專利名稱：玻璃索桁架結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及玻璃幕墻和采光頂結構領域。
背景技術：
現(xiàn)有的預應カ索桁架利用預應カ技術，將桁架中的壓桿轉(zhuǎn)化為拉桿后再傳遞彎矩和剪力，同時還實現(xiàn)了桿件截面的纖細化。但是，桁架結構中的剛性腹桿和交叉斜索，視覺上會給人以凌亂的感覺,往往不受建筑師的歡迎。因此用透明的玻璃片來代替桁架中的剛性腹桿和交叉斜索，傳遞彎矩和剪力，與預應カ拉索通過特殊的節(jié)點構造組合在一起，從而形成一種融承重功能與觀賞功能于一體的新結構，這是ー種創(chuàng)新，在裝飾行業(yè)和玻璃幕墻、采光頂領域都有著良好的應用前景。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供ー種融通透性，觀賞性和受カ功能于一體的玻璃索桁架結構。本實用新型采用如下技術方案ー種玻璃索桁架結構，包括桁架鉸支座，在桁架鉸支座連接有上弦鋼索和下弦鋼索，在上、下弦鋼索之間設有玻璃腹板，在玻璃腹板與上弦鋼索、下弦鋼索之間分別設有節(jié)點夾具且上弦鋼索、下弦鋼索分別通過節(jié)點夾具與玻璃腹板連接。本實用新型的有益效果在本實用新型中，桁架的外觀十分通透，輕巧和美觀。從力學原理看，玻璃板起著傳遞剪力的作用，而上下弦拉索則起著傳遞彎矩的作用，兩種不同特性的材料，分エ明確、優(yōu)勢互補，自重較小，剛度好，形成完美的組合結構。這種新結構融通透性，觀賞性和受カ功能于一體，可以水平布置，也可以豎向布置，因而在玻璃幕墻和采光頂?shù)慕ㄔ熘芯哂袕V闊的應用空間。與相關技術比較，本實用新型以規(guī)正的玻璃板等代剛性腹桿和交叉斜索，可簡化構造，安裝，施工方便，造型更為美觀。本實用新型玻璃索桁架結構的具體結構由以下附圖實施例詳細給出，其結構體系優(yōu)勢通過荷載試驗說明。

圖I為本實用新型玻璃索桁架構造示意圖；圖2為本實用新型玻璃腹板構造示意圖；圖3為本實用新型玻璃索桁架結構夾具構造詳圖；圖4為本實用新型玻璃索桁架結構夾具構造I-I剖面詳圖；圖5為本實用新型玻璃索桁架結構玻璃片孔ロ構造詳圖；圖6為本實用新型玻璃索桁架結構玻璃片孔ロ構造II-II剖面詳圖；圖7為本實用新型玻璃索桁架結構荷載試驗示意圖；圖8為荷載試驗荷載-索カ變化曲線；[0017]圖9為荷載試驗荷載荷載-撓度變化曲線。
具體實施方式
ー種玻璃索桁架結構，包括桁架鉸支座11，在桁架鉸支座11連接有上弦鋼索I和下弦鋼索2，在上、下弦鋼索之間設有玻璃腹板10，在玻璃腹板10與上弦鋼索I、下弦鋼索2之間分別設有節(jié)點夾具且上弦鋼索I、下弦鋼索2分別通過節(jié)點夾具與玻璃腹板10連接。在本實施例中，上弦鋼索I和下弦鋼索2為預應力不銹鋼絞線。所述的節(jié)點夾具包括第一夾板3、第二夾板4、鋼銷軸5、用于連接第一夾板3和第 ニ夾板4的第一連接螺栓6及第ニ連接螺栓7，在第一夾板3和第二夾板4上分別設有用于夾持上弦鋼索I或下弦鋼索2的凹槽；所述夾持上弦鋼索I或下弦鋼索2被設在第一夾板3和第二夾板4的凹槽內(nèi)并由第一連接螺栓6及第ニ連接螺栓7夾緊；所述玻璃腹板10通過穿過第一夾板3、玻璃腹板10及第ニ夾板4的鋼銷軸5與節(jié)點夾具連接。在鋼銷軸5上套設有鋼軸套9，在鋼軸套9上套設有弾性襯套12，并且，鋼軸套9及弾性襯套12位于鋼銷軸5與玻璃腹板10之間，在鋼軸套9上套設有第一鋼片13及第ニ鋼片14且第一鋼片13及第ニ鋼片14位于玻璃腹板10的兩側，所述第一鋼片13及第ニ鋼片14分別通過粘結面8粘結于玻璃腹板10上，在鋼銷軸5上螺紋連接有第一夾緊帽15及第二夾緊帽16且第一夾板3、第二夾板4、第一鋼片13、第二鋼片14及玻璃腹板10由第一夾緊帽15及第ニ夾緊帽16夾緊其間。