膜构知识库

膜结构工程中拉索的种类及构成


从力学角度,就是只有抗拉刚度、没有抗压刚度、没有抗弯刚度的单元。
从工程角度,就是截面尺寸远小于其长度的、具有一定预张力的受拉构件。

空间结构领域的索,可以采用钢丝绳、钢绞线、钢丝束、刚拉杆。

拉索-钢丝绳

钢丝绳的捻距一般是直径的5-8倍,钢丝的极限抗拉强度可选用1570MPa、1670MPa、1770MPa、1870MPa、1960MPa等级别,钢丝绳的弹性模量不小于1.2×10^5MPa。钢丝绳可分为纤维芯钢丝绳和钢丝芯钢丝绳,空间结构中应选用无油镀锌钢芯钢丝绳。

拉索-钢绞线

钢绞线的黏距一般小于直径的14倍,钢丝的极限抗拉强度宜选用1670MPa、1770MPa、1860MPa等级别,钢绞线的弹性模量不小于1.6×10^5MPa。钢绞线可分为镀锌钢绞线、铝包钢绞线、高强度低松弛预张力钢绞线、不锈钢钢绞线、高钒镀层钢绞线(Galfan索)、密封钢绞线等。

钢绞线、捻距和捻角,均介于钢丝绳和钢丝束之间,因此兼具了两者的优点,强度高、弹性模量大、抗扭转抗滑移性能好、运输安装方便。近年来,高钒索和密封索,在空间结构领域得到了大量应用。

拉索-钢丝束

钢丝束的捻距一般大于直径的15倍,也称半平行钢丝束,一般施工现场捻制,外套HDPE护层。钢丝的直径一般为5mm和7mm,极限抗拉强度宜选用1670MPa、1770MPa等级别,钢丝束的弹性模量不小于1.9×10^5MPa。


钢丝束,捻距大、捻角小,因此钢丝排列紧密、受力均匀,接触应力低,能够充分发挥高强度钢丝的性能,强度高、弹性模量大;但抗扭稳定性差,需要现场捻制。

拉索-钢丝杆

钢丝杆的材质有合金钢和不锈钢两种,屈服强度有235MPa-1080MPa等多个级别,刚拉杆的弹性模量不小于于2.0×10^5MPa。

钢丝杆在韧性、疲劳寿命、整体一致性、防火性能、防腐性能、施工安装、索力监测等方面均优于钢丝类索,但是其只能应用于直线形的部位。


拉索-锚具

拉索的锚具形式,常用的有以下几种:热铸锚、压制锚、冷铸锚、夹片锚、挤压锚。

热铸锚的锚具采用低熔点的锌铜合金填料进行浇铸,合金溶液冷却后锚住索体。

叉耳式连接的热铸锚具是目前在空间结构领域应用最多的一种形式。

压制锚的锚具通常采用高强度钢材做成索套,在高压下环向挤压成形,握裹住索体。

压制锚具加工制作比较简单,适用于索力较小的情况。

锚具调节方式

螺杆调节型、套筒调节型、双螺杆型

螺杆调节型和套筒调节型的锚具,张拉后套筒与螺杆间有一定的间隙预拉力损失,一般用于索力较小、对索拉力准确值建立要求不严格的情况。

双螺杆连接的锚具适用于需要准确张拉索力值及可大距离调节张拉量的情况。

拉索-设计

1.按实用位置可分为脊索、谷索、边索、背索等。
2.拉索的抗拉力设计值应按下式计算:F=Ftk/Yr
式中:
F---拉索的抗拉力设计值(kN)
Ftk---拉索的极限抗拉力标准值(kN)
Yr---拉索的抗力分项系数,取2.0;当为钢拉杆时取1.7
3.拉索小料前应进行预张拉,拉索的制作长度应考虑预拉力的影响。


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