本發(fā)明公開了一種預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，尤其是一種鋼板帶索網(wǎng)全張力結(jié)構(gòu)，屬于土木工程的空間結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著建筑材料、設(shè)計理論與計算方法的不斷發(fā)展，簡潔高效、施工方便的大跨度空間結(jié)構(gòu)形式越來越豐富，而其中預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢越顯突出。近年來，大跨度索網(wǎng)結(jié)構(gòu)在公共建筑中的應(yīng)用日益增多，主要原因在于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)充分利用了拉索的高強度受拉性能，建筑造型美觀，輕盈，富有張力，是一種高效的空間結(jié)構(gòu)。

常規(guī)索網(wǎng)結(jié)構(gòu)是由兩組正交的，曲率相反的索直接相交組成，其中下凹的一組是承重索，上凸的一組是穩(wěn)定索。索網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有適應(yīng)跨度大、結(jié)構(gòu)輕盈、結(jié)構(gòu)自重輕、用鋼量少、充分利用高強材料、結(jié)構(gòu)效率高、節(jié)約材料、現(xiàn)場裝配化程度高、施工速度快和施工環(huán)保等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于大跨空間結(jié)構(gòu)。然而，根據(jù)建筑和結(jié)構(gòu)的要求，常規(guī)索網(wǎng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格尺寸較大，這就要求屋面系統(tǒng)自身具有很好的跨越性能。常采用膜材作為屋面材料，它具有厚度薄、自重輕、透光率高等特點，但普通膜材受易污染、保溫性能差，價格昂貴。玻璃面板、彩鋼板等常規(guī)剛性屋面材料較膜材等柔性屋面材料具有結(jié)構(gòu)受力合理，便于屋面保溫、耐污染，施工簡便且造價低廉等優(yōu)點，若在索網(wǎng)等柔性結(jié)構(gòu)中應(yīng)用具有巨大的經(jīng)濟效益。但是將剛性屋面板應(yīng)用于常規(guī)索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，索體與剛性屋面之間的連接需要專門的構(gòu)造措施，由于索體的特點，連接措施往往構(gòu)造復(fù)雜，施工繁瑣，增加了結(jié)構(gòu)建造成本。另外，索網(wǎng)結(jié)構(gòu)安裝時，拉索沒有面外剛度，在展開和提升過程中容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)、跳絲等現(xiàn)象，給施工帶來麻煩。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有常規(guī)索網(wǎng)結(jié)構(gòu)在與屋面系統(tǒng)尤其是剛性屋面系統(tǒng)連接構(gòu)造的不足而提供一種便于連接的大跨度預(yù)應(yīng)力柔性網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，從而在保留柔性結(jié)構(gòu)施工特點的同時，簡化與屋面體系的連接構(gòu)造，降低建造成本。

本發(fā)明提出了一種鋼板帶索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，包括鋼板帶、承重索和受壓環(huán)梁；以受壓環(huán)梁為框，鋼板帶和承重索組成框內(nèi)交叉設(shè)置的經(jīng)緯線；鋼板帶和承重索之間通過三層夾板式節(jié)點連接，鋼板帶與受壓環(huán)梁之間、承重索與受壓環(huán)梁之間均在支座處通過叉耳式節(jié)點連接。

本發(fā)明將常規(guī)索網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定索替換為鋼板帶，具有傳統(tǒng)索網(wǎng)柔性結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，屬于全張力結(jié)構(gòu)體系，且鋼板帶本身具有一定的面內(nèi)和面外剛度、用鋼量少，同時克服了在柔性結(jié)構(gòu)中應(yīng)用剛性屋面的困難，解決了常規(guī)索網(wǎng)結(jié)構(gòu)與剛性屋面結(jié)合構(gòu)造復(fù)雜、造價高昂的問題，并且可采用無支架的簡便施工方法。

進一步，三層夾板式節(jié)點包括由上至下依次疊放的索夾上層板、索夾中層板和索夾下層板；索夾中層板和索夾下層板的相對面上設(shè)置固定槽，承重索壓緊在索夾中層板和索夾下層之間，并位于固定槽內(nèi)；索夾上層板和索夾中層板之間疊放夾緊鋼板帶；鋼板帶和承重索垂直相交設(shè)置；索夾上層板、索夾中層板、索夾下層板和鋼板帶相應(yīng)位置預(yù)留螺栓孔，所述螺栓孔位于固定槽的兩側(cè)；通過螺栓由上至下依次貫穿索夾上層板、鋼板帶、索夾中層板和索夾下層板，將索夾上層板、索夾中層板、索夾下層板和鋼板帶連接。

進一步，1）和檁托（9）相應(yīng)位置預(yù)留螺栓孔（13），將檁托（9）和鋼板帶（1）通過螺栓（12）連接，檁托（9）用來連接和固定檁條（10）、（11），檁托（9）和檁條（10）、（11）通過螺栓連接。[x1]

