一种自平衡拱形桁架支承的大跨度索网结构的制作方法

本实用新型涉及大跨度结构技术领域，尤其是涉及一种自平衡拱形桁架支承的大跨度索网结构。

背景技术：

目前，煤棚、料场是一种在电力、钢铁等领域广泛应用的设施，它的主要作用是遮蔽煤炭堆场、矿石料场，减少环境污染。

在结构体系方面，大跨度的煤棚、料场主要采用预应力拱桁架结构。这种结构横向布置标准榀拱形桁架3和山墙榀拱形桁架6，标准榀拱形桁架可以与预应力钢索结合，形成预应力拱桁架，山墙榀拱形桁架6由山墙柱7支承。沿纵向布置纵向联系桁架，由纵向联系桁架5和支撑构件形成支撑系统，保证结构的整体性，并传递纵向荷载(图1所示)。落地预应力拱桁架支承檩条、彩钢板或者膜结构屋面。这种结构形式的优点是设计简单，但存在以下缺点：桁架间距在12m-18m之间，间距小，构件数量多，截面种类多，基础数量多，并且现场焊接量大、安装工作量大，安装周期长，工程造价高。此外落地预应力拱桁架在拱脚处净空高度有限，影响设备(如门式斗轮机)的运行。

综上，工程建设迫切需要实用新型一种兼顾工程造价、施工效率和设备运行空间的新结构体系。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种自平衡拱形桁架支承的大跨度索网结构，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种自平衡拱形桁架支承的大跨度索网结构，其包括：柱、自平衡拱形桁架、纵向联系桁架和索网；

所述索网支承于所述自平衡拱形桁架上；

所述自平衡拱形桁架通过支座支承于所述柱上，所述支座上设置有用于固定所述自平衡拱形桁架弦杆的连接构件，所述支座具有水平滑动机构，所述拱形桁架能在所述柱的顶端面发生相对滑动；

所述自平衡拱形桁架包括山墙榀拱形桁架和标准榀拱形桁架；所述山墙榀拱形桁架和标准榀拱形桁架由若干道纵向联系桁架沿纵向连接；所述纵向联系桁架将所述自平衡拱形桁架连成整体结构，并平衡所述索网在所述拱桁架上产生的纵向水平力，使整体结构沿纵向形成自平衡的体系。

作为一种进一步的技术方案，所述支座包括：拱桁架连接部、滑动机构和柱顶连接部；

所述拱桁架连接部与拱桁架的弦杆相连；

所述柱顶连接部与竖直柱顶部相连；

所述拱桁架连接部和柱顶连接部之间通过滑动机构相连。

作为一种进一步的技术方案，所述自平衡拱形桁架沿其横向连接有若干个撑杆；

所述若干个撑杆通过拉索连接。

作为一种进一步的技术方案，所述拉索的端部连接于所述支座上。

作为一种进一步的技术方案，所述拉索的端部连接于靠近所述支座的自平衡拱形桁架的下弦。

作为一种进一步的技术方案，所述柱与柱之间通过柱间横梁连接；

所述柱与柱之间设置有柱间支撑。

作为一种进一步的技术方案，所述柱为混凝土柱。

作为一种进一步的技术方案，所述柱为格构式钢柱。

作为一种进一步的技术方案，所述索网包括：承重索、抗风索和边索；

所述承重索沿纵向支承于所述自平衡拱形桁架上；

所述抗风索沿横向与所述承重索交织成网状；

所述抗风索与所述承重索通过索夹连接；

所述边索与所述抗风索通过索夹连接；

所述边索固定于最外侧纵向联系桁架。

作为一种进一步的技术方案，相邻所述标准榀拱形桁架间距之间的间距能达到50m。

采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型与预应力拱桁架结构相比，本实用新型的钢构件数量少，可以充分发挥钢索的高强特性，材料利用率高，经济性能好。

2.本实用新型拱形桁架支座沿横向滑动，通过支座处的横向钢索约束拱桁架的横向变形，在向下荷载作用下拱形桁架具有拱的受力特性，并且拱形桁架不对下部柱子产生横向水平推力。

3.本实用新型纵向联系桁架平衡承重索产生的纵向水平力，结构沿纵向形成自平衡的体系，不需要在建筑外部专门设置平衡索网产生的纵向水平力的系统。

4.本实用新型采用合理的布置和设计后，本实用新型的施工现场安装量、焊接量和土方量较传统结构都有显著下降，施工效率提升明显。

5.本实用新型与预应力拱桁架结构相比，本实用新型对场地内设备的适用范围更广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有预应力拱桁架结构的示意图；

图2为本实用新型自平衡拱形桁架支承的大跨度索网结构轴测图；

图3为本实用新型自平衡拱形桁架支承的大跨度索网结构正面图；

图4为本实用新型自平衡拱形桁架支承的大跨度索网结构平面图；

图5为本实用新型的自平衡拱形桁架示意图；

图6为本实用新型标准榀的自平衡拱形桁架示意图；

图7为本实用新型山墙榀的自平衡拱形桁架示意图；

图8为本实用新型自平衡拱形桁架断面示意图，其中为四肢拱桁架；

图9为本实用新型自平衡拱形桁架断面示意图，其中为三肢拱桁架；

图10为本实用新型下部柱结构示意图；

图11为本实用新型索网结构示意图；

图12为本实用新型自平衡拱形桁架与下部柱连接节点示意图。

图标：1为自平衡拱形桁架，2为索网，3为标准榀拱形桁架，4为标准榀拱形桁架间距，5为纵向联系桁架，6为山墙榀拱形桁架，7为山墙柱，8为拉索，9为撑杆，10为柱，11为弦杆，12为腹杆，13为柱间横梁，14为柱间支撑，15为混凝土柱，16为格构式钢柱，17为承重索，18为抗风索，19为边索，20为支座。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