所述鋼軸套9與玻璃腹板10連接時，在玻璃腹板10四角鉆孔，孔內(nèi)放置鋼軸套10，鋼軸套10與玻璃孔壁間用弾性襯套12隔離，鋼軸套9向玻璃腹板10連接傳カ時不通過孔壁，而是通過第一鋼片13、第二鋼片14與玻璃腹板10的粘結面8實現(xiàn)傳力，避免鋼銷軸5與玻璃腹板10直接接觸傳カ時產(chǎn)生的應カ集中。節(jié)點構造中的應カ傳遞路徑為荷載—玻璃腹板一鋼片粘結面一鋼片一鋼軸套一鋼銷軸一夾具一預應カ索一桁架支座。下面參照附圖，對本實用新型具體實施方案做出更為詳細的描述一·結構安裝本實用新型玻璃索桁架結構由上弦鋼索1，下弦鋼索2，玻璃腹板10和節(jié)點夾具等組成，如圖I所示。上下弦鋼索為不銹鋼絞線，兩端為帶螺桿的冷擠壓錨頭。玻璃腹板10采用鋼化夾膠玻璃，四角鉆孔，如圖2所示。作為構件的玻璃片，連同角部鉆孔中的鋼軸套9、第一鋼片13和第二鋼片14等先在エ廠預制加工成成品(如圖3)，然后運到工程現(xiàn)場組裝成結構。安裝并張拉上弦鋼索I和下弦鋼索2，鋼索穿過第一夾板3和第二夾板4，并用第ー螺栓6和第二螺栓7將夾板固定在鋼索上，將玻璃腹板10裝在上下弦鋼索之間，玻璃腹板10四角的孔與夾板上的孔對齊，插入鋼軸銷5使其固定，然后用特制的膠泥鋼將夾板孔與鋼銷軸5間的裝配間隙填塞緊密，最后將銷軸上的第一夾緊帽15和第二夾緊帽16擰緊(如圖6)。靜置三天，待膠泥鋼完全固化后，玻璃索桁架即已形成整體結構，具有良好的剛度和承載能力。上述施工組裝避免了在高空現(xiàn)場進行粘結操作，有利于保證施工質(zhì)量。但構件的制作、安裝誤差無法避免。當采用螺栓連接方案時，常規(guī)鋼結構中的螺栓連接原理，因玻璃孔壁不存在塑性變形的能力，上述分析的施工誤差，不可能在節(jié)點傳カ過程中得到調(diào)整。所以，螺栓連接方案不適用于玻璃構件。本實用新型中采用適當加大索節(jié)點夾板上螺栓開孔尺寸，并用特制的膠泥鋼填塞安裝縫隙等方法來化解施工誤差，實現(xiàn)有效傳カ的節(jié)點安裝構造。所述的上弦鋼索I和下弦鋼索2是由多根鋼絲捻制的鋼絞線。所述的玻璃腹板10是夾膠玻璃板，形狀為矩形，大小根據(jù)建筑設計的尺寸分割或材料尺寸和重量而定。所述的第一夾板3和第二夾板4由金屬材料制作，通過第一螺栓6和第二螺栓7與上弦鋼索I和下弦鋼索2連接，通過鋼軸銷5與玻璃腹板10連接，其功能為連接上弦鋼索I和下弦鋼索2與玻璃腹板10。ニ .荷載試驗研究I.試驗方法和試驗裝置根據(jù)試驗要求和結構的特殊性，本次試驗必須在特殊設計的鋼結構試驗臺座上進行，鋼結構試驗臺座是由拉索的拉カ平衡鋼支撐和結構承載鋼支座兩部分組成，試驗裝置示意圖見圖7。結構荷載的施加采用吊藍、砂袋吊掛法以模擬結構實際的受カ情況，并實現(xiàn)分級加載的要求。索力的測定由索端的ニ個壓カ傳感器讀出，桁架的加載撓度用百分數(shù)讀出，也可用精密水準儀讀取。具體實施時也可按二者雙控制，以便互相校核。2.加載試驗實施I)桁架在臺座上組裝、調(diào)整外形尺寸符合設計要求，跨中預起拱后再作節(jié)點的夾緊處理。2)張拉鋼索使其承受規(guī)定預拉カ值3)節(jié)點加載數(shù)據(jù)P的確定第一次加載由零至荷載標準值PK，分四次施加，每次加荷載標準值的25% ;第二次加載為破壞性加載。4)變形觀測點布置要求對支座及跨中等測點進行觀測。