来抵抗下弦杆的受拉作用，从而增强优化下弦杆的受力性能。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明的装配式预应力大跨度梁结构的立体结构示意图；

图2是图1所示的装配式预应力大跨度梁结构的主视结构示意图；

图3是图2中a-a截面的结构示意图；

图4是图1所示装配式预应力大跨度梁结构中防屈曲支撑杆的结构示意图；

图5是图4所示的防屈曲支撑杆的截面结构示意图；

图6是图1所示装配式预应力大跨度梁结构中下弦杆的截面结构示意图；

图7是本发明的另一种装配式预应力大跨度梁结构的截面结构示意图。

附图标号说明：

100、桁架梁；

1、第一支杆；

2、第二支杆；

3、连接杆；

4、下弦杆；41、无收缩混凝土；42、预应力钢绞线；

5、腹杆；

6、防屈曲支撑杆；61、套筒；62、混凝土；63、h型钢耗能内芯；

7、组接件；71、连接板；711、连接通孔；72、固定板；

8、耳板；

200、第一桁架支梁；

300、第二桁架支梁。

具体实施方式

为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种装配式预应力大跨度梁结构，其包括桁架梁100，桁架梁100包括上弦杆、下弦杆4和多个组接单元，其中，上弦杆包括平行且间隔设置的第一支杆1和第二支杆2，第一支杆1和第二支杆2均采用横截面为圆形的钢管，钢管受理合理，水平和竖直方向的截面惯性矩相等，抗扭转性能良好，抗震性能良好，第一支杆1通过连接件与第二支杆2相接，通过连接件将第一支杆1与第二支杆2的相对位置固定，使得第一支杆1与第二支杆2始终相互平行；下弦杆4设置于上弦杆的下方并位于第一支杆1与第二支杆2之间，且下弦杆4与上弦杆平行设置，即下弦杆4、第一支杆1和第二支杆2呈空间平行分布，优选的，下弦杆4、第一支杆1和第二支杆2的轴线分别位于正三棱柱的三个侧棱处；各组接单元依次设置于上弦杆与下弦杆4之间，具体的，组接单元包括多个腹杆5，多个腹杆5的下端邻近设置并与下弦杆4铰接，一部分腹杆5的上端与第一支杆1铰接，另一部分腹杆5的上端与第二支杆2铰接，且连接于第一支杆1上的各腹杆5间隔设置，连接于第一支杆1上各腹杆5间隔设置，优选的，组接单元包括四个腹杆5，四个腹杆5两两对称设置，且对称设置的两腹杆5中的一个与第一支杆1交接，另一个与第二支杆2铰接，以使得第一支杆1和第二支杆2的受力均衡。

需要说明的是，组接单元的腹杆5的数量可以根据实际使用需求设置，最好是偶数个，例如6个或者8个，以使得连接于第一支杆1和第二支杆2上的腹杆5数量相同，第一支杆1和第二支杆2的受力均衡。

进一步，如图3所示，腹杆5与下弦杆4之间形成的夹角的角度为60°，即相邻两腹杆5与上弦杆或者下弦杆4围合形成等边三角形，这样的结构，能够有效保证装配式预应力大跨度梁结构的稳定性，当然，腹杆5与下弦杆4之间形成的夹角的角度可以是其他角度，例如30°或者45°，在此不再赘述。

本发明的装配式预应力大跨度梁结构，腹杆5与上弦杆和下弦杆4之间采用铰接，使得装配式预应力大跨度梁结构可现场根据使用需求进行组装，施工方便迅捷，降低了造价，且空间体积小，同时采用铰接节点，能够保证腹杆5轴心不受弯矩作用，结构简单，受力合理，并且绿色施工，维修方便。

在本发明的一种实施方式中，连接于下弦杆4两端以及中间的组接单元的各腹杆5为防屈曲支撑杆6，如图4和图5所示，防屈曲支撑杆6包括套筒61和设置于套筒61内的h型钢耗能内芯63，且在套筒61与h型钢耗能内芯63之间填充有混凝土62，套筒61采用横截面成圆形的钢管制成，h型钢耗能内芯63沿套筒61的轴向延伸，即在装配式预应力大跨度梁结构的两端和跨中单元，采用防屈曲支撑杆6代替腹杆5，防屈曲支撑杆6不仅能够有效耗能增强梁式结构的大震抗震稳定性，加强抗弯性能，提高抗震性能，还能够优化截面，进一步节约空间，使得装配式预应力大跨度梁结构具有较高的空间灵活性。

需要说明的是，可以根据装配式预应力大跨度梁结构的实际使用强度需求，将其他部位的组接单元的各腹杆5替换为防屈曲支撑杆6，但是组接单元需要成对替换并且对称布置。

进一步，为了便于腹杆5或防屈曲支撑杆6与上弦杆及下弦杆4之间的连接，如图1所示，在第一支杆1、第二支杆2和下弦杆4上分别设有多个耳板8，腹杆5的两端和防屈曲支撑杆6的两端均设有能与耳板8铰接的组接件7，通过组接件7与耳板8铰接，使得腹杆5或防屈曲支撑杆6与上弦杆及下弦杆4相接，组接件7与耳板8的设置，使得腹杆5或防屈曲支撑杆6与上弦杆及下弦杆4之间的连接简单方便，从而使得现在组装装配式预应力大跨度梁结构的操作简单方便，省时省力。

