[实用新型]一种张弦梁结构撑杆抗滑移装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种张弦梁，特别是涉及一种张弦梁结构撑杆抗滑移装置，属于建筑工程领域。

背景技术

如图1所示，张弦梁结构是一种由受压上弦4、受拉下弦1以及撑杆3形成的自平衡结构，其组成简单、受力明确、可充分发挥刚柔两种材料的优势，作为空间结构显得轻盈，并且制造、运输、施工简捷方便，因此应用广泛。张弦梁的撑杆3沿跨度方向等间距设置，距离不超过张弦梁的高度，且撑杆垂直于张弦梁两端端点的连线，撑杆3上端与受压上弦4连接，下端与受拉下弦1连接。

如图2所示，由于张弦梁的撑杆3垂直于张弦梁两端端点的连线，所以，除非撑杆正好位于张弦梁的跨中，否则撑杆左边受拉下弦与水平方向之间的夹角α₁以及撑杆右边受拉下弦与水平方向之间的夹角α₂不相等，以如图1所示的张弦梁为例，对于左边半跨来说，撑杆左边受拉下弦与水平方向之间的夹角α₁大于撑杆右边受拉下弦与水平方向之间的夹角α₂。因为撑杆左边受拉下弦的内力T₁与撑杆右边受拉下弦的内力T₂相等，则撑杆左边受拉下弦内力T₁在水平向的分力H₁小于撑杆右边受拉下弦内力T₂在水平向的分力H₂，宏观的表现就是撑杆和受拉下弦的连接节点会向右边，也就是张弦梁的跨中滑动，撑杆绕其与受压上弦的连接节点旋转，这样的结果不仅会影响美观，甚至造成结构安全事故。

解决这个问题的关键在于使撑杆左边受拉下弦内力T₁在水平向的分力H₁等于撑杆右边受拉下弦内力T₂在水平向的分力H₂，而只有撑杆左边受拉下弦的内力T₁大于撑杆右边受拉下弦内力T₂，才能满足这个条件。

在实际的工程应用中，这是难以办到的。因为受拉下弦仅有两个端头，分别在张弦梁的两端节点处，所以，当施工时通过牵引受拉下弦端头以张拉受拉下弦时，同一根受拉下弦的每一段，其拉力是均匀的，也就是撑杆左边受拉下弦的内力T₁等于撑杆右边受拉下弦内力T₂，这样，就使得撑杆下端节点向张弦梁跨中的滑动难以避免。

实际工程中一般采用以下三种方法来解决这个问题：

1、增大撑杆下端节点与受拉下弦之间的约束能力——通常是通过在构造上夹紧受拉下弦来产生摩擦力△T——如图2所示，摩擦力△T在水平方向的分力为f。摩擦力△T与撑杆左边受拉下弦内力T₁的合力（△T+T₁）在水平方向的分力（f+H₁）等于撑杆右边受拉下弦内力T₂在水平向的分力H₂，由此可以避免撑杆的滑移。如果张弦梁承担的荷载较小——这意味着撑杆左边受拉下弦的内力T₁和撑杆右边受拉下弦的内力T₂均较小，那么两者的水平分力相差也就不大，这样较容易通过构造夹紧受拉下弦来产生摩擦力△T。但如果张弦梁承受的荷载较大，或者为了防腐，在受拉下弦外有油脂层包裹等情况下，就很难通过夹紧受拉下弦来产生足够的摩擦力△T了。另外，考虑到受拉下弦被拉紧时，其直径会随着受拉下弦内力T₁的增大而不断减小，这也使得通过设计撑杆下端节点构造来夹紧受拉下弦很困难。有些实际工程应用中，会采用在撑杆下端节点中设置很多高强螺栓来增大摩擦力△T，因此造成撑杆下端节点会很大，破坏了张弦梁结构本来应该显得轻盈的观感，这种做法通常不能被业主和建筑师接受。

2、改变通常将撑杆设计为垂直于张弦梁两端端点的连线的做法，使撑杆的中轴线位于撑杆左右两侧受拉下弦所形成夹角的角平分线上。这样一来，由于撑杆与左边受拉下弦之间的夹角以及撑杆与右边受拉下弦之间的夹角相等，而且同时撑杆左边受拉下弦的内力T₁等于撑杆右边受拉下弦的内力T₂，所以撑杆下端夹持受拉下弦的节点就稳定而不会左右滑动了。如图3所示。但是在大多数建筑工程中，张弦梁结构都暴露在外，以其简洁有规律的结构美感得到建筑师和业主的青睐，如果改变撑杆的倾斜角，相当于改变了张弦梁的建筑外观，这需要结合建筑和装饰风格综合考虑。