CN113445668A - 预应力索网结构梁 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种预应力索网结构梁，涉及索网结构技术领域。该预应力索网结构梁包括索桁机构和多个沿第一方向间隔设置的支撑组件。索桁机构包括至少四个预应力索和多个横向加劲桁架结构，如此通过横向加劲桁架结构的设置能够提高预应力索网结构梁的刚度，尤其是提高预应力索中部的刚度。进一步地，位于同一横向加劲桁架结构中的各连接桁架围设形成平面，各平面的面积由靠近支撑组件一侧向远离支撑组件一侧逐渐减小，如此通过改变预应力索不同位置的预应力，进一步提高预应力索网结构梁的刚度，使得预应力索网结构梁具有自重轻、竖向和水平刚度大、跨越能力强且具备一定的抗扭能力的特点，在结构工程中具有广阔应用前景。

Description

预应力索网结构梁

技术领域

本发明涉及索网结构技术领域，尤其涉及一种预应力索网结构梁。

背景技术

随着建筑结构的发展，传统钢梁和钢筋混凝土梁自重大跨越能力弱的特点逐渐凸显。钢绞线和钢丝绳等索结构具有自重轻、承载能力强、跨越能力大的有点，经过结构合理设计以后具有替代传统钢梁和钢筋混凝土梁的潜质。但是现有索结构比较柔软，导致其刚度小，变形大，不能抗扭。

发明内容

基于此，有必要提供一种预应力索网结构梁，旨在解决现有索结构的刚度过小的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种预应力索网结构梁，包括：

支撑组件，所述支撑组件的数量为多个且沿第一方向间隔设置；及

索桁机构，所述索桁机构包括至少四个预应力索和多个横向加劲桁架结构，各所述预应力索沿所述第一方向将各所述支撑组件连为一体，各所述横向加劲桁架结构沿所述第一方向间隔设置，所述横向加劲桁架结构包括连接桁架和加固桁架，相邻所述预应力索之间通过所述连接桁架连接，间隔设置的所述预应力索之间通过所述加固桁架连接，位于同一所述横向加劲桁架结构中的各所述连接桁架围设形成平面，各所述平面的面积由靠近所述支撑组件一侧向远离所述支撑组件一侧逐渐减小。

在所述预应力索网结构梁的一些实施例中，所述预应力索呈空间弧线形，在所述预应力索的端部相邻所述预应力索之间的水平和竖向间距较大，在所述预应力索的跨中位置相邻所述预应力索之间的水平和竖向间距较小。

在所述预应力索网结构梁的一些实施例中，所述连接桁架垂直于所述预应力索。

在所述预应力索网结构梁的一些实施例中，所述加固桁架与所述连接桁架共面，以使所述横向加劲桁架垂直于所述预应力索。

在所述预应力索网结构梁的一些实施例中，所述连接桁架通过连接件与所述预应力索连接。

在所述预应力索网结构梁的一些实施例中，所述预应力索的数量为四个，包括两个上预应力索和位于所述上预应力索正下方的下预应力索，所述支撑组件包括立柱以及位于所述立柱上的上连接杆和下连接杆，所述上连接杆和所述下连接杆互相平行，所述上连接杆位于所述下连接杆的上方，所述上连接杆的两端一一对应连接两个所述上预应力索的一端，所述下连接杆的两端一一对应连接两个所述下预应力索的一端。

在所述预应力索网结构梁的一些实施例中，所述立柱通过斜拉的钢绞线或锚杆抵消水平力，所述斜拉的钢绞线或锚杆锚固于地面。

在所述预应力索网结构梁的一些实施例中，所述预应力索为钢绞线或钢丝绳，所述加固桁架和所述连接桁架均为钢桁架，所述上预应力索和所述下预应力索施加预应力连接于所述支撑组件。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

