自平衡防失穩預應力結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種自平衡防失穩預應力結構，其包括鋼結構和預應力索網，鋼結構包括若干鋼結構主桿件和鋼結構次桿件，所述鋼結構主桿件和鋼結構次桿件正交設置構成所述鋼結構，鋼結構主桿件和鋼結構次桿件的正交節點為剛接結構；所述預應力索網包括若干主預應力索和撐桿，每根所述撐桿的一端與所述鋼結構中的一個正交節點連接，每根撐桿的另一端匯聚一起剛接，各個撐桿與所述鋼結構連接的連接點組成一個雙軸對稱的多邊形，與匯聚的剛接點構成一棱錐；各個所述主預應力索的一端與所述鋼結構中的一個正交節點鉸接，所述主預應力索的另一端與所述棱錐的錐點連接。在該結構中，可以不使用側向穩定索，但力學性能更好，具有很好的穩定性。
【專利說明】自平衡防失穩預應力結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種鋼結構，尤其是提供一種自平衡防失穩預應力結構。
【背景技術】
[0002]現有技術中常見自平衡預應力索網體系如圖1所示，其中包括鋼結構和預應力索 網，鋼結構是由鋼結構主桿件01-01和鋼結構次桿件01-02正交構成，預應力索網是由主 預應力索01-04和側向穩定索01-05組成，主預應力索01-04兩端頭連接于鋼結構主桿件
01-01兩端，在主預應力索01-04與鋼結構主桿件01-01之間連接撐桿01-03。鋼結構主桿 件01-01通過撐桿01-03與主預應力索01-04形成一片預應力自平衡魚腹架，鋼結構主桿 件01-01兩端與主體結構連接，撐桿01-03 —端與鋼結構主桿件01-01剛接，撐桿01-03 另一端與主預應力索01-04鉸接。鋼結構主桿件01-01之間通過鋼結構次桿件01-02連接 保證鋼結構主桿件01-01的整體穩定性，同時鋼結構次桿件01-02充當次龍骨承擔面板荷 載。主預應力索01-04之間拉結側向穩定索01-05保證單片魚腹架的側向穩定。
[0003]從圖1中可知，主預應力索01-04與主鋼架即鋼結構主桿件01-01即處于同一平 面。在主預應力索01-04施加預應力后，主鋼架會產生彎曲，這時主預應力索與主鋼架平面 會產生扭轉主預應力索偏轉成為變位的主預應力索01-04’，如圖2所示。如果不對此扭轉 進行控制，則會引起結構失效。通常都需要側向穩定索01-05即橫索拉結才能防止自平衡 體系的側向失穩。
[0004]現有技術中的平衡預應力索網體系，鋼結構主桿件和主預應力索構成單片形式的 體系，穩定性不好，需要設置側向穩定索，當整體鋼結構較為狹長時，側向穩定索即橫索的 使用量極大。同時橫索由于沒有相對應的自平衡結構，所以對主體結構的負擔也十分大。
實用新型內容
[0005]本實用新型的主要目的在于提供一種自平衡防失穩預應力結構，在該結構中，可 以不使用側向穩定索，但力學性能更好，具有很好的穩定性。
[0006]本實用新型的目的是這樣實現的:
[0007]—種自平衡防失穩預應力結構，其包括鋼結構和預應力索網，所述鋼結構包括若 干鋼結構主桿件和鋼結構次桿件，所述鋼結構主桿件和鋼結構次桿件正交設置構成所述鋼 結構，鋼結構主桿件和鋼結構次桿件的正交節點為剛接結構；所述預應力索網包括若干主 預應力索和撐桿，每根所述撐桿的一端與所述鋼結構中的一個正交節點連接，每根撐桿的 另一端匯聚一起剛接，各個撐桿與所述鋼結構連接的連接點組成一個雙軸對稱的多邊形， 與匯聚的剛接點構成一棱錐；各個所述主預應力索的一端與所述鋼結構中的一個正交節點 鉸接，所述主預應力索的另一端與所述棱錐的錐點連接。
[0008]所述雙軸對稱的圖形即為圖形在同一平面內有兩條正交對稱軸。
[0009]使用中，該鋼結構與主體結構連接。
[0010]各個所述主預應力索與鋼結構鉸接的正交節點均在所述多邊形的外面。[0011]每一根所述主預應力索在其延長線上均有另一根所述主預應力索與之對應。
