带有可施加预应力的铰的自应力结构单元体的制作方法

本实用新型为建筑工程领域。提供一种带有可施加预应力的铰的自应力结构单元体，本实用新型对工程承包，工程预算，设计与施工均有重大影响。

背景技术：

自应力结构单元体这一概念的提出是相对于预应力桁架体系的现有技术，是指不需要在桁架体系中施加预应力的条件下通过某些机构（刚性铰，半刚性铰）可将外部荷载的一部分转化为具有抵抗外力的“自应力”而这一自应力是随外力的增加而增加——这一现象就是我们所需要的“自应力”。

在实际应用中，结构单元体承受荷载，当外部负荷越大，承受的应力也越大。为了提高结构单元体的承载能力，可以在制作结构单元体的时候让其具有一个与承受的应力方向相反的预应力，当结构单元体承受外部负荷时，首先要抵消预应力，然后再承受应力。预设的预应力的大小是有一个限度的。如果能够使得结构单元体在承受外部负荷时，在结构单元体内能够将外部负荷转化成与承受的应力相反的所述自应力，而且该自应力随着外部负荷的增大而增加，将无疑能够大大提高结构单元体的强度和刚度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能够将外部负荷转化成自应力的带有可施加预应力的铰的自应力结构单元体。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种带有可施加预应力的铰的自应力结构单元体，包括结构单元体和铰，

所述结构单元体包括上弦杆、下弦杆和腹杆，每根所述腹杆的两端分别与所述上弦杆和下弦杆固连构成节点，所述节点由所述上弦杆或所述下弦杆和两根所述腹杆构成，在至少部分所述节点处构成的具有预应力的所述铰；

所述铰包括节点板、两个单支和加压心块；

两个所述单支，其中一个所述单支与构成所述节点的所述上弦杆或所述下弦杆通过所述节点板固连，另一个所述单支与一根所述腹杆也通过所述节点板固连，连接所述单支的所述腹杆为c系列腹杆，两个所述单支之间留有一开口，该开口的外端较宽，向内逐渐变窄；所述加压心块设置在两个所述单支之间的所述开口中；

另一根所述腹杆为d系列腹杆，该d系列腹杆与所述加压心块固连。

在上述的技术方案中，自应力结构单元体中的铰不带有预应力。当然，也可以令其带有预应力，即：所述加压心块挤压在两个所述单支之间的所述开口中，使得固连所述单支的所述腹杆和所述上弦杆或所述下弦杆产生预应力。

优选地，该d系列腹杆与所述加压心块固连时，使得所述d系列腹杆的杆中心线与c系列腹杆和所述上弦杆或所述下弦杆的中心线的交点交汇。

优选地，还包括所述预应力的保持结构，以使得铰的预应力得到保持。

优选地，还包括所述加压心块的保持结构，以使得所述加压心块在两个所述单支之间的开口中得到保持而不脱落和/或不错位。

所述加压心块的所述保持结构可以是挡板结构：在两个所述单支与所述加压心块相邻的边缘上的外侧面上固设的挡板，该挡板的外端延伸到所述加压心块的外侧面上，以阻挡住所述加压心块从所述开口的侧面脱出和/或错位。

所述保持结构还可以是：在所述加压心块和所述节点板之间设置的柔性连接结构。

所述柔性连接结构可以是：分别在所述加压心块和所述节点板上设置柔索，在两根该柔索的自由端连接钩子，加压心块柔索钩子与节点板柔索钩子勾连在一起。

最佳方案是，所述保持结构同时包括挡板结构和柔性连接结构。这样，既可以有效防止加压心块从所述开口的上面和左右两个侧面脱出或错位，也可以防止在较大震动下的脱出和错位。

所述的挡板的设置方式是：在加压心块的每一个外侧面设置两个挡板，两个挡板分别固连在相应的单支或半单支上，分别挡住加压心块同一侧面的两侧。在加压心块的一个外侧面不能设置一个整个的挡板，挡板的两侧边分别固连两个相应单支或半单支，而必须设置两个挡板分别挡住加压心块的两侧，只有这样才能保证加压心块与两个单支之间的自由变形度。

