專利名稱：一種適用于張弦桁架雙索張拉的鑄鋼節點的制作方法
技術領域：
本發明涉及預應力張拉的鑄鋼節點，尤其涉及一種適用于張弦桁架雙索張 拉的鑄鋼節點。
背景技術：
張弦桁架結構是我國大跨度建筑結構中新興的一種結構形式，是近十余年 發展起來的一種大跨度預應力空間結構體系，這種結構由三類基本構件組成， 即可以承受壓力的上弦剛性構件、下弦的高強度拉索以及連接兩者的撐桿。該 結構的基本受力特性是通過張拉下弦高強度拉索使得撐桿產生向上的分力，導 致上弦桁架產生與外荷載作用下相反的內力的變位，從而降低上弦構件的內力 減小結構的變形。從結構受力特點來看，由于張弦桁架結構的下弦采用高強度 拉索，其不僅可以承受結構在荷載作用下的拉力，而且可以適當的對結構施加 預應力以改善結構的受力性能，從而提高結構的跨越能力。目前主要在大型公 共和工業建筑中使用，例如機場，展覽館，火車站等等。
張弦桁架結構由其特殊的組成構件，可以將其主要連接節點分為支座節 點、撐桿與下弦拉索節點以及撐桿與上弦構件節點。拉索的預應力一般施加在 支座節點上，但對于一些拉索與支座不相連的張弦桁架結構，便使用到本發明 所涉及的鑄鋼節點。近年來鑄鋼節點在國內外鋼結構建筑中的應用日益普及， 建筑設計師在鋼結構設計中也都希望采用鑄鋼節點，以充分表達自己的建筑思 想，設計出有鮮明特色的標志性建筑。與此同時由于張弦桁架是自平衡體系， 所以在使用時要進行高強度拉索的預應力張拉，這一特點也對索的張拉端與固 定端提出了更高的要求。對于跨度較大的張弦桁架結構，由于張拉節點處受力 大，桿件多，構造復雜，因此較多地采用鑄鋼節點以保證節點的空間角度和尺 寸的精度，免去了相貫線切割和復雜的焊接工序，也避免產生復雜的焊接溫度 應力。同時由于鑄鋼節點的剛度大，在對索進行張拉時能有效的減小變形，避 免預應力的大量損失。
目前，大跨度單根拉索的張弦桁架鑄鋼節點已經得到廣泛應用，并經受了 實際工程的檢驗，例如廣州國際會展中心以及上海浦東國際機場的張弦梁結構 中均采用了單根拉索的鑄鋼節點。而實際工程中對空間尺寸以及張拉端要求更 高的雙索張弦桁架的鑄鋼節點，則應用很少。因此對適用于雙索張拉的鑄鋼節 點進行設計有著重大意義。發明內容本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種適用于張弦桁架雙索張拉 的鑄鋼節點。它包括主桁架腹桿、主桁架下弦桿、雙拉索、柱帽桿、鑄鋼節點、墊板、錨環、張拉端，鑄鋼節點的形狀是由一個圓臺的下面被球面所切，所切的部份球面再被平面所切而形成的，鑄鋼節點的圓臺上面和圓臺的所切的部份球面上分別設有主桁架下弦桿，兩主桁架下弦桿的軸線與圓臺的軸心線重合，鑄鋼節點的圓臺側面設有多個主桁架腹桿，鑄鋼節點的所切的部份球面上還設有柱帽桿，鑄鋼節點的圓臺的所切部份球面的再切平面上設有墊板，墊板上有兩個錨環，在兩個錨環上分別設有張拉端，兩張拉端內固定有雙拉索，并分別從圓臺側面穿出。本發明由于用各種實體切割而成，該鑄鋼節點的各個面與線均保持圓滑狀態，因此有效的避免了應力集中問題。由于雙索中張拉預應力的要求，鑄鋼節點的尺寸會較大，這樣剛度提高，變形減小，降低了預應力的損失。同時該鑄鋼件能保證與其連接的索、腹桿、下弦桿以及柱帽桿的桿件軸線能交于一點，使腹桿、下弦桿基本上保持軸向受力而不會承受較大的彎矩，受力較為合理。 鑄鋼節點與其相連的桿件是通過焊接進行連接的，因此連接方便。
下面結合附圖對本發明作詳細說明圖1是張弦桁架結構雙索鑄鋼節點效果圖；圖2是張弦桁架結構雙索鑄鋼節點平面、立面圖；圖3 (a) (d)是張弦桁架結構雙索鑄鋼節點安裝流程圖；圖4是張弦桁架結構雙索鑄鋼節點位置示意圖；圖中主桁架腹桿l、主桁架下弦桿2、雙拉索3、柱帽桿4、鑄鋼節點5、 墊板6、錨環7、張拉端8。
具體實施方式
適用于張弦桁架結構的雙索張拉的鑄鋼節點包括主桁架腹桿1、主桁架下弦 桿2、雙拉索3、柱帽桿4、鑄鋼節點5、墊板6、錨環7、張拉端8，鑄鋼節點 5的形狀是由一個圓臺的下面被球面所切，所切的部份球面再被平面所切而形成 的，鑄鋼節點5的圓臺上面和圓臺的所切的部份球面上分別設有主桁架下弦桿2， 兩主桁架下弦桿2的軸線與圓臺的軸心線重合，鑄鋼節點5的圓臺側面設有多 個主桁架腹桿1，鑄鋼節點5的所切的部份球面上還設有柱帽桿4，鑄鋼節點5 的圓臺的所切部份球面的再切平面上設有墊板6，墊板6上有兩個錨環7，在兩個錨環7上分別設有張拉端8，兩張拉端8內固定有雙拉索3，并分別從圓臺側 面穿出。
