CN110905075B - 预应力空间网格结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力空间网格结构，其包括上弦层、下弦层以及位于上弦层和下弦层之间的腹杆层，所述下弦层的边缘均布若干支座，所述支座中设有连接球，所述连接球上设有连接柱，所述连接柱上远离球体的一端焊接在下弦层上，墙体的顶面嵌设有若干千斤顶，所述支座焊接千斤顶的顶杆上，所述千斤顶的下端设有压力传感器，所述墙体上还设有用于驱动千斤顶的顶杆移动的驱动组件。本发明具有通过自动调节空间网格至水平以确保空间网格受力均匀的效果。

Description

预应力空间网格结构

技术领域

本发明涉及空间网格领域，更具体地说，它涉及一种预应力空间网格结构。

背景技术

空间网格结构是指若干杆件按照一定的规律组合成空间的立体框架，杆件和杆件之间通过铰接或者刚接。空间网格结构主要用于建筑上，例如体育馆的顶部、商场的顶部、仓库的顶部以及展厅的顶部，主要应用在这些大型的建筑房顶，起到支撑梁的作用。

公开号为CN109235651A的中国专利公开了一种大跨度刚性山墙空间网格-索膜结构体系，它包括刚性山墙空间网格、索拱桁架、兼具竖向承载与围护建筑功能的索膜结构。刚性山墙空间网格承受纵向风荷载，索拱桁架承受横向水平荷载，索膜结构承受屋面竖向荷载和维护覆盖。

这种大跨度刚性山墙空间网格-索膜结构体系，在应用在建筑顶部时，由于建筑在建设好后几年内，会存在沉降的问题，而建筑沉降是不均匀的，通常建筑在建造的时候留有沉降缝来因对这种情况，但是对于空间网格来说，在初始建造的时候，空间网格搭建在建筑顶部，处于均匀受力的状态，随着建筑的不均匀沉降，空间网格将会局部受力集中，部分受力较轻的情况，进一步导致空间网格受力集中的位置容易损坏，存在安全隐患。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种预应力空间网格结构，其优点是，当建筑的墙体发生不同程度的沉降后，通过千斤顶进行自动调节，使得空间网格的支撑点能够均匀受力。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种预应力空间网格结构，包括上弦层、下弦层以及位于上弦层和下弦层之间的腹杆层，所述下弦层的边缘均布若干支座，所述支座中设有连接球，所述连接球上设有连接柱，所述连接柱上远离连接球的一端焊接在上弦层上，墙体的顶面嵌设有若干千斤顶，所述支座焊接千斤顶的顶杆上，所述千斤顶的下端设有压力传感器，所述墙体上还设有用于驱动千斤顶的顶杆移动的驱动组件。

通过上述技术方案，建筑在建造时，上弦层和下弦层平整的安装在墙顶上。当墙体在几年后经过不同程度的沉降后，上弦层和下弦层出现倾斜，此时通过驱动组件驱动部分千斤顶的顶杆上升，使得上弦层和下弦层整体回归水平状态，进而防止上弦层和下弦层倾斜后受力不均匀，避免局部受力集中，导致相应的位置损伤严重，上述设置能够有效避免这种情况。

本发明进一步设置为：所述驱动组件包括固定在墙体上的驱动电机、铰接在千斤顶的手柄上的驱动杆，所述驱动电机和驱动杆之间还设有圆盘，所述圆盘固定在驱动电机的输出轴上，所述驱动杆偏心转动连接在圆盘上。

通过上述技术方案，当驱动电机转动时，带动圆盘转动，圆盘带动驱动杆循环的上下移动，通过驱动杆带动千斤顶的手柄上下移动，从而实现自动驱动千斤顶的手柄移动，进一步实现自动控制千斤顶的顶杆自动上升。

本发明进一步设置为：墙体的顶部并且位于千斤顶的一侧竖直嵌设有限位套，所述下弦层上固定设有插接在限位套中的限位杆。

通过上述技术方案，限位杆插接在限位套中，限位套嵌设在墙体中，同时限位杆的一端焊接在上弦层上，使得上弦层只能够上下移动，而不能够水平的移动，进而提高整体的抗水平位移的能力。