上述方案的预应力索网结构梁，除了具备极佳的支撑效能之外，其还具有较高的刚度。具体而言，该预应力索网结构梁包括索桁机构和多个沿第一方向间隔设置的支撑组件。其中，索桁机构包括至少四个预应力索和多个横向加劲桁架结构，各预应力索沿第一方向将各支撑组件连为一体，各横向加劲桁架结构沿第一方向间隔设置，横向加劲桁架结构包括连接桁架和加固桁架，相邻预应力索之间通过连接桁架连接，间隔设置的预应力索之间通过加固桁架连接，如此通过横向加劲桁架结构的设置能够提高预应力索网结构梁的刚度，尤其是提高预应力索中部的刚度。进一步地，位于同一横向加劲桁架结构中的各连接桁架围设形成平面，各平面的面积由靠近支撑组件一侧向远离支撑组件一侧逐渐减小，如此通过改变预应力索不同位置的预应力，进一步提高预应力索网结构梁的刚度，使得预应力索网结构梁具有自重轻、竖向和水平刚度大、跨越能力强且具备一定的抗扭能力的特点，在结构工程中具有广阔应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

其中：

图1为一个实施例中预应力索网结构梁的示意图；

图2为图1中A部放大结构示意图；

图3为一个实施例中支撑组件的局部示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的预应力索网结构梁，为一种柔性支撑结构。例如，本实施例中，预应力索网结构梁可用于支撑光伏组件，以对光伏组件提供柔性支撑；当然在本发明的其他实施例中，该预应力索网结构梁还能够用于对其他功能组件进行柔性支撑，此处不作唯一限定。

请一并结合图1和图2，现对本发明提供的预应力索网结构梁进行说明。该预应力索网结构梁包括支撑组件10和索桁机构20。其中，支撑组件10的数量为多个且沿第一方向间隔设置。索桁机构20包括至少四个预应力索和多个横向加劲桁架结构21。各预应力索沿第一方向将各支撑组件10连为一体。各横向加劲桁架结构21沿第一方向间隔设置。横向加劲桁架结构21包括连接桁架211和加固桁架212。相邻预应力索之间通过连接桁架211连接。间隔设置的预应力索之间通过加固桁架212连接。位于同一横向加劲桁架结构21中的各连接桁架211围设形成平面。各平面的面积由靠近支撑组件10一侧向远离支撑组件10一侧逐渐减小。

综上，实施本发明实施例，将具有如下有益效果：上述方案的预应力索网结构梁，除了具备极佳的支撑效能之外，其还具有较高的刚度。具体而言，该预应力索网结构梁包括索桁机构20和多个沿第一方向间隔设置的支撑组件10。其中，索桁机构20包括至少四个预应力索和多个横向加劲桁架结构21，各预应力索沿第一方向将各支撑组件10连为一体，各横向加劲桁架结构21沿第一方向间隔设置，横向加劲桁架结构21包括连接桁架211和加固桁架212，相邻预应力索之间通过连接桁架211连接，间隔设置的预应力索之间通过加固桁架212连接，如此通过横向加劲桁架结构21的设置能够提高预应力索网结构梁的刚度，尤其是提高预应力索中部的刚度。进一步地，位于同一横向加劲桁架结构21中的各连接桁架211围设形成平面，各平面的面积由靠近支撑组件10一侧向远离支撑组件10一侧逐渐减小，如此通过改变预应力索不同位置的预应力，进一步提高预应力索网结构梁的刚度，使得预应力索网结构梁具有自重轻、竖向和水平刚度大、跨越能力强且具备一定的抗扭能力的特点，在结构工程中具有广阔应用前景。

在一个实施例中，预应力索呈空间弧线形，在预应力索的端部相邻预应力索之间的水平和竖向间距较大，在预应力索的跨中位置相邻预应力索之间的水平和竖向间距较小。

在一个实施例中，如图2所示，连接桁架211垂直于预应力索。如此通过连接桁架211垂直于预应力索能够提高相邻预应力索之间的连接强度，提高预应力索之间抗扭能力，进而提高预应力索抵御侧向风的能力，避免预应力索网结构梁出现大幅振动和翻转的现象。连接桁架211与预应力索的位置关系包括但不限于如下关系：连接桁架211可均位于预应力索的外侧与预应力索连接，各预应力索位于各连接桁架211所围空间之内。或，连接桁架211可均位于预应力索的内侧与预应力索连接，各预应力索位于各连接桁架211所围空间之外。或，连接桁架211可均为其两个端部分别与相邻的预应力索连接。可以理解为在其他实施例中，上述连接桁架211与预应力索的位置关系可呈对称关系设置于索桁机构20中。