進一步，所述叉耳式節(jié)點包括第一耳板、第二耳板，所述第一耳板焊接在受壓環(huán)梁上，第二耳板連接鋼板帶端部，第一耳板和第二耳板之間通過螺栓連接；第一耳板和受壓環(huán)梁之間的連接處設(shè)置一個以上的第一加勁肋；第二耳板和鋼板帶之間的連接處設(shè)置一個以上的第二加勁肋。

本發(fā)明的有益效果：1）鋼板帶易與上部剛性屋面連接，節(jié)點可采用螺栓連接或焊接的形式連接檁托和檁條，便于直接安裝剛性屋面，構(gòu)造簡單，不需要設(shè)計復(fù)雜的連接節(jié)點，施工方便；2）相對于常規(guī)拉索，與支座處及承重索連接節(jié)點都可直接通過螺栓連接，減少錨具、索夾等部件的用量，降低設(shè)計難度；3）由于在鋼板面內(nèi)具有一定剛度，不容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)和偏擺，施工方便。同時，鋼板帶厚度相對于整體結(jié)構(gòu)跨度而言相對較薄，在施加預(yù)應(yīng)力前，面外剛度較弱，保留了柔性結(jié)構(gòu)施工特點，能夠?qū)崿F(xiàn)無支架的整體牽引提升安裝。

附圖說明

圖1為鋼板帶索網(wǎng)三維軸測示意圖。

圖2為鋼板帶索網(wǎng)平面示意圖。

圖3為鋼板帶索網(wǎng)節(jié)點構(gòu)造示意圖。

圖4為鋼板帶索網(wǎng)節(jié)點剖面示意圖。

圖5為檁條連接節(jié)點示意圖。

圖6為鋼板帶平面示意圖。

圖7為支座處叉耳連接節(jié)點示意圖。

其中：1-鋼板帶，2-穩(wěn)定索，3-鋼管混凝土受壓環(huán)梁，4-鋼板帶與承重索連接節(jié)點，5-索夾上層板，6-索夾中層板，7-索夾下層板，8-螺栓，9-檁托，10-檁條，11-檁條，12-螺栓，13-螺栓預(yù)留孔洞，14-受壓環(huán)梁焊接耳板，15-鋼板帶端部耳板，16-加勁肋，17-螺栓，18-加勁肋。

具體實施方式：

實施本發(fā)明條形鋼板帶索網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的基本步驟

1）鋼板帶索網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）首先選定剛性屋面材料，根據(jù)其跨越能力初步確定索網(wǎng)網(wǎng)格的基本尺寸，幾何拓撲關(guān)系，以及支座約束條件；

（2）進行結(jié)構(gòu)找形和找力分析，根據(jù)剛性屋面材料和鋼板索網(wǎng)的允許變形值，初步確定結(jié)構(gòu)位形、預(yù)應(yīng)力；

（3）根據(jù)初始預(yù)應(yīng)力值確定鋼板帶和承重索的材質(zhì)和規(guī)格；

（4）進行承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分析及其它必要分析；

（5）根據(jù)分析結(jié)果，調(diào)整和優(yōu)化鋼板帶索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的初始位形和初始預(yù)應(yīng)力及其它結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括鋼板帶的厚度、寬度等，滿足結(jié)構(gòu)使用要求。

2）鋼板帶索網(wǎng)結(jié)構(gòu)施工

鋼板帶索網(wǎng)結(jié)構(gòu)在無應(yīng)力狀態(tài)下，由于鋼板帶面外剛度很小，整體結(jié)構(gòu)為柔性結(jié)構(gòu)，所以可以采用無支架施工方法，具體為：

（1）在預(yù)定位置組裝鋼管混凝土受壓環(huán)梁；

（2）在受壓環(huán)梁內(nèi)，從中間向兩端連接鋼板帶，并流水安裝鋼板帶的索夾上層和中層板；

（3）從兩側(cè)向中間，承重索溜索至設(shè)計位置，安裝索夾下層板，并擰緊螺栓；

（4）以在設(shè)計位置安裝好的受壓環(huán)梁為支座，在支座處安裝提升工裝，包括千斤頂和提升索；在受壓環(huán)梁內(nèi)側(cè)安裝牽引工裝索，將地面上的承重索連接在支座處。

（5）以受壓環(huán)梁為支座，對承重索進行分級交替提升和牽引，這個過程的提升應(yīng)該是同步的，以避免在過程中對受壓環(huán)梁產(chǎn)生不利的彎矩；隨著鋼板帶的上升，提升索的傾角逐漸減小接近水平，此時利用牽引索將鋼板帶與受壓環(huán)梁連接就位；

（6）安裝張拉工裝和千斤頂，同步對承重索進行主動張拉，直至結(jié)構(gòu)成形并達到設(shè)計索力 。