所述d系列腹杆与所述加压心块的连接结构是：包括一连接板，所述d系列腹杆与该连接板固连，加压心块也与该连接板固连。

优选地，所述加压心块和所述连接板的连接结构为：所述加压心块沿所述开口的纵向剖分为两半，连接板置于两个半加压心块之间，两半加压心块分别贴靠在所述连接板的两个侧面的板面上，通过焊接使得两半加压心块与所述连接板固为一体，所述d系列腹杆的端部与连接板固结。

优选地，两个所述单支均由成对的两个半单支组成，成对的两个所述半单支相对地设置在所述节点板的两侧面上，两个所述半单支伸出在所述节点板外面形成所述开口的两个端部，合成一体，两个由半单支构成的单支的合成一体的端部形成所述开口，所述加压心块位于在该开口中。

对于设置预应力的本自应力结构单元体，所述预应力的保持结构为：所述单支或半单支与所述节点板的固结结构是焊接结构，每个所述单支或半单支与所述节点板的侧面板面之间有两个固连焊缝，其中一个焊缝为初始焊缝，在所述单支或所述半单支的端部，以使得单支或半单支与节点板初始连接，另一个焊缝为铰固结焊缝，在所述单支或半单支的侧边缘上，构成所述预应力的保持结构。

所述加压心块的与两个所述单支接触的侧面为向内倾斜的斜面。

还包括边立杆，该边立杆的两端分别与所述上弦杆和所述下弦杆相对的端头固连。

所述开口的内端宽30mm，外端宽45mm；和/或。

所述加压心块最窄端宽35mm，最宽端宽45mm，倾斜部分的高度为40mm。

所述结构单元体侧视呈直线型，或是带有坡度的直线型，或是曲线型。

所述铰是刚性铰，或者是半刚性铰，或者是柔性铰。

所述结构单元体的截面为工字型。

由至少两个所述结构单元体组合起来的结构体的截面可以为如下之一：正方形、矩形、梯形、三角形。

由至少两个所述结构单元体组合起来的结构体可以为x-y二维结构，或为x-y-z三维结构。

前述自应力结构单元体可以用以组装具有预应力和自应力特征的大跨度的桁架；或者，

可以用以所述结构单元体组装具有预应力和自应力特征的网架结构；或者，

可以用以所述结构单元体组装具有预应力和自应力特征的网壳结构；或者，

可以用以所述结构单元体组装具有预应力和自应力特征的大型构筑物；或者，

可以用以所述结构单元体组装具有预应力和自应力特征的维护结构物。

本实用新型提供的带有可施加预应力的铰的自应力结构单元体，形成自应力的机理是：

对于在制作过程中施加了预应力的结构单元体，例如一个作为简支梁桁架的结构单元体，下弦杆上的一个节点上承受负荷的拉应力。在结构单元体的制作中，通过加压心块挤进两个单支之间的开口中，对于c系列腹杆和下弦杆施加压力，形成与承受负荷的拉应力相反的预应力。d系列腹杆的一端与加压心块固连，另一端与上弦杆上的相应的节点位置固连。当本结构单元体在使用中，负荷一方面使得节点承受拉应力，另一方面，该负荷通过d系列腹杆传下来，作用到加压心块上，加压心块作用于本桁架的结构单元体，会使得节点上的预应力增大，这一部分增加的预应力即为自应力。

通过上述机理即可知，在本实用新型提供的结构单元体中，就可以在使用中将一部分负荷转化成自应力，而且承受的负荷越大，节点上产生的反抗拉应力的预应力也越大。

如果结构单元体在制作中不施加预应力，也就是加压心块只是设置在两个单支之间的开口上，而不需加压施力。这样的结构单元体在应用中，承受负荷后，加压心块被挤压到所述开口中，对于铰施加所述自应力，在这样的应用中，只通过由负荷产生的自应力抵抗节点上承载的应力。