[0012]進一步地，在同一直線方向上的兩根相對應的所述主預應力索在剛接點連接成一根，形成合主預應力索，其穿過所述錐點構成的剛接點上的穿孔。
[0013]所述撐桿與鋼結構的正交節點的連接可以是鉸接，也可以是剛接。
[0014]所述撐桿可以是四根、六根、……，其與鋼結構正交節點的連接件組成四邊形、六邊形、……。
[0015]一個優選方案為:所述撐桿為四根，其與鋼結構正交節點連接點構成一方形，即可以是正方形或長方形，所述主預應力索為四根，其與鋼結構正交節點鉸接點構成一長方形， 在所述鋼結構的鋼結構主桿件方向或鋼結構次桿件的兩個鉸接點與撐桿相應的兩個連接點在同一根鋼結構主桿件或同一根鋼結構次桿件上，在同一直線方向上的兩根主預應力索連接成為一根合主預應力索，兩根該主預應力索與所述剛接點連接的一端連為一體，并以穿過所述剛接點上的穿孔方式與剛接點連接。
[0016]所述主預應力索與所述鋼結構的連接位置應處于所述撐桿在鋼結構上所連接的鋼結構主桿件即主龍骨上，或者，處于所述撐桿在鋼結構上所連接的鋼結構次桿件上。
[0017]本實用新型提供的自平衡防失穩預應力結構，其中的若干主預應力索和撐桿組成的兩個錐形，構成空間結構形式，相對于常規形式的單片魚腹架單片形式具有更好的穩定性。另外，現有技術中的常規形式中，每個鋼結構主桿件下都需要有一根主預應力索來為提供鋼結構主桿件反拱效應，而本實用新型可以通過撐桿以及鋼結構次桿件也可稱為次梁的共同作用，將例如兩根相交叉的合主預應力索或多根主預應力索的反拱效應傳遞到多根鋼結構主桿件上，通過合理的布置使多根鋼結構主桿件共用例如兩根合主預應力索，本自平衡防失穩預應力結構使得每一根鋼結構主桿件都能通過預應力得到相應的反拱效應，。同時可以通過合理的龍骨布置形式減少主預應力索的數量。這樣，就可以大大提高主預應力索的利用率，同時能夠節省材料；常規形式需要多道側向穩定索即橫索為預應力體系提供抵抗失穩的能力，而本實用新型提供的自平衡防失穩預應力結構沒有橫索，同時能更有效的防止側向失穩，經濟效益十分可觀。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為現有技術中的自平衡預應力索網體系的結構示意圖。
[0019]圖2為現有技術中的自平衡預應力索網體系中取消側向穩定索出現失穩的示意圖。
[0020]圖3為本實用新型提供的自平衡防失穩預應力結構的結構示意圖。
[0021]圖4為本實用新型提供的自平衡防失穩預應力結構中主預應力索和撐桿構成的兩個錐形結構的結構示意圖。
[0022]圖5為圖4所示的兩個錐形結構與鋼結構連接的示意圖。
[0023]圖6至圖9為本實用新型提供的撐桿和主預應力索的另外四種結構的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]如圖3至圖5所示，本實用新型提供的自平衡防失穩預應力結構，其包括鋼結構和預應力索網，所述鋼結構包括若干鋼結構主桿件Ol-Ol和鋼結構次桿件01-02，所述鋼結 構主桿件01-01和鋼結構次桿件01-02正交設置構成所述鋼結構，該鋼結構與主體結構連 接；所述預應力索網包括兩根合主預應力索02-02和四根撐桿02-01，每根撐桿02-01的一 端與所述鋼結構中的一個正交節點連接，在此實施例中為剛接連接，每根撐桿的另一端匯 聚一起剛接，構成一個匯交的錐尖O，在剛接的錐尖O上設置穿孔；每根所述合主預應力索
02-02的一端與所述鋼結構中的一個正交節點A鉸接,所述合主預應力索穿過所述穿孔,其 另一端與鋼結構在的另一個正交節點鉸接。
