一种基于预应力的罩棚单榀结构的制作方法

本实用新型涉及建筑结构技术领域，尤其涉及一种基于预应力的罩棚单榀结构。

背景技术：

罩棚单榀结构实则上是一种桁架结构。单榀结构在其自重和竖向外载的作用下会产生较大挠度，因此其跨度受到限制。桁架在施加预应力的情况下能够有效地形成张弦桁架结构。即：在预应力的作用下，桁架产生向上的反拱的预应力效应，能够有效地减小由与反拱方向相反的自重和竖向载荷产生的大挠度。

例如，公开号为cn203361327u的中国专利公开的一种带可调撑杆的弦支门式钢架结构。其由主体结构和弦支部分及撑杆部分三部分组成，该主体结构包括变截面h型钢柱和变截面h型钢梁；弦支部分采用钢拉杆，钢拉杆与主体结构和撑杆部分之间采用耳板连接；撑杆部分由上段钢管、下端钢管、加劲肋、连接板、封头板、上段开洞连接板、高强螺栓、套筒、下端开洞连接板和封管组成；上段钢管上段与主体结构梁用带加劲肋的连接板焊接，下段钢管下端焊接有两个耳板，耳板与弦支部分的钢拉杆连接，下段钢管下段焊接封头板，在现有门式钢架结构基础上，增加调节撑杆和拉杆，通过施加预应力减小跨中挠度和柱头弯矩，提高结构的承载力，增加结构刚度，使得整个工程用钢量降低、并且通过调节撑杆进行拉杆的张拉施工，简单便捷。

不过，该钢架结构至少存在如下的不足：首先其调节撑杆设置于跨中部位，其在减小跨中挠度的同时，会受到来自于主体结构的竖向载荷，而使得该调节撑杆容易失稳。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

技术实现要素：

针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种基于预应力的罩棚单榀结构，包括罩棚弦梁和罩棚立柱，所述罩棚弦梁和所述罩棚立柱彼此连接，所述单榀结构包括至少一条拉索，所述至少一条拉索的两端分别与位于所述单榀结构的重垂线两侧的用于张紧所述拉索的锚具连接，其中，所述锚具连接于所述罩棚弦梁，以使得所述拉索能够在所述锚具将所述拉索张紧的情况下以对所述罩棚弦梁施加预应力的方式通过所述锚具与所述罩棚弦梁间接连接。

根据一种优选的实施方式，所述锚具包括与所述罩棚弦梁固接的锚板，所述锚板具有用于连接锚具夹片的锚孔，其中，所述锚具夹片的内表面具有能够张紧所述拉索的螺孔。

根据一种优选的实施方式，所述锚孔上具有第一锥形齿，所述锚具夹片的外表面具有与所述第一锥形齿相互契合的第二锥形齿。

根据一种优选的实施方式，所述罩棚弦梁包括第一弦梁和第二弦梁，其中，所述第一弦梁和所述第二弦梁之间的间隙宽度在从所述罩棚弦梁的最低点到所述罩棚弦梁的最高点的方向上由大变小。

根据一种优选的实施方式，所述罩棚弦梁包括若干个通过连接节点连接的以使得所述罩棚弦梁内凹的弦梁单元。

根据一种优选的实施方式，所述连接节点中的至少一个设置于所述罩棚弦梁的最高点。

根据一种优选的实施方式，位于所述最高点一侧的罩棚弦梁的坡度和位于所述最高点另一侧的罩棚弦梁的坡度能够是不同的。

根据一种优选的实施方式，所述罩棚立柱的根部设置有连接板，所述连接板具有与地脚螺栓匹配的螺纹孔。

根据一种优选的实施方式，所述罩棚立柱的宽度在从所述根部到所述罩棚立柱的端部的方向上由小变大。

本实用新型还公开了一种基于预应力的罩棚单榀结构，包括罩棚弦梁和罩棚立柱，所述罩棚弦梁和所述罩棚立柱彼此连接。所述单榀结构包括至少两条并行设置的拉索，所述拉索中的至少一条的两端分别与位于所述单榀结构的几何中心线和/或重垂线两侧的用于张紧所述拉索的锚具连接，其中，所述锚具连接于所述罩棚弦梁。