本发明进一步设置为：所述千斤顶的顶杆与支座之间设有减震装置，所述减震装置包括焊接在千斤顶的顶杆上的减震套、位于减震套内的若干间隔设置金属片和橡胶片，所述支座滑移连接在减震套中。

通过上述技术方案，当地面震动时，上弦层也会震动，橡胶片能够变形，进而防止上弦层和千斤顶刚性连接后，上弦层与千斤顶的连接处断开。

本发明进一步设置为：所述腹杆层包括若干球节点、连接在球节点上的连杆，所述连杆远离球节点的一端连接在上弦层或者下弦层上，所述球节点、上弦层和下弦层上焊接均若干螺柱，所述连杆两端开设有相反螺纹的并且与螺柱螺纹连接的连接孔。

通过上述技术方案，转动连杆，螺柱在连接杆上收缩或者伸长，当螺柱缩进连杆中时，连杆将上弦层和下弦层固定在一起，这样起到施加预紧力的作用，进一步使得上弦层和下弦层连接的更加牢靠，防止连杆松动后，造成上弦层和下弦层之间晃动。

本发明进一步设置为：所述连杆的中间位置断开，并且在断开处设有拉力传感器，所述拉力传感器的两端分别焊接在连杆上。

通过上述技术方案，当上弦层、下弦层以及腹杆层之间装配好后，连杆上受到的力是不变的，当其中一根连杆或者多跟连杆断裂时，连杆的受力情况会相应的变化，相应的拉力传感器的示数也会存在变化，这样便于工作及时发现问题，并且针对问题点的地方及时的维修和维护，提高了安全性能。

本发明进一步设置为：所述上弦层的两端钢丝绳，所述上弦层的中间位置竖直设有用于将钢丝绳顶起的支杆。

通过上述技术方案，上弦层和下弦层由成百上千个钢管组成，同时还有很多连杆，这样容易遗漏掉部分连杆和钢管没有施加预紧力。支杆将钢丝顶起，钢丝处于绷紧状态，进而从两边对上弦层整体施加预紧力。

本发明进一步设置为：所述上弦层和下弦层包括若干钢管，所述钢管的两端封闭，所述钢管内填充有惰性气体，所述钢管外涂有防锈层。

通过上述技术方案，钢管的外部通过防锈层进行防锈，钢管的内部通过填充惰性气体，防止钢管的内部生锈，从而从内到外对钢管进行全面的保护，提高钢管的使用寿命。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、千斤顶的设置，在建筑发生不同程度的沉降时，调节千斤顶的顶杆，对上弦层和下弦层具进行自定调平，确保均匀受力；

2、驱动组件的设置，能够自动调节千斤顶，避免人工调节；

3、拉力传感器用于检测连杆的的受力情况，提高安全性能。

附图说明

图1是本实施例的主视图。

图2是本实施例的整体的结构示意图。

图3是本实施例的千斤顶、驱动组件以及上弦层的结构示意图。

图4是本实施例的减震组件与千斤顶和支座的结构示意图。

图5是本实施例的上弦层、下弦层与腹杆层组合的最小单元结构示意图。

图6是本实施例的监控中心工作流程的示意图。

图7是本实施例的钢管的结构示意图。

附图标记：1、上弦层；11、钢管；12、防锈层；13、限位杆；14、限位套；15、连接柱；16、连接球；2、下弦层；3、腹杆层；31、球节点；32、连杆；321、连接孔；33、螺柱；34、拉力传感器；4、千斤顶；41、支座；42、压力传感器；5、驱动组件；51、驱动电机；52、驱动杆；53、圆盘；6、减震装置；61、金属片；62、橡胶片；63、减震套；7、支杆；71、钢丝。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：参考图1和图2，一种预应力空间网格结构，包括上弦层1、下弦层2以及位于上弦层1和下弦层2之间的腹杆层3，下弦层2和上弦层1由若干钢管11组合成方框形，腹杆层3包括若干球节点31、连接在球节点31上的若干连杆32，钢管11和连杆32均连接在球节点31上，连杆32远离球节点31的一端连接在上弦层1或者下弦层2上，这样形成空间网格。