[0025]各個所述撐桿02-01與鋼結構的正交節點A的連接點構成一個四邊形，各個所述 主合預應力索02-02與鋼結構鉸接的四個正交節點B均在所述四邊形的外面。且兩根合 主預應力索02-02，其與鋼結構正交節點A鉸接的四個鉸接點構成一長方形，在所述鋼結構 的鋼結構主桿件方向的兩個合主預應力索的鉸接點與撐桿相應的兩個連接點在同一根鋼 結構主桿件上。一根合主預應力索02-01的兩個與鋼結構的鉸接點在不同的鋼結構主桿件 上，使得兩個主預應力索02-02呈交叉狀態設置。
[0026]在上述實施例中，構成自平衡防失穩預應力結構的主要構件為四根撐桿02-01和 兩根鋼索即合主預應力索02-02，四根撐桿02-01連接成一方錐形，將該方錐形的錐底即撐 桿02-01的一個端部與鋼結構也就是鋼架連接，連接方式為鉸接，連接位置需要有橫縱兩 個方向的龍骨，其中一個方向是結構的主龍骨，各撐桿的另一個端部相交于撐桿尖端并采 用剛接連接，形成該方錐形的錐尖0，用鋼索穿過錐尖和鋼結構相連接，形式與撐桿形式相 似的方錐體系，鋼索與鋼結構的連接位置應處于撐桿方錐所連接的鋼結構主桿件即主龍骨 上，并對鋼索施加預應力形成預應力自平衡體系。
[0027]本實用新型具有常規自平衡預應力結構的特點，同時，其創新點在于:可以看出， 本實用新型提供的此結構中的兩個錐形為空間形式，相對于常規形式的單片形式具有很好 的穩定性；可以通過合理的龍骨布置形式減少主預應力索的數量，如常規形式每個鋼結構 主桿件01-01下都需要有一根主預應力索01-04來為提供預應力，而本實用新型可以通過 合理的布置，使多根鋼結構主桿件共用兩根主預應力索，大大提高了主預應力索的利用率， 同時能夠節省材料；常規形式需要多道側向穩定索01-05，為預應力體系提供抵抗失穩的 能力，當整體鋼結構較為狹長時，則橫索的使用量極大，同時橫索由于沒有相對應的自平衡 結構所以對主體的結構的負擔也十分大，而本實用新型沒有這種側向穩定索，但是其卻能 更有效的防止側向失穩，經濟效益十分可觀。
[0028]本實用新型中的各個撐桿與所述鋼結構連接的連接點A組成的多邊形，只要是一 個雙軸對稱的多邊形即可，如圖6至圖9所示，可以是長方形，當然也可以是正方形(圖中未 示出)，還可以是六邊形等，與之相對應地，主預應力索可以是四根、六根，還可以是八根(圖 中未示出八根的情況)。在同一直線上的兩根主預應力索，其與剛接點的穿孔可以是各自單 獨系在錐點上，但是這樣的結構不容易讓在同一直線上的兩根主預應力索上構成的預應力 相等，而將在同一直線上的兩根主預應力索連接在一起成為一條長的合主預應力索，穿過 剛接點上的穿孔，這樣，形成為一根合主預應力索的兩根主預應力索上的預應力就一定是 相等的，可以使得本自平衡防失穩預應力結構受力情況更加合理。
[0029]本實用新型具有如下優點:
[0030]1.能夠有效地優化大跨度鋼結構的結構形式，減少用鋼量。[0031]2.相對于常規自平衡預應力結構，本實用新型不用每根主龍骨都使用預應力索， 減少了索的使用量。
[0032]3.撐桿組成例如方錐形式，與橫縱方向龍骨連接后形成穩定的空間結構，同時主 預應力索的拉結也會形成一個方錐形式，這樣也會使鋼索體系為穩定結構。
[0033]4.在自穩定的條件下可以省去橫向穩定索，節省費用。
【權利要求】
1.一種自平衡防失穩預應力結構，其特征在于:包括鋼結構和預應力索網，所述鋼結構包括若干鋼結構主桿件和鋼結構次桿件，所述鋼結構主桿件和鋼結構次桿件正交設置構成所述鋼結構，鋼結構主桿件和鋼結構次桿件的正交節點為剛接結構；所述預應力索網包括若干主預應力索和撐桿，每根所述撐桿的一端與所述鋼結構中的一個正交節點連接，每根撐桿的另一端匯聚一起剛接，各個撐桿與所述鋼結構連接的連接點組成一個雙軸對稱的多邊形，與匯聚的剛接點構成一棱錐；各個所述主預應力索的一端與所述鋼結構中的一個正交節點鉸接，所述主預應力索的另一端與所述棱錐的錐點連接。
2.根據權利要求1所述的自平衡防失穩預應力結構，其特征在于:各個所述主預應力索與鋼結構鉸接的正交節點均在所述多邊形的外面。