进一步，如图1和图4所示，组接件7至少包括两平行且间隔设置的连接板71，连接板71的端部为便于绕耳板8转动的半圆形，耳板8能插设于两连接板71之间，且两连接板71能相对耳板8转动，耳板8上设有耳板通孔(图中未示出)，连接板71上设有与耳板通孔相对应的连接通孔711，通过螺栓(图中未示出)穿过两连接通孔711和耳板通孔与螺母(图中未示出)旋接，连接板71与耳板8相接，其中，螺栓采用高强螺栓，以提高连接处的连接强度。

当然，也可以通过在两连接通孔711和耳板通孔内穿设连接销，连接销与两连接通孔711和耳板通孔过盈配合，以确保连接销不会在使用过程中松脱，从而保证组接件7与耳板8连接的可靠性。

再进一步，由于腹杆5和防屈曲支撑杆6的横截面均呈圆形，使得连接板71与腹杆5或防屈曲支撑杆6之间的接触面较少，不便于进行连接操作，为了便于连接板71与腹杆5或者防屈曲支撑杆6相接，组接件7还包括连接于腹杆5的两端和防屈曲支撑杆6的两端的固定板72，连接板71连接于固定板72上，即连接板71通过固定板72连接于腹杆5或者防屈曲支撑杆6的端面上，具体来说，在腹杆5的两端和套筒61的两端分别焊接固定板72，并将连接板71焊接于固定板72上，这样，既能够增加连接板71与腹杆5或防屈曲支撑杆6之间的接触面积，提高连接的可靠性，又能使得连接板71与腹杆5或者防屈曲支撑杆6之间的连接操作简单方便。

在本发明的一种实施方式中，如图1所示，连接件为多个连接杆3，连接杆3的结构与腹杆5的结构相同，即连接杆3的两端同样设有组接件7，通过组接件7与耳板8相接，连接杆3与第一支杆1和第二支杆2相接，以使得装配式预应力大跨度梁结构的装配操作简单方便，且相邻两连接杆3之间具有大于0°且小于180°的夹角，即相邻两连接杆3之间互不平行设置，以确保第一支杆1与第二支杆2之间的相对位置关系不变，优选的，相邻两连接杆3之间的夹角的角度为60°，即相邻两连接杆3与第一支杆1或第二支杆2围合形成等边三角形，以有效保证连接杆3连接第一支杆1和第二支杆2的稳定性。

需要说明的是，本发明的连接杆3和腹杆5与防屈曲支撑杆6的结构大致相同，不同之处仅在于防屈曲支撑杆6的内部具有埋设有h型钢耗能内芯63的混凝土62。

在本发明的一种实施方式中，如图6所示，由于下弦杆4通常受力较大，为了提高下弦杆4的受力性能，在下弦杆4内填充有无收缩混凝土41，无收缩混凝土41内埋设有至少一根预应力钢绞线42，通过预应力钢绞线42预先给下弦杆4施加预压力，来抵抗下弦杆4的受拉作用，从而增强优化下弦杆4的受力性能；优选的，无收缩混凝土41内埋设有四根预应力钢绞线42，并且在无收缩混凝土41内设置多个间隔且平行设置的衬板(图中未示出)，四根预应力钢绞线42均穿过衬板，通过衬板限制四根预应力钢绞线42的相对位置关系，以确保每根预应力钢绞线42均能对下弦杆4施加预压力。

当然，在实际使用时，可以根据装配式预应力大跨度梁结构的使用强度需求，调整无收缩混凝土41内埋设的预应力钢绞线42的数量，需要说明的是，当使用的数量大于1时，则需要设置衬板，以限制各预应力钢绞线42的相对位置关系。

在本发明的一种实施方式中，如图7所示，第一支杆1上连接有第一桁架支梁200，第二支杆2上连接有第二桁架支梁300，第一桁架支梁200的结构和第二桁架支梁300的结构均与桁架梁100相同，且第一桁架支梁200的第二支杆2与第二桁架支梁300的第二支杆2为同一个，第一桁架支梁200的下弦杆4为桁架梁100的第一支杆1，第二桁架支梁300的下弦杆4为桁架梁100的第二支杆2，以形成一个双层且较大尺寸的装配式预应力大跨度梁结构，当然，装配式预应力大跨度梁结构还可以是三层或者更多层的结构，其连接方式与上述两层相同，在此不再赘述。

综上所述，本发明的装配式预应力大跨度梁结构，腹杆与上弦杆和下弦杆之间采用铰接，使得装配式预应力大跨度梁结构可现场根据使用需求进行工厂预制、现场装配，施工方便迅捷，降低了造价，且空间体积小，同时采用铰接节点，能够保证腹杆轴心不受弯矩作用，受力合理，并且综合应用装配式技术、brb(防屈曲约束支撑)技术和预应力技术，并且优化截面降低用钢量，提高抗震性能，绿色施工，维修方便；

本发明的装配式预应力大跨度梁结构，在装配式预应力大跨度梁结构的两端和跨中单元，采用防屈曲支撑杆代替腹杆，防屈曲支撑杆不仅能够有效耗能增强梁式结构的大震抗震稳定性，加强抗弯性能，提高抗震性能，还能够优化截面，进一步节约空间，使得装配式预应力大跨度梁结构具有较高的空间灵活性；

本发明的装配式预应力大跨度梁结构，上弦杆、下弦杆和腹杆均采用圆钢管，钢管受理合理，水平和竖直方向的截面惯性矩相等，抗扭转性能良好，抗震性能良好；

本发明的装配式预应力大跨度梁结构，各部件均可通过工厂批量生产，使得现场装配组装操作简单方便，

本发明的装配式预应力大跨度梁结构，通过预应力钢绞线预先给下弦杆施加预压力，来抵抗下弦杆的受拉作用，从而增强优化下弦杆的受力性能。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。