根据一种优选的实施方式，本实用新型还公开一种用于对罩棚单榀结构施加预应力的锚具，其固接于所述罩棚单榀结构的罩棚弦梁上，所述锚具至少有两个，所述至少两个锚具分别固接在所述单榀结构的重垂线两侧的所述罩棚弦梁上，其中，所述锚具具有张紧拉索的螺孔，以使得所述拉索能够在所述锚具将所述拉索张紧的情况下以对所述罩棚弦梁施加预应力的方式通过所述锚具与所述罩棚弦梁间接连接。

相比较于现有技术，本实用新型至少还具有如下的优势：锚具的作用原理与现有技术中的调节支撑结构均是用于张紧拉索，但是锚具设置在罩棚单榀结构重垂线的两侧，而不用在罩棚单品的跨中设置张紧拉索的调节支撑结构，能够减小跨中的挠度。

附图说明

图1是本实用新型提供的单榀结构的一种优选结构示意图；

图2是本实用新型提供的单榀结构的一种优选的锚具；和

图3是本实用新型提供的单榀结构的一种优选的锚具夹片。

附图标记列表

1：罩棚弦梁pt：最高点

2：罩棚立柱pl：最低点

3：拉索w：间隙宽度

4：锚具4a：锚板

1a：第一弦梁4b：锚具夹片

1b：第二弦梁4a-1：锚孔

4b-1：螺孔lg：重垂线

具体实施方式

下面结合附图1-3进行详细说明。

实施例1

根据图1所示，本实施例提供一种基于预应力的罩棚单榀结构。

如图1所示，该罩棚单榀结构，包括罩棚弦梁1和罩棚立柱2。罩棚弦梁1和罩棚立柱2彼此连接，优选地，罩棚弦梁1和罩棚立柱2焊接。

本实用新型相比较于现有技术而言，其施加预应力的结构具有如下的区别：该单榀结构包括至少一条拉索3。例如，如图1所示，该单榀结构包括一条拉索3。拉索3的两端分别连接在两个锚具4上。锚具4连接于罩棚弦梁1。例如，锚具4可以焊接在罩棚弦梁1。锚具4用于张紧拉索3向单榀结构施加预应力，由于锚具4是固定在罩棚弦梁上的，从而基于预应力的反作用力使得该单榀结构形成反拱效应。两个锚具4分别位于单榀结构的重垂线lg两侧，如图1所示。如图1所示，重垂线lg是的一条竖直穿过该单榀结构重心的线。按照这种方式，本实用新型至少具有如下的优势：1、锚具4的作用原理与现有技术中的调节支撑结构均是用于张紧拉索3，但是锚具4设置在罩棚单榀结构重垂线lg的两侧，而不用在罩棚单品的跨中设置张紧拉索3的调节支撑结构，能够减小跨中的挠度；2、张紧拉索3形成的预应力的方向与两个锚具4的相对位置是有关系的，因此，两个锚具4的几何中心的连线可以与罩棚弦梁1的两端部的连线并行，以使得产生的预应力能够与重力方向相反，从而产生更利于罩棚单榀结构稳定的反拱效应。

优选地，拉索3为钢绞线。钢绞线可以为西鲁型，也可以是瓦林吞型。在对其预紧时，其预紧力可达177kn。

优选地，如图2所示，锚具4包括与罩棚弦梁1固接的锚板4a。例如，锚板4a焊接在罩棚弦梁1。锚板4a具有用于连接锚具夹片4b的锚孔4a-1。如图3所示，锚具夹片4b的内表面具有能够张紧拉索的螺孔4b-1。优选地，螺孔4b-1的牙形截面为三角形，其螺纹的牙顶角优选为80°。牙顶角朝向锚具夹片的小径端的侧面为楔形面，朝向锚具夹片的大径端的侧面为倒齿面。优选地，螺孔4b-1对拉索3的夹持长度需要大于拉索3直径的2.5倍，主要是为了产生较大的预应力。