所述自应力结构单元体的制作方法是：

按照设计要求加工前述的上弦杆、下弦杆和腹杆，腹杆包括c系列腹杆和d系列腹杆，另外，还加工构成所述铰的前述的单支、加压心块和节点板，将前述的上弦杆或下弦杆、腹杆以及前述的节点板和两个单支连接起来；所述加压心块置于两个所述单支之间的开口上，或者，所述加压心块置于两个所述单支之间的开口上并通过对所述加压心块施加压力使得前述的铰产生预应力，并通过所述预应力的保持结构保持该预应力；

将d系列腹杆的一端与所述加压心块固定，另一端与所述下弦杆或上弦杆上相应的节点固连。

制作方法的一个优选方案中，包括如下步骤：

步骤1、按照设计要求加工上弦杆、下弦杆、腹杆和边立杆，另外，还加工构成所述铰的单支、加压心块和节点板；

其中，

所述单支为成对的两个半单支；

所述加压心块与d系列腹杆通过一连接板的连接，所述加压心块剖分为两半，两半加压心块分别贴靠在所述连接板的两个侧面的板面上，通过焊接使得两半加压心块与所述连接板固为一体，d系列腹杆与连接板固结；

步骤2：加工平台；

在平台上设置上弦杆和下弦杆的外边界卡位支座；

在平台上设置垫块，

步骤3：结构单元体的组装；

将所述上弦杆和所述下弦杆安放于卡位支座之内的平台垫块上；

再将结构单元体两端的边立杆与上弦杆和下弦杆焊接定位；

在设定的节点位置上固连节点板，通过节点板固定安装c系列腹杆；

在节点板上安装单支，成对的半单支固定在节点板的两个侧面上，半单支的端部与节点板的板面焊接形成初始焊缝，两个所述半单支伸出在所述节点板外面形成所述开口的两个端部，合成一体，两个相对的合成一体部分的端部之间形成一个外端较宽，向内逐渐变窄的开口；

将加压心块插设在开口中；

设置加压心块的保持结构，以使得所述加压心块在两个所述单支之间的开口中得到保持而不脱落和/或不错位；

连接d系列腹杆：其一端与加压心块固连，其另一端与上弦杆上相应的节点固连。

在前述优选方案的基础上，增加对于铰施加预应力的步骤：

在步骤2中，还包括：

在平台上距离所述上弦杆与所述下弦杆设定距离处设置千斤顶支座，用于设置千斤顶而实施预张拉；

在所述步骤3中，还包括：

将所述加压心块插设在所述开口中，通过在平台上的千斤顶支座上设置的千斤顶牵拉套设在所述加压心块上的钢索，让加压心块挤进所述开口对铰施加预应力；

对于四个半单支与所述节点板板面进行二次焊接，形成预应力的保持结构：铰固结焊缝；

连接d系列腹杆：其一端与所述加压心块固连，其另一端与上弦杆上相应的节点固连，而与上弦杆的固连必须要在施加预应力之后。

所述加压心块的所述保持结构是挡板结构：所述的挡板的设置方法是：在加压心块的每一个外侧面设置两个挡板，两个挡板分别焊接固连在相应的半单支上，该挡板的外端延伸到所述加压心块的外侧面上，分别挡住加压心块同一侧面的两侧；

加压心块保持结构还可以有在所述加压心块和所述节点板之间设置的柔性连接结构，分别在所述加压心块和所述节点板上设置柔索，在两根该柔索的自由端连接钩子，加压心块柔索钩子与节点板柔索钩子勾连在一起。

在步骤1中，所述半单支为槽钢制作，两个相对于所述节点板的所述半单支的构成所述铰的一端，在伸出节点板的两个半单支，在距离顶端100mm的范围内，用钢板封闭该段槽钢的槽口，形成一个连成一体封闭的矩形截面，在单支的该顶端加工出与加压心块倾斜的侧面匹配的切口面，该切口面由钢板封口焊接。