在一些实施例中，连接桁架211所在平面和加固桁架212所在平面可以不共面，分别用于提高预应力索的刚度。具体地，加固桁架212垂直于预应力索设置。位于同一横向加劲桁架结构21中的各加固桁架212共面。即连接桁架211所在平面和加固桁架212所在平面互相平行。加固桁架212所在平面位于相邻平面之间。进一步地，加固桁架212所在平面位于相邻平面的对称面上。如此能够保证预应力索各处的受力相对均匀，进而提高预应力索网结构梁的稳定性。进一步地，加固桁架212之间可为搭接，能够在使用过程中相对滑动，以进行微调整，以避免加工误差造成局部应力集中，导致横向加劲桁架结构21结构不稳定。可以理解为在其他实施例中，加固桁架212之间为固定连接关系，即两个加固桁架212的中部连为一体。如此能够提高横向加劲桁架结构21结构的稳定性，使得各预应力索达到预设形状。

本实施例中，如图2所示，加固桁架212与连接桁架211共面，以使横向加劲桁架21垂直于预应力索，如此能够保证相对应的加固桁架212和连接桁架211能够作用于预应力索的同一位置，避免作用点不同造成预应力索发生弯折，产生断裂薄弱点。同时，加固桁架212与连接桁架211共面，还能够保证各加固桁架212和各连接桁架211产生的力共面，进一步提高索桁机构20的稳定性。进一步地，由前文提及的连接桁架211垂直于预应力索可知，横向加劲桁架结构21整体是垂直于预应力索的，从而进一步提高预应力索的受力稳定性。

在一个实施例中，请继续参阅图2，各横向加劲桁架结构21沿预应力索的延伸方向等间距设置。如此能够保证预应力索各处的受力相对均匀，避免出现受力过大位置造成横向加劲桁架结构21的不稳定，进而避免横向加劲桁架结构21的连接结构遭到破坏，导致预应力索网结构梁的失效。进一步地，相邻支撑组件10之间的各平面的面积呈对称关系，以进一步提高索桁机构20的稳定性。可以理解为在其他实施例中，各横向加劲桁架结构21沿预应力索的延伸方向还可以不等间距设置。

在一个实施例中，连接桁架211通过连接件与预应力索连接。可以理解为在其他实施例中，加固桁架212也可通过连接件与预应力索连接。如此通过连接件的设置能够方便连接桁架211和加固桁架212与预应力索连接。本实施例中，连接件可与连接桁架211或加固桁架212一体连接，可预先设置连接件在预应力索上的安装位置，以保证横向加劲桁架结构21能够等间距的设于预应力索。可以理解为在其他实施例中，连接件可与预应力索可拆连接，方便调整连接件的位置，进而调整横向加劲桁架结构21的位置，进而找到横向加劲桁架结构21连接的较佳位置。进一步地，连接件可为环状结构，包括固定部和旋转部，固定部用于与连接桁架211或加固桁架212连接，旋转部的一端与固定部旋转连接，固定部和旋转部围设形成环状的夹持空间，预应力索能够穿设于夹持空间以被旋转部夹持在固定部上，旋转部的另一端可通过螺栓或卡扣与固定部连接。可以理解为在其他实施例中，连接件还可呈钩状结构，该连接件具有扣合间隙。

预应力索相应位置上设有扣合槽，以减小预应力索的径向尺寸，以使的扣合槽位置的预应力索能够经扣合间隙进入钩状结构中。或者，扣合槽位置的预应力索能够互补于扣合间隙，如此由于扣合槽的限制，能够防止连接件相对预应力索移动，进而提高连接桁架211和加固桁架212与预应力索连接位置的稳定性。同时，扣合槽位置的预应力索能够互补于扣合间隙，还能够削弱预应力索因为开设扣合槽而对其刚度的影响。扣合槽位置的预应力索在互补于扣合间隙后，可通过焊接、粘结或连接结构将连接件和预应力索连为一体，因此，扣合槽还能够起到定位作用，以方便连接桁架211和加固桁架212与预应力索装配，提高装配效率，进而减少人工成本。