结合图2至图12所示，本实施例提供一种自平衡拱形桁架支承的大跨度索网结构，其包括：柱10、自平衡拱形桁架1、纵向联系桁架5和索网2；所述索网2支承于所述自平衡拱形桁架1上；该结构利用较少数量横向布置的自平衡拱形桁架1和纵向布置的纵向联系桁架5形成骨架，支承其间的索网2系统，形成高效的大跨度结构，大幅度减少了钢构件数量和现场焊接、吊装和滑移等安装施工工作。

其中，所述自平衡拱形桁架1通过支座20支承于所述柱10上，所述支座20具有一圆盘底座，所述圆盘底座的底端面为平滑面，所述柱10的顶端面为平滑面，所述圆盘底座能在所述柱10的顶端面发生相对滑动，所述圆盘底座上设置有用于固定所述自平衡拱形桁架1端部的焊接部；自平衡的拱形桁架通过支座20支承于下部混凝土柱15或者钢柱，支座20形式为横向滑动，横向水平力不传递到柱子。在拱形桁架支座20处，沿横向设置水平预应力钢索，平衡拱形桁架的横向水平推力。

其中，所述自平衡拱形桁架1包括山墙榀拱形桁架6和标准榀拱形桁架3；所述山墙榀拱形桁架6和标准榀拱形桁架3由若干道纵向联系桁架5沿纵向连接；标准榀拱形桁架3通过柱支承。当然，山墙榀拱形桁架6由山墙柱7支承。所述纵向联系桁架5将所述自平衡拱形桁架1连成整体结构，并平衡所述索网2在所述拱桁架上产生的纵向水平力，使整体结构沿纵向形成自平衡的体系。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述支座包括：拱桁架连接部、滑动机构和柱顶连接部；所述拱形桁架弦杆连接于拱桁架连接部；柱顶连接部连接于竖直柱顶；拱桁架可以相对竖直柱产生滑动。当然，对于支座的具体形式并不局限。

例如：支座可以采用圆盘底座，其中，所述圆盘底座包括：上圆环部、下圆环部和若干个肋构件；所述上圆环部与下圆环部之间通过若干个肋构件连接；所述上圆环部上设置有球头焊接部；所述下圆环部的底端面为平滑面。当然，对于支座也可以其他形式，此处不再一一列举。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述自平衡拱形桁架1沿其横向连接有若干个撑杆9；所述若干个撑杆9通过拉索8连接。所述拉索8的端部连接于所述支座20上。当然，条件不允许的话，所述拉索8的端部也可以连接于靠近所述支座20的自平衡拱形桁架1的下弦。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述柱10与柱10之间通过柱间横梁13连接；所述柱10与柱10之间设置有柱间支撑14。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述柱为混凝土柱15。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述柱为格构式钢柱16。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述索网2包括：承重索17、抗风索18和边索19；所述承重索17沿纵向支承于所述自平衡拱形桁架1上；所述抗风索18沿横向与所述承重索17交织成网状；所述抗风索18与所述承重索17通过索夹连接；所述边索19与所述抗风索18通过索夹连接；所述边索19固定于最外侧纵向联系桁架5。对索网2施加预应力，使结构具有刚度和承载力，其预应力水平由结构所受的荷载以及结构的性能目标确定。可见，本实施例在横向布置较少的拱桁架作为竖向支承结构，利用纵向联系桁架5将拱桁架在平面外联结为稳定的整体，其中横向布置的拱桁架间距(标准榀拱形桁架3间距4)在50m左右(传统预应力拱桁架结构的桁架间距在12m-18m之间)。

本实施例中，自平衡拱形桁架1包括山墙榀拱形桁架6和标准榀拱形桁架3，其中，自平衡拱形桁架1可以为三肢拱桁架，也可以为四肢拱桁架。也就是说，根据跨度、荷载等具体情况，自平衡的拱形桁架可采用三肢拱形桁架或四肢拱形桁架，柱子可采用混凝土柱或钢柱。柱子之间也可按性能需求增设拉杆或横梁。本专利在纵向两侧为山墙拱桁架，可采用实腹钢柱或格构钢柱支承山墙拱形桁架，减小山墙拱形桁架的跨度，降低山墙拱形桁架用钢量。根据结构刚度性能需求确定索网的预应力水平。

其中，四肢拱桁架的断面包括四根弦杆11和联系弦杆11的腹杆12。

其中，三肢拱桁架的断面包括三根弦杆11和联系弦杆11的腹杆12。

综上，采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型与预应力拱桁架结构相比，本实用新型的钢构件数量少，可以充分发挥钢索的高强特性，材料利用率高，经济性能好。

2.本实用新型拱形桁架支座20沿横向滑动，通过支座20处的横向钢索约束拱桁架的横向变形，在向下荷载作用下拱形桁架具有拱的受力特性，并且拱形桁架不对下部柱子产生横向水平反力。

3.本实用新型纵向联系桁架5平衡承重索17产生的纵向水平力，结构沿纵向形成自平衡的体系，不需要在建筑外部专门设置平衡索网2产生的纵向水平力的系统。

4.本实用新型采用合理的布置和设计后，本实用新型的施工现场安装量、焊接量和土方量较传统结构都有显著下降，施工效率提升明显。

5.本实用新型与预应力拱桁架结构相比，本实用新型对场地内设备的适用范围更广。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

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