專利名稱：弦支梁結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及結構工程設計領域，尤其涉及一種弦支梁結構。
背景技術：
弦支梁(張弦桁架)結構是一種常用的半剛性結構體系，其主要包括梁(桁架)、 索、撐桿、豎向構件；索沿梁(桁架)長度方向布置在其下，兩端與梁(桁架)相連，且共同與豎向構件相連。沿索長度方向在索、梁(桁架)平面內設置撐桿(該撐桿優選沿豎直方向設置)，從而形成結構整體。通過索施加初始預拉力可使撐桿對梁(桁架)產生向上的壓力，從而使梁(桁架)產生上拱變形；當對梁(桁架)施加重力荷載時，索初始預拉力產生的上拱變形可全部或部分抵消施加的重力荷載產生的下撓變形，從而使梁(桁架)實際因外荷載產生的變形減小，以減小外荷載作用下結構構件的內應力，提高整體結構的承載能力。發明人發現現有技術中至少存在如下問題如圖1所示，越靠近梁(桁架)4中部的撐桿2，與連接其下端的索1之間的夾角α越大。而當索1初始預拉力一定時，由力的平衡可知撐桿2與索1之間的夾角α越大，撐桿2的軸壓力越小，從而迫使梁(桁架)4產生上拱變形的力越小，梁(桁架)4的上拱變形越小。因此，在給定的幾何構成及索1的初始預拉力作用下，越靠近梁(桁架)4端部，撐桿2的軸壓力越大，梁(桁架)4的上拱變形也越大；越靠近梁(桁架)4中部，撐桿2的軸壓力越小，梁(桁架)4的上拱變形也越小；但在外加的重力載荷作用下，梁(桁架)4的變形特性與上述變形特性相反，跨中產生的下撓變形較大而端部產生的下撓變形小。從而導致結構正常工作時梁(桁架)4呈現端部下撓較小(或基本不下撓)、跨中下撓較大的波浪形變形特性，結構變形為整體彎曲變形形態， 結構應力集中，不均勻。
發明內容
本發明的實施例提供一種弦支梁結構，其可解決現有的弦支梁結構受力不均勻的問題。為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案一種弦支梁結構，包括網格梁、撐桿、斜索、至少兩根并排分布的主索、位于兩根所述主索間的次索，其中所述網格梁用于與豎向構件或水平構件相連；所述撐桿下端與所述主索或次索相連，上端與所述網格梁相連；所述主索在水平面上的投影與第一方向平行，每根所述主索連接至少兩根所述撐桿，且所述主索端部與所述網格梁端部、或與所述豎向構件頂端、或與所述水平構件相連；所述次索在水平面上的投影與所述第一方向平行，每根所述次索至少在兩端部各連接一根所述撐桿，所述次索兩端部與兩所述撐桿下端的連接部位還分別各與兩根所述斜索下端相連，所述斜索上端與所述網格梁、或與所述豎向構件頂端、或與所述水平構件相連；所述斜索和與其相連的次索的夾角在水平面上的投影大于90度且小于180度。
由于本發明實施例的弦支梁結構中具有次索和斜索，而次索和斜索的設置改變了整體弦支結構的傳力路徑及其應力分布狀況，故可使弦支梁結構受力均勻。作為本發明實施例的一種優選方式，還包括斜拉構件，下端與一根所述撐桿的下端節點相連，上端與另一根所述撐桿的上端節點相連，所述斜拉構件與所述主索的夾角、以及與所述次索的夾角在水平面上的投影大于0度且小于90度。作為本發明實施例的一種優選方式，與同一根所述斜拉構件相連的兩根撐桿分別連接一根所述主索及一根所述次索，且該主索和次索是相鄰的。作為本發明實施例的一種優選方式，所述斜拉構件與所述撐桿的上端節點間通過耳板銷軸鉸接連接；和/或所述斜拉構件與所述撐桿的下端節點間通過耳板銷軸鉸接連接。