第十五届空间结构大会(10分钟).ppt

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高强度合金钢拉杆篇汇报人：

彭永享广东坚宜佳五金制品有限公司2022年11月11日合金钢拉杆应用案例及结构形式特点；一一如何合理选用索、杆。

钢拉杆在设计时需考虑的事项；产品特点和相关技术研发。

二二三三四四国内外钢拉杆应用案例及结构形式特点；一一钢拉杆采用合金钢为原材料，经过热处理后的高强度合金钢拉杆使得单位重量的钢构件能够承受更大的外力。

钢拉杆广泛应用可以使建筑物用钢量更低，建筑物整体更轻便、优美。

钢拉杆三种典型结构形式：

钢拉杆三种典型结构形式：

双耳（最常用）单耳（较少）锻造单耳（很少）u上海中心大厦（主体高度580米，总高度632米）u上海中心大厦上海中心大厦上海中心大厦采用了独特的内、外双层幕墙系统，内幕墙沿着楼板边缘呈圆柱式布置。

远离主体结构且扭转收缩向上的外幕墙系统是这座建筑区别于其他超高层建筑的显著特点之一外幕墙内幕墙休闲层设备层刚性三向网格支撑结构水平桁架-吊杆方案u外幕墙采用吊挂形式结构外幕墙采用吊挂形式结构（钢拉杆吊挂体系的介入使得结构整体通透、轻盈、美观）u12根斜桅杆根斜桅杆u每组每组8根高强钢拉杆，（地面根高强钢拉杆，（地面4根，反拉到屋面根，反拉到屋面4根）。

根）。

u每根长度从每根长度从20米到米到30多米不等。

多米不等。

在吊挂结构杆系中，在吊挂结构杆系中，（特别是在与地面夹角很（特别是在与地面夹角很大的情况下，钢拉杆也可大的情况下，钢拉杆也可以像拉索一样超长使用。

以像拉索一样超长使用。

u海外某体育馆（吊挂结构）海外某体育馆（吊挂结构）垂直地面的抗风拉杆总长度已接近20米u海外某酒店（吊挂结构）海外某酒店（吊挂结构）u无锡地铁站（吊挂结构）无锡地铁站（吊挂结构）u无锡地铁站（吊挂结构）无锡地铁站（吊挂结构）u深圳会展中心深圳会展中心（张弦结构）（张弦结构）建筑面积25万平米，主体东西540m；南北280m；高60mu屋顶主体结构由70榀126m跨度的大型张弦箱梁结构构成u箱梁截面为1mx2.5m；采用钢拉杆作为下弦。

桁架间也采用钢拉杆作交叉平衡支承。

桁架采用了并排三根为一组下弦钢拉杆，既满足了屋面承载的需求，又使得加工，施工变得便利。

利用高强度钢拉杆超强的承载能力，减少了屋面结构的结构自重，降低用钢量，同时结构体系也变得通透简洁，增加了室内的使用空间。

深圳会展中心钢拉杆张弦梁节点u绍兴体育场（张弦结构）绍兴体育场（张弦结构）上海中信泰富（玻）钢拉杆同钢索配合在弦支穹顶结中应用合金钢拉杆主体钢结构中的应用合金钢拉杆主体钢结构中的应用钢拉杆在路桥工程中的应用u某市政桥（斜拉结构）某市政桥（斜拉结构）合金钢拉杆主体钢结构中的应用u某公路桥（斜拉结构）某公路桥（斜拉结构）u天津滨海机场天津滨海机场2022/11/112022/11/11u重庆市江北嘴金融城天桥该工程由重庆建工钢结构有限公司承建，用460级60mm、90mm、110mm三种规格钢拉杆，总重约134吨。

u上海搜候广场上海搜候广场n小结小结：

1、钢拉杆在结构中应用比较广泛，形式也是多种多样的，任何钢结构体系都可以用到钢拉杆产品。

2、充分利用钢拉杆强度高、承载力大的优势，能有效的降低结构用量、简化结构形式，这在屋盖承载结构中更为明显。

3、钢拉杆的配件构造，可以实现工厂系统化生产，工地快速安装。

这有利于保证工程质量和现场施工管理。

如何合理选用索、杆。

二二u钢拉杆和索都为结构中的受拉构件，具有通用性，但根据自身构造特点还是有所区别。

u只承受轴向拉力，不能和拉索一样侧向承载；u钢拉杆在使用上有长度限制，常见杆体单根标准长度为：

6m,在供期充许的情况也可以订制到最大12m的单根长度。

比这更大的长度需通过连接套进行多根杆体连接来实现。

1、锁头组件锁头组件2、细长的钢质细长的钢质杆体杆体3、调节套筒组件调节套筒组件132钢拉杆的构造、特点：

11钢杆承载特点：

22u在一些特定的结构体系中钢拉杆不能像拉索一样通根长度使用。

弦支穹顶中的环索张弦结中的下弦u虽然钢拉杆不能像拉索一样超长使用，但其具备比拉索更经济的锚具和调节装置，在一些节点间距较短的结构中拥更较便宜的造价。

钢拉杆的承载力特点：

22u钢拉杆和拉索整体拉伸实验对比钢拉杆在相对很小的荷载钢拉杆在相对很小的荷载作用下作用下，就能消除构造中就能消除构造中的间隙，迅速的间隙，迅速进入进入力位力位移的移的线性线性阶段。