在步骤2中，所述垫块高出平台面10-20cm。

在平台上距离所述上弦与下弦杆200cm-300cm处设置所述千斤顶支座。

通过加压心块对于铰施加预应力时，预应力不小于设计负荷的50%为佳

还加工定位工具，其为一模板，该模板上具有三个边缘，其中两个边缘为单支抵靠边缘，与构成所述节点处具有预应力的“铰”中两个半单支的走向相同，另一个边缘为弦杆抵靠边缘；在步骤3中安装所述半单支时，将该模板靠在所述节点板的一个侧面上，该弦杆抵靠边缘与所述上弦杆或所述下弦杆抵靠，然后将在所述节点板同侧的两个半单支靠着模板的两个单支边缘贴合在节点板的侧面上，然后实施初始焊缝的焊接。

本实用新型的积极效果如下：

自应力结构单元体是在单元体的节间部分设置可传递内力的铰，这个铰就是在承受外力作用时可产生自应力的理想机构。

自应力结构单元体与可施加预应力铰的组合，在于施加预应力的铰与可产生自应力的铰为同一个刚性铰，只是施加预应力在先，在承受荷载时，这个“铰”又可产生自应力，这种组合的目的是在于提高自应力结构单元体的安全度与承载能力，原因是对外力产生的“自应力”是由自应力与预应力叠加组合的结果。

因此，本实用新型在具有自应力特性的同时也具有稳定的预应力，有便于运输和组装的特性。

本实用新型提供的结构单元体适应性广泛，可以将结构单元体组装成较大跨度的桁架，亦可将结构单元体组装成网架、网壳结构。结构单元体侧视可呈直线型，带有坡度的直线型，或是曲线型。其截面可呈现工字型、方型、矩型、梯型、三角型，或是组合型的x-y二维空间，或是呈x-y-z三维空间。具有较好的灵活性，变异性。

本方案实用新型提供的自应力结构单元体亦可组装具有超大空间的构筑物，及维护结构。

大量工程实践表明，当我们对一个桁架体系施加预应力时，钢索的预张拉力会作用于下弦，并使其产生压应力。这一个外力干预，也会促使整个桁架体系产生相应的调整，即桁架的上弦节点有微升及拉应力的出现；以及腹杆应力应变的调整。——这即为桁架自应力的调整，以保持桁架的整体稳定。这个现象表明我们对桁架体系的适度干预，不会破坏桁架整个体系的稳定性。同时也是提高桁架体系承载能力，并节约原材料的重要手段。

本实用新型提供的带有可施加预应力的铰的自应力结构单元体还有一种方案，就是在制作中不给铰不施加预应力，只是在承受荷载时，铰产生自应力。这样的结构单元体，在没有承受负荷时，没有任何改变。

对于上述现象的认识；——我们对自应力结构单元体的合理适度的干预，也必定是提高其承载能力，使下弦杆的截面减小、减轻结构的重量、节约原材料的重要手段。

“带有可施加预应力的铰的自应力结构单元体”功能的实现条件是：①对布置于自应力结构单元体节间的铰进行合理适度的干预以便于获得我们所需要的预加应力。②保证布设于节间的铰在承受外力的全过程能够实现将外力转化为自应力。③铰的加压心块是实现预加应力与自应力关键所在。

下面通过附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1为本实用新型提供的自应力结构单元体用于桁架的结构示意图。

图2为图1中的a部局部放大图，显示在图1所示的桁架中的自应力结构单元体中一个可施加预应力的铰的结构示意图。

图2a为图2中两个半单支与节点板的连接结构示意图。

图2b为图2中节点板两侧的两组每组两个半单支端部合为一体并与其间压入的加压心块以及固定在加压心块中间的连接板的结构示意图，显示出加压心块通过挡板实施保持的保持结构。

图2c为显示图2中加压心块与连接板的满焊结构的示意图。

图3为固连有连接板的加压心块的俯视结构示意图。

图4为图3的结构的主视结构示意图。

图5为加压心块、连接板、d系列腹杆和上连接板的连接结构示意图。

具体实施方式

如图1所示的是本实用新型的带有可施加预应力的铰的自应力结构单元体的一个应用，即作为一个简支梁的桁架结构，包括上弦杆1、下弦杆2和腹杆3，还包括两端的边杆6，边杆6的两端分别于上弦杆1和下弦杆2的两个端头固连。每根腹杆3的两端分别与上弦杆1和下弦杆2固连构成节点，桁架上的节点由上弦杆1或下弦杆2和两根腹杆3构成，在该桁架的下弦杆2上的节点上设置可施加预应力的铰，即图1中的a部。