作為本發明實施例的一種優選方式，所述斜拉構件為斜拉棒或斜拉索。作為本發明實施例的一種優選方式，與一根所述次索的一端相連的兩根斜索的上端分別各與一根所述撐桿連接在所述網格梁的同一位置處，這兩根撐桿的下端分別連接在與該次索相鄰的兩根主索上，且這兩根撐桿分別為最靠近這兩根主索端部的撐桿。作為本發明實施例的一種優選方式，在所述第一方向上，與所述主索相連的撐桿和與所述次索相連的撐桿處于不同位置。作為本發明實施例的一種優選方式，還滿足下列條件中的至少一項所述撐桿與所述主索間通過索夾具鉸接連接；所述撐桿與所述次索的中部通過索夾具鉸接連接；所述撐桿與所述次索的端部通過耳板銷軸鉸接連接；所述撐桿與所述網格梁間通過耳板銷軸鉸接連接；所述斜索與所述撐桿的下端節點間通過耳板銷軸鉸接連接；所述斜索與所述網格梁間通過耳板銷軸鉸接連接。作為本發明實施例的一種優選方式，每根所述主索為一根整索或由多段分索組成；和/或每根所述次索為一根整索或由多段分索組成。作為本發明實施例的一種優選方式，所述撐桿沿豎直方向設置。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。圖1為現有的弦支梁(桁架)結構的結構剖面示意圖；圖2為本發明實施例一的弦支梁結構中的弦支結構的結構示意圖；圖3為本發明實施例一的弦支梁結構的三維結構示意圖；圖4為本發明實施例一的弦支梁結構的主索結構剖面示意圖；圖5為本發明實施例一的弦支梁結構的次索結構剖面示意圖；圖6為本發明實施例二的弦支梁結構的三維結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。本發明實施例提供一種弦支梁結構，包括網格梁、撐桿、斜索、至少兩根并排分布的主索、位于兩根所述主索間的次索，其中所述網格梁用于與豎向構件或水平構件相連；所述撐桿下端與所述主索或次索相連，上端與所述網格梁相連；所述主索在水平面上的投影與第一方向平行，每根所述主索連接至少兩根所述撐桿，且所述主索端部與所述網格梁端部、或與所述豎向構件頂端、或與所述水平構件相連；所述次索在水平面上的投影與所述第一方向平行，每根所述次索至少在兩端部各連接一根所述撐桿，所述次索兩端部與兩所述撐桿下端的連接部位還分別各與兩根所述斜索下端相連，所述斜索上端與所述網格梁、或與所述豎向構件頂端、或與所述水平構件相連；所述斜索和與其相連的次索的夾角在水平面上的投影大于90度且小于180度。由于本發明的實施例的弦支梁結構中具有次索和斜索，而次索和斜索的設置改變了整體弦支結構的傳力路徑及其應力分布狀況，故可使弦支梁結構受力均勻；同時，本發明實施例的弦支梁結構可使網格梁呈局部變形的形態、彎矩小且分布均勻、索系的工作效率更高、索的截面積更小，從而可以降低成本，提高弦支梁結構的整體性、穩定性；而且，本發明的實施例的弦支梁結構改變了傳統結構的單向受力方式，具有較好的空間工作性能；另外，傳統的弦支梁結構形式較為單一，而本發明實施例的弦支梁結構形式較為靈活，應用范圍廣。實施例一本發明實施例提供一種弦支梁結構，如圖2至圖5所示，其包括位于上部的網格梁 4和連接在網格梁4下部的弦支結構。網格梁4優選為單層網格梁，例如雙向正交正放連續網格梁，其兩端部用于與柱、 墻等豎向構件5相連，或用于與水平構件相連，該水平構件應具有較大的側向剛度，以保證可以承受索施加的拉力。弦支結構包括多根從網格梁4的一端延伸到另一端且并排分布的主索11，各主索 11的兩端部錨固連接在網格梁4端部(或與豎向構件5頂端相連、或與水平構件相連)，而各主索11在水平面上的投影與第一方向平行，該第一方向優選與網格梁的長度方向平行。 