阶段。

拉索因索体的特殊构造，拉索因索体的特殊构造，需要进行超张拉消除非需要进行超张拉消除非线线性性变形变形，并并需要需要施加一定施加一定的预紧力的预紧力，才能进入力才能进入力位移的位移的线性线性阶段。

阶段。

钢拉杆比拉索需施加的预应力要小，可以降低施钢拉杆比拉索需施加的预应力要小，可以降低施工难度，提高施工效率。

工难度，提高施工效率。

钢拉杆钢拉杆比拉索的比拉索的承载力贡献值可以最大化，承载力贡献值可以最大化，可以可以使结构使结构更轻盈、经济。

更轻盈、经济。

在预应力结构中对防火有特殊要求时在预应力结构中对防火有特殊要求时，可采用钢拉杆作为受可采用钢拉杆作为受拉单元拉单元钢拉杆可以代替索钢拉杆可以代替索，作为预应力施加单元，可以使得安装更作为预应力施加单元，可以使得安装更方便方便，预紧力更容易控制预紧力更容易控制钢拉杆更适应在吊挂结构中使用钢拉杆更适应在吊挂结构中使用对于施工周期有限制的工程对于施工周期有限制的工程（如地铁项目，市政桥梁如地铁项目，市政桥梁），可），可多采用钢拉杆多采用钢拉杆节点间距较小的受拉单元节点间距较小的受拉单元，可采用钢拉杆，可采用钢拉杆u小结：

钢拉杆在设计时需考虑的事项；三三1、当当间间隙隙过过大大时时，销销轴轴承承受受弯弯曲曲应应力力，承承载载力力大大大下降。

大下降。

2、偏偏心心承承载载，带带来来安安全全隐患。

隐患。

节点问题11l锚具和锚固板的配合1、市场上没有统一锚具开口、市场上没有统一锚具开口尺寸。

导致设计院在设计时没尺寸。

导致设计院在设计时没有参照标准有参照标准。

2、因生产工艺原因，锚具的、因生产工艺原因，锚具的开口尺寸较大。

大的开口需配开口尺寸较大。

大的开口需配备厚板锚板，而太厚的耳板不备厚板锚板，而太厚的耳板不利于焊接效率和质量。

利于焊接效率和质量。

导致问题的原因导致问题的原因：

1、催催进进各各厂厂家家对对锚锚具具开开口口尺尺寸进行统一。

寸进行统一。

2、在在钢钢拉拉杆杆选选形形阶阶段段，由由厂厂家家出出具具配配套套的的锚板尺寸。

锚板尺寸。

当锚板太厚时，可采用以下方法当锚板太厚时，可采用以下方法予以解决：

予以解决：

1、钢拉杆钢拉杆索索头在生产时增加腹头在生产时增加腹板。

板。

2、耳板上增加腹板。

耳板上增加腹板。

腹杆和钢拉杆的连接腹杆和钢拉杆的连接11、钢拉杆和腹杆、钢拉杆和腹杆的连接应采用铰接的连接应采用铰接方式；方式；22、当为多腹杆时、当为多腹杆时结构时，应采用多结构时，应采用多向铰；向铰；33、腹杆的上端和、腹杆的上端和梁连接也应采用铰梁连接也应采用铰接方式接方式。

张拉器具的设定和位置张拉器具的设定和位置根据钢拉杆的几何长度和锚固点的相对坐标来合理的确定张拉根据钢拉杆的几何长度和锚固点的相对坐标来合理的确定张拉器具的位置，确保安装完成后，所有张拉器具在空间排列整齐器具的位置，确保安装完成后，所有张拉器具在空间排列整齐或成有规则的排列或成有规则的排列采用双向两根拉杆交叉的形式解决了单根拉杆交叉形式面内采用双向两根拉杆交叉的形式解决了单根拉杆交叉形式面内偏心承载的问题。

偏心承载的问题。

钢拉杆交叉节点的处理钢拉杆交叉节点的处理钢拉杆表面涂层防腐方案的确定22防腐方式主要有两大类：

镀层防腐和涂层防腐。

镀层防腐：

冷镀锌和热浸镀锌中短期防腐：

抛丸+冷镀锌重度防腐：

抛丸+热浸镀锌涂层防腐：

喷涂临时性防腐：

抛丸+环氧富锌底漆长期防腐：

抛丸+环氧富锌底漆（+云铁中间漆+聚胺脂面漆）重度防腐：

抛丸+环氧富锌底漆（+云铁中间+氟碳面漆）钢拉杆表面涂层防腐方案的确定22在采用油漆防腐涂层配套方案时，首先应从如下三个方面着手：

（1）确定钢拉杆的腐蚀环境;