在雙索張拉的張弦桁架中，設計一種適用于雙索的鑄鋼節點，滿足預應力 張拉水平的同時連接主桁架腹桿、下弦桿、雙拉索以及柱帽桿，使雙索張拉時 能保持一致并且與桁架結構能夠協同工作。
本發明是為了提高張拉節點空間角度和尺寸的精度，同時免去相貫線切割 和復雜的焊接工序，避免產生復雜的焊接溫度應力，增加節點的剛度并減小預 應力損失，進而維持結構的受力性能，保證雙索與桁架的協同工作，真正做到 張弦桁架中雙索的安全、準確張拉。
本發明在實際應用時應首先根據設計需要確定張弦桁架結構中雙索的截 面。由于張弦桁架結構的預應力特性，對拉索的要求較高，在選擇時要充分考 慮結構整體的因素，同時應該采用索的常用截面型號以使其能夠標準化生產。 在確定拉索的型號后，就可以査得張拉端與錨固端的錨頭尺寸，以此作為鑄鋼 節點的設計條件。由于鑄鋼節點與主桁架焊接之后才進行拉索的預應力張拉， 因此鑄鋼節點的開孔大小要使索的張拉端以及錨固端能夠自由穿過。在索進行 預應力張拉時，對張拉端有最小空間的限制來放置張拉機械，因此雙索的張拉 端間距要足夠，以使雙索能夠同時張拉。
2、實現措施及安裝流程
本發明主要應用于張弦桁架結構中雙索張拉時雙索張拉的鑄鋼節點，考慮 到其功能實現的需要，其相應的實現措施與安裝流程有
1) 根據張弦桁架的主桁架腹桿、下弦桿、支座處柱帽桿以及雙索的截面來 確定鑄鋼節點的大小，并在除雙索的其余相接觸的桿方向做一段實心鑄鋼件， 以便與其他桿件相連。并保證所有桿件相交于一點，以避免偏心引起的不利受
力狀態，原始鑄鋼件如圖3 (a)所示；
2) 將鑄鋼件與下弦桿焊接，用以固定鑄鋼節點，如圖3 (b)所示。
3) 將鑄鋼件與主桁架腹桿相焊接，將鑄鋼節點與張弦桁架結合，如圖3 (c) 所示。
4) 將鑄鋼件與柱帽桿相焊接，將鑄鋼節點與支撐相結合，如圖3 (d)所示。
5) 將雙索的端部從下往上穿過鑄鋼件，并穿過墊板，至此鑄鋼件已經與張 弦桁架完全結合，之后在張拉端對雙索進行預應力張拉。
6) 各桿件的中心線要嚴格定位，以避免制造誤差；
7) 鑄鋼節點中索穿過的部分要留有足夠大的空間，以使帶有錨固端的雙索能夠穿過，同時減小用鋼量；8) 墊板要具有足夠的尺寸，以保證雙索在張拉狀態及工作狀態下能保持足 夠的強度，同時為雙索的張拉提供足夠的空間；9) 與鑄鋼節點相連的各桿件進行下料時，要充分考慮鑄鋼節點的大小。
權利要求
1.一種適用于張弦桁架結構的雙索張拉的鑄鋼節點，其特征在于包括主桁架腹桿(1)、主桁架下弦桿(2)、雙拉索(3)、柱帽桿(4)、鑄鋼節點(5)、墊板(6)、錨環(7)、張拉端(8)，鑄鋼節點5的形狀是由一個圓臺的下面被球面所切，所切的部份球面再被平面所切而形成的，鑄鋼節點5的圓臺上面和圓臺的所切的部份球面上分別設有主桁架下弦桿2，兩主桁架下弦桿2的軸線與圓臺的軸心線重合，鑄鋼節點5的圓臺側面設有多個主桁架腹桿1，鑄鋼節點5的所切的部份球面上還設有柱帽桿4，鑄鋼節點5的圓臺的所切部份球面的再切平面上設有墊板6，墊板6上有兩個錨環7，在兩個錨環7上分別設有張拉端8，兩張拉端8內固定有雙拉索3，并分別從圓臺側面穿出。
全文摘要
本發明公開了一種適用于張弦桁架雙索張拉的鑄鋼節點。它包括主桁架腹桿、主桁架下弦桿、雙拉索、柱帽桿、鑄鋼節點、墊板、錨環、張拉端，鑄鋼節點是由一個圓臺的下面被球面所切，所切的部份球面再被平面所切而形成，其圓臺上面和圓臺的所切的部份球面上分別設有主桁架下弦桿，并保持軸線與圓臺的軸心線重合，鑄鋼節點的圓臺側面設有多個主桁架腹桿，鑄鋼節點的所切的部份球面上還設有柱帽桿，鑄鋼節點的圓臺的所切部份球面的再切平面上設有墊板，墊板上有兩個錨環，在兩個錨環上分別設有張拉端，兩張拉端內固定有雙拉索，并分別從圓臺側面穿出。本發明的各個面與線均保持圓滑狀態，有效的避免了應力集中問題。剛度大，變形小，預應力損失小。
文檔編號E04B1/38GK101319519SQ20081006367
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月24日 優先權日2008年6月24日
發明者彥 張, 林炎飛, 羅堯治 申請人:浙江大學;廣廈建設集團有限責任公司