在一个实施例中，相邻连接桁架211的一端和对应的加固桁架212的一端通过同一连接件连接。如此通过公用一个连接件能够保证预应力索受力的稳定性，即各力的方向在同一平面内，防止预应力索扭转，同时能够减少连接件的使用量，进而降低成本。同样的，上述连接件也可为环状结构，包括固定部和旋转部，固定部同时与连接桁架211和加固桁架212，使得相邻连接桁架211和加固桁架212呈45°夹角。旋转部的一端与固定部旋转连接，固定部和旋转部围设形成环状的夹持空间，预应力索能够穿设于夹持空间以被旋转部夹持在固定部上，旋转部的另一端可通过螺栓或卡扣与固定部连接。同样地，连接件还可呈钩状结构，该连接件具有扣合间隙。钩状结构同时与连接桁架211和加固桁架212，使得相邻连接桁架211和加固桁架212呈45°夹角。预应力索相应位置上设有扣合槽，以减小预应力索的径向尺寸，以使的扣合槽位置的预应力索能够将扣合间隙进入钩状结构中。或者，扣合槽位置的预应力索能够互补于扣合间隙，如此由于扣合槽的限制，能够防止连接件相对预应力索移动，进而提高连接桁架211和加固桁架212与预应力索连接位置的稳定性。同时，扣合槽位置的预应力索能够互补于扣合间隙，还能够削弱预应力索因为开设扣合槽而对其刚度的影响。扣合槽位置的预应力索在互补于扣合间隙后可通过焊接或粘结或连接结构将连接件和预应力索连为一体，因此，扣合槽还能够提高定位作用，以方便连接桁架211和加固桁架212与预应力索与预应力索装配，提高装配效率，进而减少人工成本。

在一个实施例中，请一并结合图1至图3，预应力索的数量为四个，包括两个上预应力索22和位于上预应力索22正下方的下预应力索23。两个上预应力索22和两个下预应力索23呈长方形分布。横向加劲桁架结构21的设置能够保持两个上预应力索22和两个下预应力索23的上述分布形式。如图3，支撑组件10包括立柱11以及位于立柱11上的上连接杆12和下连接杆13。上连接杆12和下连接杆13互相平行。上连接杆12位于下连接杆13的上方，上连接杆12的两端一一对应连接两个上预应力索22的一端，下连接杆13的两端一一对应连接两个下预应力索23的一端。本实施例中，支撑组件10的数量为三个，且沿第一方向一次设置，预应力索的两端分别与位于两侧的支撑组件10连接，位于中部的支撑组件10能够进一步提升预应力索的稳定性。可以理解为在其他实施例中，支撑组件10的数量还可以为两个、四个或四个以上，各支撑组件10沿第一方向依次设置。另外，在其他实施例中，支撑组件10的数量为多个，各支撑组件10还可以呈矩阵分布，即包括沿第一方向间隔设置的支撑组件10还包括沿第二方向间隔设置的支撑组件10，其中第一方向垂直于第二方向。

在另一个实施例中，预应力索的数量还可以为五个或五个以上，各预应力索呈多边形分布。相邻预应力索之间通过连接桁架211连接。间隔设置的预应力索之间通过加固桁架212连接。

在一个实施例中，如图1所示，立柱11通过斜拉的钢绞线或锚杆231抵消水平力，斜拉的钢绞线或锚杆231锚固于地面。本实施例中，斜拉的钢绞线或锚杆231与固定柱30连接。