每根主索11還與多根撐桿2的下端相連接，各撐桿2的上端連接在網格梁4下方，各撐桿 2優選沿豎直方向分布(當然也可與豎直方向呈一定的角度)。每兩根主索11之間還有一根次索12，各次索12在水平面上的投影與第一方向平行。每根次索12連接多根撐桿2的下端，撐桿2的上端則與網格梁4相連。每根次索12 的兩端部各連接有一根撐桿2，且次索12的兩端部與兩撐桿2的連接部位還分別各與兩根斜索13的下端相連(其具體連接方式可采用多種公知的形式如次索12的端部及兩根斜索13的下端均與撐桿2的下端節點相連，或者也可為次索12的端部、兩根斜索13的下端、 撐桿2通過一個鑄鋼連接件相連等)，而斜索13的上端則連接在網格梁4上(或與豎向構
6件5頂端相連、或與水平構件相連)；且斜索13和與其相連的次索12的夾角在水平面上的投影均大于90度而小于180度，也就是說，位于次索12同一端的兩根斜索13分別位于與其相連的次索12的兩側，且斜索13的上端比該次索12的端部更靠近網格梁4端部，從而斜索13可對次索12施加拉力。優選地，與一次索12的一端相對的兩根斜索13的上端分別各與一撐桿2的上端連接在網格梁4的同一位置處，而這兩根撐桿2還分別與一根主索11相連，這兩根主索11 即為與該次索12相鄰的主索11，且這兩根撐桿2分別為最靠近這兩根主索11的端部(或者說最靠近網格梁4端部)的撐桿2。也就是說，與一根次索12 —端相連的兩根斜索13的上端，優選分別連接在與該次索12相鄰的兩根主索11的最靠近該端部的撐桿2的上端處； 當然，與該次索12的另一端相對的兩根斜索13也可按相同的方式連接在最靠近其兩相鄰主索11另一端的兩撐桿2的上端處。優選地，與主索11相連的撐桿2和與次索12相連的撐桿2在第一方向上處于不同的位置處，也就是說，與主索11相連的撐桿2和與次索12相連的撐桿2是交錯分布的， 這樣更有利于增加結構的整體性。表1為本實施例的弦支梁結構和現有的弦支梁結構的網格梁4各節點(除去直接與豎向構件5相連的節點)變形狀況的模擬計算結果，其中節點編號從弦支梁結構一端依次編到另一端(即沿第一方向進行)，變形量單位為毫米，正的變形量表示變形方向向上、負的變形量表示變形方向向下，變形量1表示施加預應力但未加附加重力載荷時的變形量，變形量2表示附加重力載荷后的變形量。從表1中可見，在附加重力載荷前，現有的弦支梁結構的網格梁4變形兩端大、跨中小，而本實施例的弦支梁結構的網格梁4變形兩端小、跨中大；在附加重力載荷后，現有的弦支梁結構的網格梁4端部呈上拱變形，跨中則呈較大的下撓變形，彎矩較大，而本實施例的弦支梁結構的網格梁4則整體呈下撓變形，從兩端到中間變形量逐漸增大(但最大的變形量也比現有的網格梁4中部的變形量小)，彎矩較小。由此可見，次索12和斜索13確實可以改變弦支梁結構的受力狀況，使軸向應力成為主應力，彎曲應力所占的比例減小，減小彎矩并使彎矩均勻，提高弦支梁結構的承載力和穩定性；同時，斜索13還改變了原有弦支梁結構的單向受力方式，使弦支梁結構具有更好的空間作用效應，提高了弦支梁結構的承載力和穩定性。表1本實施例的弦支梁結構和現有的弦支梁結構的網格梁變形量
權利要求