如图2所示，所述铰包括节点板4、两个单支和加压心块5；

两个单支，其中一个单支7与构成节点的下弦杆2通过节点板4固连，另一个单支8与一根腹杆31也通过节点板4固连，通过节点板4连接下弦杆2的腹杆为c系列腹杆31。两个单支之间留有一开口，该开口的外端较宽，向内逐渐变窄，具体到本实施例，开口的内端宽30mm，外端宽45mm。

前述的单支7和单支8均由成对的两个半单支组成，如图2a所示，成对的两个半单支a相对地设置在节点板4的两侧面上。

在一个实施例中，构成成对单支的两个半单支a为槽钢制作，半单支的构成所述铰的一端，在伸出节点板的两个半单支，在距离顶端100mm的范围内，用钢板封闭该段槽钢的槽口，形成一个连成一体封闭的矩形截面，在单支的该顶端加工出与半加压心块倾斜的侧面匹配的切口面，该切口面由钢板封口焊接。

加压心块5挤压在节点板4同一侧面固连的单支7和单支8之间的所述开口中，使得固连所述单支的c系列腹杆31和下弦杆2产生预应力。加压心块5的与两个单支接触的侧面为向内倾斜的斜面，如图4所示，加压心块5最窄端宽35mm，最宽端宽45mm，倾斜部分的高度为40mm。

如图4所示，为加压心块5的侧视图，对加压心块做截头处理形成斜面，以保证承受压力时的下行空间。加压心块两侧的斜率应与铰中间的两个单支在开口处的切割斜率相一致。

加压心块5压入所述开口，沿着切口面上的封口钢板的板面向下挤压，由此施加预应力。

加压心块5与两个单支之间是没有固定的，为了保证加压心块在实际应用中不错位、不脱落，需要设置挡板b，如图2b所示，在单支6和单支7与加压心块5相邻的边缘上的两个侧面上固设的挡板b，挡板b的外端延伸到半加压心块5a的外侧面上，以阻挡住所述加压心块从所述开口的侧面脱出和/或错位。挡板b在加压心块的一个外侧面设置两个挡板，分别挡住加压心块的两侧，以保证加压心块与两个单支之间的自由变形度。不能在加压心块的一个侧面上设置一块整挡板同时遮住整个加压心块，因为如果那样的话，就会影响预应力的施加。

为了避免加压心块的脱出和错位，前述的挡板可以较好地防止比较小的振动，但是如果遇到例如地震等巨大的振动，还是不够的。为此，在加压心块5和节点板4之间再设置一柔性连接结构。所述柔性连接结构可以是，在加压心块5上设置一柔索（图中未示出），该柔索的自由端连接一钩子，在节点板4上也设置一柔索（图中未示出），该柔索端部也设置一钩子，加压心块5上柔索的钩子与节点板柔索上的钩子勾连在一起。

如图1、图2图2c和图5所示，在节点上的另一腹杆，即d系列腹杆32与加压心块的连接结构是：包括一连接板d，所述d系列腹杆的端部与连接板d固连，连接板d与加压心块5也固连。加压心块5与连接板d通过焊接连接，采用满焊方式连接（如图2c所示）。

为了很好地保持预应力，半单支a与节点板4的固结结构是焊接结构。如图2所示，每个半单支a与所述节点板之间有两个固连焊缝，其中一个焊缝为初始焊缝，在所述单支或所述半单支的端部，以使得单支或半单支与节点板初始连接，另一个焊缝为铰固结焊缝，在所述单支或半单支的侧边缘上，构成所述预应力的保持结构。

