專利名稱：一種新型落地索拱結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型落地索拱結構，屬于建筑結構領域中的大跨預應力平面 鋼結構體系。
背景技術：
傳統的落地鋼拱結構存在以下缺點由于其強度、剛度以及穩定性必須滿足相關 規范要求，其橫截面相對較大，不僅導致用鋼量偏高，無法獲得較為理想的經濟效益，更為 重要的是外觀顯得臃腫笨重，妨礙了輕巧通透等建筑效果的表達。
發明內容本實用新型的目的在于克服傳統鋼拱結構由于橫截面偏大導致鋼材用量較大以 及建筑效果較差的缺點，提出一種新型落地索拱結構。本實用新型采用的技術方案新型落地索拱結構包括上部鋼拱、下部鋼索和中部腹桿。上部鋼拱和下部鋼索的 整體形狀為圓弧形或其他向上形成波峰的曲線，上部鋼拱的矢跨比為0. 2 0. 5，上部鋼拱 和下部鋼索之間設有若干組中部腹桿，每組腹桿由1 6根桿件組成，其中每根桿件一端分 別連于上部鋼拱，另一端與本組中其他桿件匯交連接于下部鋼索上一點，下部鋼索的兩端 與上部鋼拱的兩端或最外側中部腹桿的匯交點相連。所述的上部鋼拱為實腹式或格構式鋼構件；下部鋼索為鋼絲索、鋼絞線或鋼棒； 中部腹桿為圓鋼管或其他截面形狀的鋼管，中部腹桿承受拉力和壓力，與上部鋼拱和下部 鋼索的連接為鉸接。與傳統的鋼拱結構相比，本實用新型的優點是1)受力性能優越，經濟效益較好。在矢跨比為0.2 0.5的范圍內，落地鋼拱結構 主要承受彎矩和壓力，且以彎矩為主，若僅由鋼拱本身來承擔內力，勢必造成鋼拱截面較大 的缺點。而對于本實用新型的落地索拱結構，下部拉索各段可以施加不同的預應力，將上部 鋼拱相對較大的正彎矩(截面下部受拉彎矩)轉化為上部鋼拱的壓力和下部鋼索的拉力， 從而大大降低了上部鋼拱的彎矩，而由此對上部鋼拱壓力增大的幅度并不大，因此可以減 小上部鋼拱的截面，而下部鋼索和中部腹桿的用鋼量相對較小，這樣便大大降低了整體結 構的用鋼量。2)各部分構件的優勢性能得以充分發揮。上部鋼拱主要承受彎矩和壓力，而實腹 式H型、矩形鋼管或格構式鋼構件具有較好的抗壓彎能力；中部腹桿承受的拉力和壓力相 對較小，因此截面較小的圓鋼管便可以滿足要求；下部拉索承受的拉力較大，充分發揮了高 強鋼索抗拉效率高的特點。3)建筑效果較好。由于上部鋼拱截面相對較小，而且中部腹桿和下部鋼索的截面 可以很小，因此整體結構可以達到輕巧、明快、簡潔、通透的建筑效果；截面較小的索、桿進 一步增加了建筑的結構美和力度美。
圖1是新型落地索拱結構示意圖一(實施方式一)。圖2是新型落地索拱結構示意圖二(實施方式二)。圖中1.上部鋼拱，2.下部鋼索，3.中部腹桿。
具體實施方式
實施方式一實施方式一如圖1所示，上部鋼拱1和下部鋼索2的整體形狀均為圓弧形，上部鋼拱1和下部鋼索2之間共設有11組中部腹桿3，每組腹桿由2根桿件組成，2根桿件的一端 分別連于上部鋼拱，另一端與下部鋼索匯交于一點。下部鋼索2的兩端與上部鋼拱1相連。 此實施例中，上部鋼拱1為實腹式焊接矩形鋼管；中部腹桿3為圓鋼管；下部鋼索2為鋼絲 索。中部腹桿3與上部鋼拱1和下部鋼索2的連接均為鉸接。假設此實施例荷載條件為恒載0. 45kN/m2，全跨及半跨活載0. 5kN/m2，基本雪壓 0. 3kN/m2，基本風壓0. 45，根據相關工程經驗及文獻，風振系數取1. 