参考图2，在上弦层1的相互平行的两边设置若干支撑点，支撑点均布在上弦层1上。

参考图3和图4，在上弦层1上位于支撑点处竖直设置连接柱15，连接柱15的下端焊接有连接球16，在墙体内竖直嵌设千斤顶4，千斤顶4的顶杆上固定设置支座41，连接球16嵌设在支座41中。支座41包括两个卡座，卡座中开设有半球形的球孔，连接柱15穿过上端的卡座，两个卡座通过螺栓固定连接，从而将连接球16夹持住。千斤顶4的下端设置压力传感器42，压力传感器42用于检测上弦层1落在千斤顶4上的重力。当墙体发生不同程度的沉降后，上弦层1落在墙体上的重力也会发生相应的变化，操作千斤顶4的手柄，使得千斤顶4的顶杆根据墙体的不同沉降之间的误差值进行伸长，将上弦层1的局部位置顶起，使得上弦层1水平设置，进一步使得千斤顶4能够均匀的承受压力。

参考图3和图4，当上弦层1倾斜时，低处位置的千斤顶4受力大，高处位置的千斤顶4受力小，因此当压力传感器42感受到数值变化时，与初始的数值进行比对，对于数值变大的压力传感器42上的千斤顶4的顶杆伸长，数值变小的压力传感器42上的千斤顶4的顶杆保持不变，使得上弦层1水平设置。此时压力传感器42相当于参考标准，便于人们快速了解具体的上弦层1倾斜的状况。在墙体中设置驱动组件5，驱动组件5用于驱动千斤顶4的手柄摆动，进而起到自动调节千斤顶4的顶杆的作用。

参考图3和图6，在建筑内设置监控中心，监控中心用于接收压力传感器42的数据，进一步便于远程控制驱动组件5来调节千斤顶4。建筑的沉降在几年后会稳定下来，因此不需要往复的调节千斤顶4，使得千斤顶4能够一次调节到位。驱动组件5包括嵌设在墙体中的驱动电机51、固定在驱动电机51的输出轴上的圆盘53、偏心转动连接在圆盘53上的驱动杆52。当驱动电机51工作时，带动圆盘53转动，圆盘53拉动驱动杆52循环移动，驱动杆52带动千斤顶4的手柄上下移动，此时千斤顶4的顶杆伸长，进而起到自动控制千斤顶4的作用。在监控中心还是设置PLC控制器，通过PLC控制器远程控制驱动电机51工作。

参考图4，在上弦层1的边缘处，并且位于千斤顶4的一侧竖直焊接有限位杆13，在墙体中竖直嵌设有限位套14。限位杆13长度一米并且限位杆13能够滑移连接在限位套14中。限位杆13用于限制上弦层1的水平位移，提高上弦层1抗水平位置的能力。

参考图4，千斤顶4的顶杆上固定设有减震装置6，减震装置6包括焊接在千斤顶4的顶杆上的减震套63、位于减震套63中的若干间隔设置金属片61和橡胶片62，支座41滑移连接在减震套63中。当地面发生微弱的震动时，橡胶片62能够变形，对上弦层1起到减震的作用，防止刚性连接导致连接处断裂。

参考图5和图6，在球节点31上沿球径的方向焊接八个螺柱33，其中四个螺柱33处于同一水平面，用于连接钢管11，剩下四个螺柱33用于连接连杆32，球节点31与上弦层1或者下弦层2处于同一平面，连杆32的两端分别连接在下弦层1或者上弦层2上的球节点31，从而将上弦层1和下弦层2固定连接在一起。连杆32的两端开设有螺纹连接在螺柱33上的连接孔321，同一个连杆32的两端的连接孔321为相反的螺牙，转动连杆32，使得螺柱33缩在连杆32中，这样对上弦层1和下弦层2施加预紧力。将部分连杆32的中间段断开，在连杆32的断开处焊接拉力传感器34，拉力传感器34与监控中心通过电信号连接，这样对连杆32起到检测的作用。当连杆32或者其他连杆32出现断裂时，此时拉力传感器34的示数会存在变化，因此能够在监控中心及时的检测出来，进而提醒工作人员进行排查检修，提高安全性能。