1.一種弦支梁結構，其特征在于，包括網格梁、撐桿、斜索、至少兩根并排分布的主索、 位于兩根所述主索間的次索，其中所述網格梁用于與豎向構件或水平構件相連； 所述撐桿下端與所述主索或次索相連，上端與所述網格梁相連； 所述主索在水平面上的投影與第一方向平行，每根所述主索連接至少兩根所述撐桿， 且所述主索端部與所述網格梁端部、或與所述豎向構件頂端、或與所述水平構件相連；所述次索在水平面上的投影與所述第一方向平行，每根所述次索至少在兩端部各連接一根所述撐桿，所述次索兩端部與兩所述撐桿下端的連接部位還分別各與兩根所述斜索下端相連，所述斜索上端與所述網格梁、或與所述豎向構件頂端、或與所述水平構件相連；所述斜索和與其相連的次索的夾角在水平面上的投影大于90度且小于180度。
2.根據權利要求1所述的弦支梁結構，其特征在于，還包括斜拉構件，下端與一根所述撐桿的下端節點相連，上端與另一根所述撐桿的上端節點相連，所述斜拉構件與所述主索的夾角、以及與所述次索的夾角在水平面上的投影大于0 度且小于90度。
3.根據權利要求2所述的弦支梁結構，其特征在于，與同一根所述斜拉構件相連的兩根撐桿分別連接一根所述主索及一根所述次索，且該主索和次索是相鄰的。
4.根據權利要求2或3所述的弦支梁結構，其特征在于，所述斜拉構件與所述撐桿的上端節點間通過耳板銷軸鉸接連接；和/或所述斜拉構件與所述撐桿的下端節點間通過耳板銷軸鉸接連接。
5.根據權利要求2或3所述的弦支梁結構，其特征在于，所述斜拉構件為斜拉棒或斜拉索。
6.根據權利要求1至3中任意一項所述的弦支梁結構，其特征在于，與一根所述次索的一端相連的兩根斜索的上端分別各與一根所述撐桿連接在所述網格梁的同一位置處，這兩根撐桿的下端分別連接在與該次索相鄰的兩根主索上，且這兩根撐桿分別為最靠近這兩根主索端部的撐桿。
7.根據權利要求1至3中任意一項所述的弦支梁結構，其特征在于，在所述第一方向上，與所述主索相連的撐桿和與所述次索相連的撐桿處于不同位置。
8.根據權利要求1至3中任意一項所述的弦支梁結構，其特征在于，還滿足下列條件中的至少一項所述撐桿與所述主索間通過索夾具鉸接連接； 所述撐桿與所述次索的中部通過索夾具鉸接連接； 所述撐桿與所述次索的端部通過耳板銷軸鉸接連接； 所述撐桿與所述網格梁間通過耳板銷軸鉸接連接； 所述斜索與所述撐桿的下端節點間通過耳板銷軸鉸接連接； 所述斜索與所述網格梁間通過耳板銷軸鉸接連接。
9.根據權利要求1至3中任意一項所述的弦支梁結構，其特征在于， 每根所述主索為一根整索或由多段分索組成；和/或每根所述次索為一根整索或由多段分索組成。
10.根據權利要求1至3中任意一項所述的弦支梁結構，其特征在于， 所述撐桿沿豎直方向設置。
全文摘要
本發明提供一種弦支梁結構，屬結構工程設計領域，其可解決現有的弦支梁結構受力不均勻的問題。本發明的弦支梁結構中，網格梁用于與豎向構件或水平構件相連；撐桿下端與主索或次索相連，上端與網格梁相連；主索在水平面上的投影與第一方向平行，每根主索連接至少兩根撐桿，且主索端部與網格梁端部、或豎向構件頂端、或水平構件相連；次索在水平面上的投影與第一方向平行，每根次索至少在兩端部各連接一根撐桿，且次索與兩撐桿的相連部還分別各與兩根斜索下端相連，斜索上端與網格梁、或豎向構件頂端，或水平構件相連；斜索和與其相連的次索的夾角在水平面上的投影大于90度且小于180度。本發明可用于大跨度空間結構中。
文檔編號E04C3/02GK102199939SQ201010611290
公開日2011年9月28日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年12月29日
發明者傅學怡, 楊想兵, 高穎 申請人:中建國際(深圳)設計顧問有限公司