6，體型系數按荷載規范 取值，B類場地，所在場地地震烈度8度(0. 20g)。結構跨度65m，矢高21m，矢跨比為0. 323， 跨中索桿交點與上部鋼拱1的距離為3m，每榀索拱負荷寬度(榀距)為10m，在強度、剛度、 平面內穩定性滿足相關規范條件下，通過對各段下部拉索2施加不同的預應力(最下部的 兩端鋼索施加約250kN，其余索段不需加預應力)，本落地索拱結構的最優截面為上部鋼 拱1為600X300X8X12，下部拉索2為直徑50mm的鋼索，中部腹桿3為圓鋼管114X4，總 用鋼量為12220kg，若采用傳統的鋼拱結構方案，在保證截面高寬比不變的條件下，鋼拱截 面至少為840X420X10X14，用鋼量為17970kg，落地索拱結構方案比傳統的鋼拱方案節 省鋼材32%。實施方式二實施方式二如圖2所示，與實施方式一基本相同，相同部分使用了相同的編號，區 別在于中部腹桿3總共9組，其中最下部(支座附近)兩組的腹桿由2根桿件組成，其余 組的腹桿由3根桿件組成；下部鋼索的兩端和最外側腹桿的交匯點相連，而不是連于上部 鋼拱1。根據具體工程設計需要，中部腹桿3可分為2 100組，每組的桿件數可為1 6 根。
權利要求一種新型落地索拱結構，其特征在于包括上部鋼拱(1)、下部鋼索(2)和用于承受拉力和壓力的中部腹桿(3)，上部鋼拱(1)和下部鋼索(2)的整體形狀為圓弧形或其他向上形成波峰的曲線，上部鋼拱(1)的矢跨比為0.2～0.5，上部鋼拱(1)和下部鋼索(2)之間設有若干組腹桿(3)，每組腹桿(3)由1～6根桿件組成，其中每根桿件一端分別連于上部鋼拱(1)，另一端與本組中其他桿件匯交連接于下部鋼索(2)上一點，下部鋼索(2)的兩端與上部鋼拱(1)的兩端或最外側中部腹桿(3)的匯交點相連。
2.如權利要求1所述的一種新型落地索拱結構，其特征在于所述的上部鋼拱(1)為 實腹式或格構式鋼構件。
3.如權利要求1所述的一種新型落地索拱結構，其特征在于所述的下部鋼索(2)為 鋼絲索、鋼絞線或鋼棒。
4.如權利要求1所述的一種新型落地索拱結構，其特征在于所述的中部腹桿(3)為 圓鋼管或其他截面形狀的鋼管。
5.如權利要求1所述的一種新型落地索拱結構，其特征在于所述的中部腹桿(3)與 上部鋼拱(1)和下部鋼索(2)的連接為鉸接。
6.如權利要求1所述的一種新型落地索拱結構，其特征在于所述的中部腹桿(3)分 為2 100組。
專利摘要一種新型落地索拱結構包括上部鋼拱、下部鋼索和中部腹桿。上部鋼拱和下部鋼索的整體形狀為圓弧形或其他向上形成波峰的曲線，上部鋼拱的矢跨比為0.2～0.5，上部鋼拱和下部鋼索之間設有若干組中部腹桿，每組腹桿由1～6根桿件組成，其中每根桿件一端分別連于上部鋼拱，另一端與本組中其他桿件匯交連接于下部鋼索上一點，下部鋼索的兩端與上部鋼拱的兩端或最外側中部腹桿的匯交點相連。上部鋼拱為實腹式或格構式鋼構件；下部鋼索為鋼絲索、鋼絞線或鋼棒；中部腹桿為圓鋼管或其他截面形狀的鋼管，承受拉力和壓力，與上部鋼拱和下部鋼索的連接為鉸接。本實用新型克服了傳統鋼拱結構由于橫截面偏大導致鋼材用量較大及建筑效果較差的缺點。
文檔編號E04B1/32GK201560495SQ200920247030
公開日2010年8月25日 申請日期2009年11月13日 優先權日2009年11月13日
發明者吳金志, 張毅剛, 楊大彬 申請人:北京工業大學