本实施例中的结构单元体侧视呈直线型。也可以是带有坡度的直线型，或是曲线型；由至少两个所述结构单元体组合起来的结构体为x-y二维结构，或为x-y-z三维结构。本结构单元体，除了前述实施例中用于桥梁等简支梁的桁架之外，还可以有多种应用，例如用以组装具有预应力和自应力特征的大跨度的桁架；用以所述结构单元体组装具有预应力和自应力特征的网架结构；用以所述结构单元体组装具有预应力和自应力特征的网壳结构；用以所述结构单元体组装具有预应力和自应力特征的大型构筑物；用以所述结构单元体组装具有预应力和自应力特征的维护结构物。

一个关键问题是，先将已实施加压心块与d系列腹杆做一体化设计的加压心块准确的安放于“铰”准确位置，在对铰实施预加压力之后，必须完成斜腹杆与上弦b节点板的连接（焊接），之后才可以松解对加压心块的预压应力。加压心块与铰不能实施固结。

如图2b和图3所示，为保证加压心块与和d系列腹杆32连接的连接板d的牢固连接能承受预加压力并能承受外部荷载，对铰的施压，所以将加压心块平分两部分，再将两个部分夹持在连接板d的两个侧面上，加压心块5的两个部分均与连接板d的侧面采取围焊的加强焊缝。

如图5所示，d系列腹杆32与加压心块及上弦处1的b系列节点板的连接，在d系列腹杆32的上端也焊接一个上节点板d1，上节点板d1再于上弦杆1焊接。

上述自应力结构单元体的制作方法如下：

总体要求：1、采用工厂式标准化生产建立统一的加工平台；2、加工制作过程严格按工序流程组织实施，防止在制作过程中发生失稳变形。

具体制作过程加工：

步骤1：结构单元体的上弦杆1、下弦杆2、腹杆及边立杆6均在加工厂内完成，“铰”的加工要求两个半单支a以5号槽钢制作，在铰的顶端的100mm范围内应将槽钢封闭焊接成矩形。要求对铰顶端半单支a的切口准确并以钢板封口焊接，两个单支组合后，铰的下缘宽30mm，上缘宽45mm。开口处的斜率可视不同的设计要求而定，为保证铰的夹角与定位准确，还可以制作一个定位工具，其为一模板，该模板应以1:1铰的放大模板作为定位工具，在组装桁架时，通过定位工具可以使得单支7和单支8构成的铰准确定位，随后，应以初始焊缝e将半单支a固定焊牢在节点板4上，应保证对铰施加预应力时不移位，必要时可增加高强螺栓定位。

步骤2：在加工厂的室外建结构单元体加工平台，应优先选用钢制平台，平台上设有上弦杆1、下弦杆2的外边界卡位，兼做对“铰”施加预应力时抵抗位移的支座。抵抗支座的位移靠设在支座后面8个千斤顶来实现。在下弦杆2之外的200cm-300cm处，为固结“铰”的预应力状态预留操作空间，在该空间设置千斤顶实施预张拉的支座。

步骤3：结构单元体的杆件组装

（1）先将上弦杆1下弦杆2安放于卡位之内的平台垫块上，高于平台面10cm-20cm，这是为了方便对铰的固结，再将结构单元体两端的边立杆6与上弦杆1和下弦杆2做定位，加强焊接之后安装c系列腹杆c1、c2、c3及c＇1、c＇2、c＇3。此时结构单元体呈弱稳定体系。

严格控制“铰”的位置（轴线偏移小于0.5mm），严格控制“铰”的单支与弦杆、腹杆的夹角。可以通过定位工具实现角度的严控。

接着制作铰：

在节点板4上安装单支，成对的半单支a固定在节点板4的两个侧面上，半单支a的端部与节点板焊接形成初始焊缝e，在节点板4上的单支7和单支8之间留有外端较宽，向内逐渐变窄的开口；开口的下缘宽30mm，上缘宽45mm。视不同的设计要求而定，为保证铰的夹角与定位准确，应以1:1铰的放大模板作为定位工具（图中未示出），其为一模板，该模板上具有三个边缘，其中的两个边缘与构成节点处具有预应力的“铰”中两个半单支a的走向相同，另一个边缘为弦杆抵靠边缘；在安装半单支a时，将该模板靠在节点板4的一个侧面上，该弦杆抵靠边缘与所述上弦杆或所述下弦杆抵靠，然后将两个半单支a靠着模板的两个单支边缘贴合在节点板4的侧面上，然后实施初始焊缝e的焊接。通过使用定位工具，就可以确保铰中各个半单支a准确定位。之后就应以初始焊缝e将半单支a固定焊牢在节点板4上初始焊缝e应保证对铰施加预应力时不移位，必要时，除了初始焊缝e之外，还可增加螺栓进行定位。

