[实用新型]一种耐腐轻质高强BFRP-钢管组合弦管桁架

说明书

一种耐腐轻质高强BFRP‑钢管组合弦管桁架，属于建筑技术领域。包括上弦杆、下弦杆、多个腹杆、多个中间竖杆及两端部竖杆，所述上弦杆和两端部竖杆均采用在钢管外设置与其轴线垂直的BFRP纤维缠绕层结构，所述下弦杆采用在钢管外设置与其轴线平行的BFRP纤维附着层结构。有效避免桁架弦杆发生锈蚀，增加构件耐久性，增加钢桁架的承载能力，有效减小桁架自重，增加构件跨度，有效延长高温作用下桁架的破坏时间。

技术领域

本发明属于建筑技术领域，特别是涉及一种耐腐轻质高强BFRP-钢管组合弦管桁架。

背景技术

钢桁架是轻型钢结构建筑中重要的横向承重构件，主要承担着大跨度轻型钢结构屋面荷载。钢桁架一般由上下弦杆、腹杆及端部竖杆组成，其中桁架弦杆通常采用钢管，承受单向荷载。

钢桁架具有自重轻，承载能力强，耗钢量少，形式多样，布置灵活等优点。但同其他钢构件相似，对于在复杂环境中长期服役的钢桁架而言，锈蚀这一耐久性问题几乎不可避免，这会直接影响钢桁架的受力性能。尤其对于承受压力的上弦及承受拉力的下弦杆件，锈蚀所带来的影响可能更大。为避免此类现象的发生，通常在杆件表面涂刷防锈漆或镀锌，但涂层或镀层在各类复杂环境长期服役过程中依然会发生龟裂及脱落。因此亟需发明一种新型桁架，使桁架在具备良好的耐久性的同时，还具备卓越的受力性能。

发明内容

针对上述存在的技术问题，提供一种耐腐轻质高强BFRP-钢管组合弦管桁架。采用玄武岩纤维聚合材料(BFRP)与钢管的组合弦管作为钢桁架的弦杆，以降低钢弦杆的锈蚀率，增加钢桁架的承载能力。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种耐腐轻质高强BFRP-钢管组合弦管桁架，包括上弦杆、下弦杆、多个腹杆、多个中间竖杆及两端部竖杆，所述上弦杆和两端部竖杆均采用在钢管外设置与其轴线垂直的BFRP纤维缠绕层结构，所述下弦杆采用在钢管外设置与其轴线平行的BFRP纤维附着层结构。

优选的，所述上弦杆和两端部竖杆的BFRP厚度W1与钢管厚t之比W1/t＝1/10-1/8。

优选的，所述下弦杆的BFRP纤维附着层层厚W2与钢管厚t之比W2/t＝1/10-1/8。

优选的，所述上弦杆、下弦杆、多个腹杆、多个中间竖杆及两端部竖杆的连接端内侧均设有螺纹，各个杆件连接节点处分别采用带有多个接头的螺栓连接件连接，所述接头数及角度与连接节点的杆件数及角度相同。

本发明的有益效果为：

桁架是指由直杆在端部相互连接而组成的格子式结构，其上下弦杆、腹杆及端杆理论上均为仅承受轴向作用力的二力杆。本发明采用BFRP纤维纵向附着组合钢管作为下弦拉杆，同时采用BFRP横向缠绕组合钢管作为上弦压杆及侧竖压杆，可获得如下有益效果：

(1)有效避免桁架弦杆发生锈蚀，增加构件耐久性。

BFRP材料为一种环境友好型建材，其具有极强的耐腐蚀性能。桁架结构一般多用于跨度较大的工业厂房之中，其服役环境多为露天环境，或具备一定腐蚀因素的耦合复杂环境。这就对桁架，特别是承担弯矩的上下弦杆提出了较高的耐腐要求，而既有的钢弦杆显然无法满足这一要求。采用BFRP-钢复合管作为弦杆则可有效避免弦杆锈蚀，增加构件耐久性能。

(2)有效增加桁架承载能力。

BFRP材料一般抗拉强度在600-1500MPa之间，高于钢材的极限抗拉强度，因此采用纤维方向与钢管方向同向的BFRP-钢组合管作为下弦杆可以有效的增加下弦杆的抗拉强度，同时上弦压杆采用BFRP横向缠绕复合钢管，延缓上弦杆件发生屈曲，因此本发明可以使桁架的极限承载力大幅提高。

(3)有效减小桁架自重，增加构件跨度。