[发明专利]一种预应力桁架结构

说明书

本发明属于建筑结构领域，具体涉及一种预应力桁架结构，包括两榀上弦桁架，两榀上弦桁架之间有若干榀次桁架，每榀上弦桁架下部有若干对撑杆和一对下弦拉索，下弦拉索呈上凸形式；上弦桁架和次桁架两侧各有一榀三角形混凝土斜柱，混凝土斜柱和上弦桁架之间有若干对斜拉索，下弦拉索通过锚具和拱形桁架相连接，斜拉索通过锚具和拱形桁架和混凝土斜柱相连接，撑杆上下端分别连接上部拱形桁架和下弦拉索。本发明能防止在大风情况下出现下弦拉索失效，结构的刚度不会骤减，不会出现变形过大，甚至发生破坏的情况；并能增大了结构的刚度，使结构跨度大大增加，满足煤棚料场多台斗轮机运行的空间要求。

技术领域

本发明属于建筑结构领域，具体涉及一种预应力桁架结构。

背景技术

根据国家技能环保要求，对于新建及大量已建煤场需进行封闭改造，以避免煤炭在恶劣天气下遭受损失和环境污染，斗轮机的数量及作业要求决定新建及改造罩棚的跨度，超大跨度预应力斜拉结构形式恰好满足数台斗轮机共同工作时的空间要求。

现有的张弦桁架，包括一榀上弦桁架、若干对撑杆和一对下弦索，上弦桁架之间通过次桁架相连，下拉索的预应力使上弦桁架产生反挠度，在荷载下结构的最终挠度会减小，并且通过下弦索的张拉力，使撑杆产生向上的分力，导致上弦桁架产生与外荷载作用下相反的内力和变形，以形成整个张弦桁架结构并提高结构刚度，撑杆对上弦桁架提供弹性支撑，改善上弦桁架的受力性能。由此可见，张弦桁架结构可充分发挥下弦索的强抗拉性能，有利于改善整体结构受力性能，使上弦桁架受弯刚性构件和下弦索抗拉构件取长补短，协同工作，充分发挥每种结构材料的作用。

预应力张弦桁架结构自重轻且具有良好的受力性能，因而近年来，该结构在大跨度煤棚结构中得到越来越多的应用。但随着储煤场规模的扩大，干煤棚结构的跨度不断加大，上弦拱桁架为满足其跨度所需的刚度需通过增加拱高、增加厚度或者加大截面规格的方式，同时需加大下弦索力，若位于平原、沿海等强风环境下，为不使下弦索退出工作，结构的整体刚度减小，结构变形加大，甚至破坏，还需再加大下弦索力来抵抗风吸力，以上几种方法的结果都会带来用钢量的增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预应力桁架结构，满足超大跨度干煤棚的空间使用要求，同时解决风吸下结构刚度不减小，最终降低结构用钢量的技术问题。

为实现上述目的，本发明具体提供的技术方案为：一种预应力桁架结构，包括两榀上弦桁架，两榀上弦桁架之间有若干榀次桁架，每榀上弦桁架下部有若干对撑杆和一对下弦拉索，下弦拉索呈上凸形式；

上弦桁架和次桁架两侧各有一榀三角形混凝土斜柱，混凝土斜柱和上弦桁架之间有若干对斜拉索，下弦拉索通过锚具和拱形桁架相连接，斜拉索通过锚具和拱形桁架和混凝土斜柱相连接，撑杆上下端分别连接上部拱形桁架和下弦拉索。

本案相对于现有技术，增加了两侧混凝土斜柱及斜拉索的应用，下凹的下弦索改为上凸形式，下弦索通过预应力张拉之后提供了结构跨中部分的竖向刚度，两榀上弦桁架通过两侧斜拉索拉在三角形混凝土斜柱上，能有效限制整个结构内力和变形的发展，三角形混凝土斜柱采用一定的倾角，通过自身重量来抵抗斜索张拉桁架的拉力，有效的加大结构跨度；

对于大跨煤棚结构，屋面多采用轻质材料，且大部分位于平原、沿海等强风环境中，风吸力大于屋面结构自重及屋面活载组合而成的竖直向下的荷载的情况常有发生，下弦上凸索的形式施加预拉力后，使撑杆产生向上的分力，也能有效限制结构内力和变形的发展。

下弦上凸索的形式增大了结构内部的净空范围。

所述的拱桁架为保证大跨张弦结构的空间整体刚度采用空间倒三角桁架或空间倒梯形桁架。

所述的撑杆为圆管或矩形管，和拱桁架及上部抗风索或下弦拉索的连接均为铰接。

优选的，拱桁架的厚度影响该体系的整体刚度及经济性，可选取跨度的1/35—1/40。