（2）对下弦处的节点a1、a＇1的“铰”施加预应力，并给以固结；

先在铰的两个单支之间放入加压心块，如图2所示。加压心块5插设在开口中，通过在平台上的千斤顶支座上设置的千斤顶牵拉套设在两个半加压心块上的钢索，让加压心块5挤进所述开口对铰施加预应力。为了让钢索能够在加压心块上稳定，如图3所示，在加压心块5上设置张拉钢索的卡位g。当然，也可以使用其他任何方法对加压心块施加压力。

张拉钢索通过对加压心块的施压并将压力传递至铰。当千斤顶张拉达到设计数值时，应立即对铰进行固结。但是加压心块与铰之间绝对不能固结。

对节点施加预应力，通常是从结构单元体的中间的节点开始，如图1所示，对下弦处的a1、a＇1的“铰”施加预应力，并通过在所述单支或半单支的侧边缘上与节点板4固连的铰固结焊缝e1给以固结之后安装d系列斜腹杆d＇1，b1节点与a＇1节点连接，之后对位于上弦节点b1处的“铰”施加预应力并给以固结。固结的方式是，在半单支a与节点板4之间设置焊缝f（如图2所示）。

之后安装d系列腹杆d1和d＇1，即是d1、d＇1腹杆连接板d与加压心块5连接。此时结构单元体的稳定性得以加强，可以依次对节点处的a2和a＇2及a3和a＇3处的“铰”依次顺序施加预应力并对铰实施固结，之后再安装d2与d＇2，d3与d＇3的腹杆，分别位于a2与b2的连接及a＇2与b＇2的连接，位于a3与b3的连接及a＇3与b＇3的连接。至此一个稳定的具有预应力特征的自应力结构单元体加工制作完成。

对“铰”施加预应力与固结

加压心块与d系列腹杆做一体化连接，d系列腹杆32，其一端与两个半加压心块固连，其另一端通过焊接的上节点板d1与上弦杆2上相应的节点固连，而与上弦杆1的固连必须要在施加预应力之后。

通过加压心块对于铰施加预应力时，预应力的大小是由设计者自定，优选预应力不小于设计负荷的50%为佳，这样可以更加安全。

斜腹杆d和d＇系列与上弦b和b＇的连接必须紧随“铰”的施压结束之后立即完成并随之松解对铰的预压应力。

至此一个带有可施加预应力“铰”的自应力结构单元体制作完成。

对结构单元体的“铰”施压的千斤顶，在铰固结后应立即松解预压应力，并逐一撤除上弦杆1与下弦杆2的卡位上与千斤顶连接的钢索，之后即可将自应力结构单元体运出加工平台。

作为不施加预应力的结构单元体，结构与前述结构单元体基本相同，只是加压心块在制作中不用施加压力挤压到单支形成的开口中，在加工平台上也就无需设置用于施加预应力的相关设施。

本实用新型改变了以往的思维模式，将可产生自应力并可施加预应力的“铰”布设于自应力结构单元体的节间，从而使自应力结构单元体既能保有预应力又具有自应力特征，例如作为桥梁或建筑横梁的本自应力结构单元体，当桥上走车或房屋顶面落雪时，负荷变化，而有变化的负荷通过“铰”使得节点上的反抗负荷的自应力也随之变化，在预设了预应力后，负荷先抵消该预应力，再多的负荷则有结构单元体承受，或者预应力与自应力同时承受有外力产生的负荷。而本实用新型提供的自应力结构单元体，在承受负荷时，还能产生反抗负荷的自应力，这样无疑可以提升结构单元体的承载能力。因此，为实现网架网壳结构的预应力化创造了条件，更有利于推行标准化。