（2）确定保护钢拉杆的防护年限;（3）确定涂料品种和漆膜厚度.推荐在工厂采用环氧富锌底漆（或底漆+中间漆）现场验收前喷涂面漆的方式主要原因:

1）、运输过程易损；工地现场管理不到位，造成防护层脱落；2）、施工安装时不可避免造成的损伤。

（如：

施加预紧力环节。

）3）、主体结构的现场喷涂作业造成“二次污染”，需新喷涂造成资源浪费，成本增加。

如需在工厂内做完整体防腐，应注意在工地存放、吊装是做好保护！

承载力、设计值的确定（安全系数33工程中钢拉杆的优化设计方法工程中钢拉杆的优化设计方法采用平行多根拉杆替代单根拉杆的好处：

1、方便拉杆加工降低成本，2、有利于运输、吊装、施工；3、使得结构更安全可靠。

采用平行多根拉杆替代单根拉杆的好处：

1、方便拉杆加工降低成本，2、有利于运输、吊装、施工；3、使得结构更安全可靠。

承载力较大时采用多根拉杆代替一根拉杆的做法44产品特点和相关技术研发。

四四选用精密铸造工艺生产的锁头。

体积更精致小巧，产品单重更小，降低了造价。

解决了焊接锁头带来的风险和高昂的机加工费用。

可以实现各种需求的外观造形。

选用闭式腔体锁头有利于螺纹的长期防腐。

锁头留有调节空间，在没有调节套筒的情况下也具备一定的调节量。

将锁头开式腔体改为闭式腔体更有利于螺纹的长期保护。

选用采用滚丝技术、旋风铣技术加工螺纹的杆体。

选用中频加热技术+闭式锻技术的生产的杆体改善构件在受压荷载作用下失稳情况的产生。

改善构件在受压荷载作用下失稳情况的产生。

高强度压杆构件高强度压杆构件研发方向之一：

研发方向之一：

拓展产品的应用领域拓展产品的应用领域835级、级、1080级（最大直径级（最大直径160MM）高强度地脚螺栓（锚栓）高强度地脚螺栓（锚栓）智能智能钢拉杆拉杆预应力力测量系量系统产品已申品已申请专利利201320345902.x201320345902.x研发方向之二：

研发方向之二：

创新技术对已有产品提供有力的技术支承。

创新技术对已有产品提供有力的技术支承。

现状现状传统方法落后传统方法落后目前目前钢拉杆的拉杆的测力方式多采用扭矩系数法或液力方式多采用扭矩系数法或液压转换法。

法。

扭矩系数法扭矩系数法该方法方法对钢拉杆拉杆钢拉杆拉杆现场施工要求高，由于扭矩系施工要求高，由于扭矩系数影响大，所以数影响大，所以测量精度不高。

量精度不高。

液液压转换法法该方法使用方法使用设备笨重，不易移笨重，不易移动，而且不能随，而且不能随时随地随地进行行测量量.液液压法法测力力测量数据不准确测量数据不准确对施工现场要求高对施工现场要求高测量设备携带不方便测量设备携带不方便工作原理工作原理智能连接套智能连接套在在钢拉杆的拉杆的组件件连接套（以下称接套（以下称为智能智能连接套）上置于高精度接套）上置于高精度传感器，当感器，当钢拉杆施加拉杆施加预应力力时，将信号采集，将信号采集设备和智能和智能连接套用数接套用数据据线连接，智能接，智能连接套中的接套中的传感器会感器会发生生应变并通并通过数据数据线将此将此应变信号信号传导给显示示仪表或者信号采集表或者信号采集设备。

应变信号信号转换为拉力拉力值组装组装便携式监测设备便携式监测设备智能智能钢拉杆包括拉杆包括钢拉杆杆体和拉杆杆体和组件，信号采集件，信号采集设备，信号接收，信号接收设备（台式机、笔（台式机、笔记本本电脑、上网本、平板、上网本、平板电脑、手机、手机PADPAD、智能、智能MP4MP4），），测力力软件，数据件，数据线。

信号的信号的显示主要通示主要通过两种方式两种方式实现：

1.1.手持式手持式;2.;2.是无是无线式。

式。

手持式手持式是将是将显示示仪表（信号采集和信表（信号采集和信号接收的集成）号接收的集成）预先先标定好，用定好，用数据数据线将将显示示仪表和装有表和装有传感器的智能感器的智能连接套接套连接，接，钢拉杆的内力会直接拉杆的内力会直接显示示在在显示示仪表上，表上，该方式的方式的优点是点是测量量精度高，携精度高，携带方便。

方便。

无无线式式是将信号采集盒用数据是将信号采集盒用数据线和装和装有有传感器的