在一个实施例中，上连接杆12包括两个第一分支121，第一分支121呈直角梯形状，第一分支121的大端与立柱11连接，第一分支121的直角腰垂直于立柱11，上连接杆12的两端分别设有第一连接部122，第一连接部122设于第一分支121的直角腰上，第一连接部122用于与上预应力索22连接。下连接杆13包括两个第二分支131，第二分支131呈直角梯形状，第二分支131的大端与立柱11连接，第二分支131的直角腰垂直于立柱11，下连接杆13的两端分别设有第二连接部132，第二连接部132设于第二分支131的直角腰上，第二连接部132用于与下预应力索23连接，第一分支121的直角腰与第二分支131的直角腰背离设置。在使用过程中，上预应力索22与第一连接部122连接能够提供给第一分支121一个下压力，第一连接部122设于第一分支121的直角腰上且第一分支121的直角腰与第二分支131的直角腰背离设置，使得上述下压力通过第一连接部122作用于第一分支121，使得第一分支121向下弯折，此时由于第一分支121的斜腰自立柱11斜向上设置，使得第一分支121在受到下压力时，第一分支121的斜腰有被压缩的趋势，上述趋势能够阻碍第一分支121继续向下弯折，从而提高了支撑组件10结构的稳定性，进而防止上预应力索22的位置发生改变，影响索桁机构20整体的稳定性。同样的，在使用过程中，下预应力索23与第二连接部132连接能够提供给第二分支131一个下压力，第二连接部132设于第二分支131的直角腰上且第一分支121的直角腰与第二分支131的直角腰背离设置，使得上述下压力实际为一种向下的拉力，该拉力通过第二连接部132作用于第二分支131，使得第二分支131向下弯折，此时由于第二分支131的斜腰自立柱11斜向下设置，使得第二分支131在受到下拉力时，第二分支131的斜腰有被拉伸的趋势，上述趋势能够阻碍第二分支131继续向下弯折，从而提高了支撑组件10结构的稳定性，进而防止下预应力索23的位置发生改变，影响索桁机构20整体的稳定性。如此上述设置能够进一步提高支撑组件10整体的稳定性。

本实施例中，预应力索为钢绞线或钢丝绳，加固桁架212和连接桁架211均为钢桁架，上预应力索22和下预应力索23施加预应力连接于支撑组件10。支撑组件10的数量为三个且沿第一方向依次设置。相邻支撑组件10之间设有九个横向加劲桁架结构21。九个横向加劲桁架结构21和对应的两个相邻支撑组件10等间距设置，位于同一横向加劲桁架结构21中的各连接桁架211围设形成平面，各平面的面积由靠近支撑组件10一侧向远离支撑组件10一侧减小。即由相邻支撑组件10的对称面向支撑组件10一侧各平面的面积逐渐增大，相邻平面的面积的比值为1.21～1.44。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.预应力索网结构梁，其特征在于，包括：

支撑组件，所述支撑组件的数量为多个且沿第一方向间隔设置；及

索桁机构，所述索桁机构包括至少四个预应力索和多个横向加劲桁架结构，各所述预应力索沿所述第一方向将各所述支撑组件连为一体，各所述横向加劲桁架结构沿所述第一方向间隔设置，所述横向加劲桁架结构包括连接桁架和加固桁架，相邻所述预应力索之间通过所述连接桁架连接，间隔设置的所述预应力索之间通过所述加固桁架连接，位于同一所述横向加劲桁架结构中的各所述连接桁架围设形成平面，各所述平面的面积由靠近所述支撑组件一侧向远离所述支撑组件一侧逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的预应力索网结构梁，其特征在于，所述预应力索呈空间弧线形，在所述预应力索的端部相邻所述预应力索之间的水平和竖向间距较大，在所述预应力索的跨中位置相邻所述预应力索之间的水平和竖向间距较小。

3.根据权利要求1所述的预应力索网结构梁，其特征在于，所述连接桁架垂直于所述预应力索。

4.根据权利要求3所述的预应力索网结构梁，其特征在于，所述加固桁架与所述连接桁架共面，以使所述横向加劲桁架垂直于所述预应力索。

5.根据权利要求4所述的预应力索网结构梁，其特征在于，所述连接桁架通过连接件与所述预应力索连接。

6.根据权利要求1～5任一项所述的预应力索网结构梁，其特征在于，所述预应力索的数量为四个，包括两个上预应力索和位于所述上预应力索正下方的下预应力索，所述支撑组件包括立柱以及位于所述立柱上的上连接杆和下连接杆，所述上连接杆和所述下连接杆互相平行，所述上连接杆位于所述下连接杆的上方，所述上连接杆的两端一一对应连接两个所述上预应力索的一端，所述下连接杆的两端一一对应连接两个所述下预应力索的一端。

7.根据权利要求6所述的预应力索网结构梁，其特征在于，所述立柱通过斜拉的钢绞线或锚杆抵消水平力，所述斜拉的钢绞线或锚杆锚固于地面。

8.根据权利要求7所述的预应力索网结构梁，其特征在于，所述预应力索为钢绞线或钢丝绳，所述加固桁架和所述连接桁架均为钢桁架，所述上预应力索和所述下预应力索施加预应力连接于所述支撑组件。

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