参考图1，由于上弦层1和下弦层2跨度大，存在遗漏掉的没有施加预紧力的钢管11或者连杆32。因此在上弦层1的中间段竖直设置若干支杆7，上弦层1的两边固定设置钢丝71，支杆7用于将钢丝71顶起，使得钢丝71始终处于绷紧状态，通过钢丝71进一步对上弦层1整体施加预紧力。

参考图7，钢管11的两端封闭，钢管11的内部填充氩气，钢管11的外部设置防锈层12，通过防锈层12有效防止钢管11的外部生锈，通过在管内填充氩气，有效防止钢管11从内部生锈，提高钢管11的使用寿命。

动作过程：首先在现场将上弦层1和下弦层2组装好，再将腹杆层3连接在上弦层1和下弦层2之间，在墙体的顶端将千斤顶4、减震装置6以及支座41固定安装好，最后将上弦层1、下弦层2以及腹杆层3起吊到墙体的上方，最后将上弦层1固定安装到支座41上。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种预应力空间网格结构，包括上弦层(1)、下弦层(2)以及位于上弦层(1)和下弦层(2)之间的腹杆层(3)，其特征在于：所述下弦层(2)的边缘均布若干支座(41)，所述支座(41)中设有连接球(16)，所述连接球(16)上设有连接柱(15)，所述连接柱(15)上远离连接球(16)的一端焊接在上弦层(2)上，墙体的顶面嵌设有若干千斤顶(4)，所述支座(41)焊接千斤顶(4)的顶杆上，所述千斤顶(4)的下端设有压力传感器(42)，所述墙体上还设有用于驱动千斤顶(4)的顶杆移动的驱动组件(5)；

所述驱动组件(5)包括固定在墙体上的驱动电机(51)、铰接在千斤顶(4)的手柄上的驱动杆(52)，所述驱动电机(51)和驱动杆(52)之间还设有圆盘(53)，所述圆盘(53)固定在驱动电机(51)的输出轴上，所述驱动杆(52)偏心转动连接在圆盘(53)上；

墙体的顶部并且位于千斤顶(4)的一侧竖直嵌设有限位套(14)，所述下弦层(2)上固定设有插接在限位套(14)中的限位杆(13)；

所述千斤顶(4)的顶杆与支座(41)之间设有减震装置(6)，所述减震装置(6)包括焊接在千斤顶(4)的顶杆上的减震套(63)、位于减震套(63)内的若干间隔设置的金属片(61)和橡胶片(62)，所述支座(41)滑移连接在减震套(63)中。

2.根据权利要求1所述的预应力空间网格结构，其特征在于：所述腹杆层(3)包括若干球节点(31)、连接在球节点(31)上的连杆(32)，所述连杆(32)远离球节点(31)的一端连接在上弦层(1)或者下弦层(2)上，所述球节点(31)、上弦层(1)和下弦层(2)上焊接均若干螺柱(33)，所述连杆(32)两端开设有相反螺纹的并且与螺柱(33)螺纹连接的连接孔(321)。

3.根据权利要求2所述的预应力空间网格结构，其特征在于：所述连杆(32)的中间位置断开，并且在断开处设有拉力传感器(34)，所述拉力传感器(34)的两端分别焊接在连杆(32)上。

4.根据权利要求1所述的预应力空间网格结构，其特征在于：所述上弦层(1)的两端钢丝(71)绳，所述上弦层(1)的中间位置竖直设有用于将钢丝(71)绳顶起的支杆(7)。

5.根据权利要求2所述的预应力空间网格结构，其特征在于：所述上弦层(1)和下弦层(2)包括若干钢管(11)，所述钢管(11)的两端封闭，所述钢管(11)内填充有惰性气体，所述钢管(11)外涂有防锈层(12)。

Images