优选地，锚孔4a-1上具有第一锥形齿。锚具夹片4b的外表面具有与第一锥形齿相互契合的第二锥形齿。锥形齿便于锚板4a和锚具夹片4b之间的咬合连接。第一锥形齿的锥角优选比第二锥形齿的锥角小20分，主要是为了保证在施加了预应力后，保证锚板4a和锚具夹片4b之间具有良好的咬合力。通过调节锚具夹片4b在锚孔4a-1中的位置，能够调节拉索3产生的预应力的大小。

优选地，锚具夹片4b与拉索3之间的当量摩擦角大于(锚片锥形角+锚具夹片与锚板锚孔的当量摩擦角)之和，这主要是为了保证锚具夹片具有自锁形，在长时间内保证锚具4对拉索3形成的预应力。优选地，锚具夹片表面硬度至少为hrc60。

优选地，罩棚弦梁1包括第一弦梁1a和第二弦梁1b。第一弦梁1a和第二弦梁1b是一体成型的钢架结构。第一弦梁1a和第二弦梁1b之间的间隙宽度w在从罩棚弦梁1的最低点pl到罩棚弦梁1的最高点pt的方向上由大变小。按照这种方式形成的罩棚弦梁1具有如下优势：1、罩棚弦连1的中部自重载荷小，能够减小因自重产生的挠度；2、罩棚弦连1在力学上可以抽象为悬臂梁，其端部受剪，需要有较大的横截面承受剪力，因此，罩棚弦梁两端的横截面大于中部的横截面。

优选地，罩棚弦梁1包括若干个通过连接节点5连接的以使得罩棚弦梁1内凹的弦梁单元。每一个弦梁单元都具有第一弦梁1a和第二弦梁1b。优选地，连接节点5可以是高强度螺栓。弦梁单元的两端设置有连接板，连接板上设置有用于与高强度螺栓连接的螺栓孔。

优选地，如图1所示，连接节点5中的至少一个设置于罩棚弦梁1的最高点pt。最高点pt是具有较大挠度甚至挠度的地方，也是该罩棚单榀结构最容易失效的部位。因此，在最高点pt设置有连接节点5，用于加强第一弦梁1a和第二弦梁1b的连接强度。

优选地，位于最高点pt一侧的罩棚弦梁1的坡度和位于最高点pt另一侧的罩棚弦梁1的坡度能够是不同的。罩棚一般用于大型的工厂和体育场等场合，受地理空间的影响，罩棚往往是不对称的，因此，最高点pt两侧的罩棚弦梁1的坡度是可以不同的。坡度的不同是与弦梁单元的内弯程度相关，本领域的技术人员可以在弦梁单元成型的时候按照实际需求设置。

优选地，罩棚立柱2的根部设置有连接板。连接板具有与地脚螺栓匹配的螺纹孔。连接板可以与罩棚立柱2的根部焊接。

优选地，罩棚立柱2的宽度在从根部到罩棚立柱2的端部的方向上由小变大。例如，罩棚立柱2可以是变截面钢材，例如变截面h型钢。优选地，罩棚立柱2还可以采用等截面的钢材，例如等截面h型钢。

实施例2

实施例可以是对实施例1的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

本实施例提供一种用于对罩棚单榀结构施加预应力的锚具，其固接于罩棚单榀结构的罩棚弦梁1上。锚具4至少有两个。至少两个锚具4分别固接在单榀结构的重垂线lg两侧的罩棚弦梁1上。其中，锚具4具有张紧拉索3的螺孔4b-1。拉索3能够在锚具4将拉索3张紧的情况下以对罩棚弦梁1施加预应力的方式通过锚具4与罩棚弦梁1间接连接。锚具4设置在罩棚单榀结构重垂线lg的两侧，而不用在罩棚单品的跨中设置张紧拉索3的调节支撑结构，能够减小跨中的挠度。

实施例3

实施例可以是对实施例1、2的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

该罩棚单榀结构有两条及两条以上的并行设置的拉索3。由于图1是正视图，拉索3是并行状态的，其余拉索会被最前面的拉索遮挡，故此在附图中没有出现多根拉索。每一条拉索3均配置有两个位于所述单榀结构的重垂线lg两侧的锚具4。

罩棚单榀结构设置两条及两条以上并行的拉索3主要是为了考虑到罩棚单榀结构受到的是面载荷，能够有有效地减小由面载荷形成的挠度。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。