5)每級加載完成后停留15分鐘，變形穩(wěn)定后對索端拉カ和測點變形進行讀數(shù)6)繪制荷載-索カ變化曲線(如圖8)和荷載-撓度變化曲線(如圖9)。3.試驗結果分析I)從結構的荷載——撓度曲線可知，初期加載時，撓度與荷載呈線性關系，并與線弾性理論的分析接近，達到荷載標準值時，跨中相對撓度較小，表明結構的剛度較好。2)當加載至P = L 75PK時，桁架在右端夾膠玻璃中的一片鋼化玻璃爆裂，但桁架并未喪失承載能力，仍能維持加載狀態(tài)，同時玻璃片的上邊緣產(chǎn)生了較大的平面外變形，上述現(xiàn)象是由于玻璃片在結構的局部區(qū)段，尚在發(fā)揮著梁的作用，玻璃片的上邊緣存在壓應カ造成的，實際工程中，桁架平面外是有支撐的，平面外變形不會發(fā)生。
權利要求1.ー種玻璃索桁架結構，包括桁架鉸支座(11)，其特征在于，在桁架鉸支座(11)連接有上弦鋼索(I)和下弦鋼索(2)，在上、下弦鋼索之間設有玻璃腹板(10)，在玻璃腹板(10)與上弦鋼索(I)、下弦鋼索(2)之間分別設有節(jié)點夾具且上弦鋼索(I)、下弦鋼索(2)分別通過節(jié)點夾具與玻璃腹板(IO )連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的玻璃索桁架結構，其特征在于上弦鋼索(I)和下弦鋼索(2)為預應力不銹鋼絞線。
3.根據(jù)權利要求I所述的玻璃索桁架結構，其特征在于所述的節(jié)點夾具包括第一夾板(3)、第二夾板(4)、鋼銷軸(5)、用于連接第一夾板(3)和第二夾板(4)的第一連接螺栓(6)及第ニ連接螺栓(7)，在第一夾板(3)和第二夾板(4)上分別設有用于夾持上弦鋼索(I)或下弦鋼索(2)的凹槽；所述夾持上弦鋼索(I)或下弦鋼索(2)被設在第一夾板(3)和第二夾板(4)的凹槽內(nèi)并由第一連接螺栓(6)及第ニ連接螺栓(7)夾緊；所述玻璃腹板(10)通過穿過第一夾板(3)、玻璃腹板(10)及第ニ夾板(4)的鋼銷軸(5)與節(jié)點夾具連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的玻璃索桁架結構，其特征在于，在鋼銷軸(5)上套設有鋼軸套(9)，在鋼軸套(9)上套設有弾性襯套(12)，并且，鋼軸套(9)及弾性襯套(12)位于鋼銷軸(5)與玻璃腹板(10)之間，在鋼軸套(9)上套設有第一鋼片(13)及第ニ鋼片(14)且第一鋼片(13)及第ニ鋼片(14)位于玻璃腹板(10)的兩側，所述第一鋼片(13)及第ニ鋼片(14)分別通過粘結面(8)粘結于玻璃腹板(10)上，在鋼銷軸(5)上螺紋連接有第一夾緊帽(15)及第ニ夾緊帽(16)且第一夾板(3)、第二夾板(4)、第一鋼片(13)、第二鋼片(14)及玻璃腹板(10)由第一夾緊帽(15)及第ニ夾緊帽(16)夾緊其間。
專利摘要本實用新型公開了一種玻璃索桁架結構，包括桁架鉸支座，在桁架鉸支座連接有上弦鋼索和下弦鋼索，在上、下弦鋼索之間設有玻璃腹板，在玻璃腹板與上弦鋼索、下弦鋼索之間分別設有節(jié)點夾具且上弦鋼索、下弦鋼索分別通過節(jié)點夾具與玻璃腹板連接。玻璃板起著傳遞剪力的作用，而上下弦拉索則起著傳遞彎矩的作用。這種結構融通透性，觀賞性和受力功能于一體，可以水平布置，也可以豎向布置，因而在玻璃幕墻和采光頂?shù)慕ㄔ熘芯哂袕V闊的應用空間。
文檔編號E04B2/88GK202390968SQ20112047894
公開日2012年8月22日 申請日期2011年11月26日 優(yōu)先權日2011年11月26日
發(fā)明者馮若強, 姚裕昌, 王飛勇, 花定興 申請人:東南大學