3.根據權利要求1或2所述的自平衡防失穩預應力結構，其特征在于:每一根所述主預應力索在其延長線上均有另一根所述主預應力索與之對應。
4.根據權利要求3所述的自平衡防失穩預應力結構，其特征在于:在同一直線方向上的兩根相對應的所述主預應力索在剛接點連接成一根，形成合主預應力索，其穿過所述錐點構成的剛接點的穿孔。
5.根據權利要求1或2所述的自平衡防失穩預應力結構，其特征在于:所述撐桿是四根或六根，其與鋼結構正交節點的連接件組成四邊形或六邊形。
6.根據權利要求3所述的自平衡防失穩預應力結構，其特征在于:所述撐桿是四根或六根，其與鋼結構正交節點的連接件組成四邊形或六邊形。
7.根據權利要求4所述的自平衡防失穩預應力結構，其特征在于:所述撐桿是四根或六根，其與鋼結構正交節點的連接件組成四邊形或六邊形。
8.根據權利要求5所述的自平衡防失穩預應力結構，其特征在于:所述撐桿為四根，其與鋼結構正交節點連接點構成一方形，即是正方形或長方形，所述主預應力索為四根，其與鋼結構正交節點鉸接點構成一長方形，在所述鋼結構的鋼結構主桿件方向或鋼結構次桿件的兩個鉸接點與撐桿相應的兩個連接點在同一根鋼結構主桿件或同一根鋼結構次桿件上， 在同一直線方向上的兩根主預應力索連接成為一根合主預應力索，兩根該主預應力索與所述錐點構成的剛接點連接的一端連為一體，并以穿過所述剛接點上的穿孔方式與剛接點連接。
9.根據權利要求1或2所述的自平 衡防失穩預應力結構，其特征在于:所述主預應力索與所述鋼結構的連接位置應處于所述撐桿在鋼結構上所連接的鋼結構主桿件即主龍骨，或者，處于所述撐桿在鋼結構上所連接的鋼結構次桿件上。
10.根據權利要求3所述的自平衡防失穩預應力結構，其特征在于:所述主預應力索與所述鋼結構的連接位置應處于所述撐桿在鋼結構上所連接的鋼結構主桿件即主龍骨，或者，處于所述撐桿在鋼結構上所連接的鋼結構次桿件上。
11.根據權利要求4所述的自平衡防失穩預應力結構，其特征在于:所述主預應力索與所述鋼結構的連接位置應處于所述撐桿在鋼結構上所連接的鋼結構主桿件即主龍骨，或者，處于所述撐桿在鋼結構上所連接的鋼結構次桿件上。
12.根據權利要求5所述的自平衡防失穩預應力結構，其特征在于:所述主預應力索與所述鋼結構的連接位置應處于所述撐桿在鋼結構上所連接的鋼結構主桿件即主龍骨，或者，處于所述撐桿在鋼結構上所連接的鋼結構次桿件上。
13.根據權利要求8所述的自平衡防失穩預應力結構，其特征在于:所述主預應力索與所述鋼結構的連接位置應處于所述撐桿在鋼結構上所連接的鋼結構主桿件即主龍骨，或者，處于所述撐桿在鋼結構上所連接的鋼結構次桿件上。
14.根據權利要求1或2所述的自平衡防失穩預應力結構，其特征在于:所述撐桿與鋼結構的正交節點的連接是鉸接，或者是剛接。
15.根據權利要求3所述的自平衡防失穩預應力結構，其特征在于:所述撐桿與鋼結構的正交節點的連接是鉸接，或者是剛接。
16.根據權利要求4所述的自平衡防失穩預應力結構，其特征在于:所述撐桿與鋼結構的正交節點的連接是鉸接，或者是剛接。
17.根據權利要求5所述的自平衡防失穩預應力結構，其特征在于:所述撐桿與鋼結構的正交節點的連接是鉸接，或者是剛接。
18.根據權利要求8所述的自平衡防失穩預應力結構，其特征在于:所述撐桿與鋼結構的正交節點的連接是鉸接，或者是剛接。
19.根據權利要求9所述的自平衡防失穩預應力結構，其特征在于:所述撐桿與鋼結構的正交節點的連接是鉸接，或者是剛接。
【文檔編號】E04B1/342GK203452188SQ201320459748
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年7月30日 優先權日:2013年7月30日
【發明者】姚睿, 熊寶, 雷富裕, 牛金龍 申請人:江河創建集團股份有限公司