一種改善機庫受力性能的結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明是一種改善機庫受力性能的結構，屬于飛機生產、維修、停放用廠房的設計，以改善大跨度機庫結構的受力及變形性能。
【背景技術】
[0002]大型寬體飛機庫的跨度一般在80m?175m;進深一般在80m?IlOm左右；其室內凈高度視屋蓋懸掛設備的情況，一般在24.5m?29.5m之間。機庫大門一般均面向滑行道或停機坪，附屬用房根據人流、物流關系可在機庫其他三面環繞布置。大型寬體飛機庫的跨度均超過80m，為大跨度結構，而且屋蓋三邊支承，一邊開敞，其大跨度屋蓋設計為機庫設計的重點及難點。以往的設計中，機庫屋蓋一般均采用平板型鋼網架結構，平面上三邊設有鋼筋混凝土柱支承，沿結構跨度方向的一側無落地支承，采用由兩榀大跨度鋼桁架組成的空間箱型梁作為邊緣構件，支承屋蓋網架，傳統機庫設計均采用此種屋蓋形式。為給屋蓋網架提供彈性支承及滿足屋蓋上設置的大量懸掛設備的運行需要，大跨度鋼桁架需要具有足夠的豎向承載力及剛度。由于其受力特征整體表現為單跨簡支梁，增加其豎向承載力及剛度最行之有效的方法是增加截面高度，傳統的機庫設計中，大門桁架的跨高比一般在1/10?1/12。但由于機場空域均有限高要求，其截面高度往往受限，只能通過增加桁架弦桿的截面面積以獲得需要的承載力及剛度。傳統的結構存在以下不足之處:1.機庫屋蓋60%?70%的重量集中在大門開敞邊。我國民航維修基地一般均位于地震高烈度區，地震作用為大跨度機庫控制性因素之一。結構質量分布過于不均，造成結構體系抗震性能不佳。2.作為邊緣構件的大門桁架50%左右的截面面積是用來負擔其自重，結構的技術經濟指標欠佳。
【發明內容】
[0003]本發明正是針對上述現有技術中存在的不足而設計提供了一種改善機庫受力性能的結構，其目的是通過預應力的施加，抵消荷載效應、消減內力峰值及增強結構剛度及穩定性，有效改善大門桁架的受力性能及變形性能，改善機庫結構體系整體的抗震性能，提升機庫機構的技術經濟指標。
[0004]本發明的目的是通過以下技術措施來實現的:
[0005]該種改善機庫受力性能的結構，所述機庫為屋蓋(I)三邊支承、一邊開敞結構，其特征在于:將機庫的屋蓋(I)沿跨度方向外挑形成屋蓋(I)兩側的伸臂梁(2)，伸臂梁(2)的懸挑長度LI與機庫的屋蓋(I)的跨度L的關系為:L1 = 0.08?0.125L，在伸臂梁(2)的兩側端部與屋蓋(I)的支承柱的根部之間設置拉桿(4)，拉桿(4)的設置方式為以下之
[0006]⑴在伸臂梁(2)的兩側端部或一側端部與同側的機庫大門桁架支承柱(3)的根部之間設置2根拉桿(4)，拉桿(4)在地面上的投影與機庫側墻之間的夾角α為90° ;
[0007]⑵在伸臂梁(2)的兩側端部或一側端部與同側的機庫大門桁架支承柱(3)的根部之間設置2根拉桿(4)，拉桿(4)在地面上的投影與機庫側墻之間的夾角α為90°，另外，在伸臂梁(2)的兩側端部或一側端部與同側的機庫屋蓋支承柱(5)的根部之間設置拉桿
(4)，拉桿(4)在地面上的投影與機庫側墻之間的夾角α為45°?135°。
[0008]本發明機庫結構不同于橋梁或建筑工程中常用的斜拉索結構。斜拉索結構是通過斜拉的方式給大跨度結構提供一個或多個豎向支承點以減小結構的跨度。為了提高斜拉的效率需根據結構跨度設置相應高度的索塔結構及平衡或穩定索。索在高應力狀態下會產生松弛現象，對結構的安全性會產生非常不利的影響，甚至造成結構體系的失效。故傳統的斜拉索結構在設計時需要考慮索的更換的可能性。
[0009]本發明的不同之處在于，不需要設置受機場空域限高限制的索塔結構，不改變結構的跨度，僅通過伸臂梁的設置并對伸臂梁端部通過拉桿向下有效張拉，利用杠桿原理，消減屋蓋內力峰植，改善屋蓋受力及變形性能，拉桿與機庫結構形成自平衡體系，不需要再設置附加的平衡或穩定索。索的應力松弛通過結構體系的內力重分布得以消解，對于結構內力及變形的影響可控，不會影響結構安全性及造成結構體系的失效。
[0010]傳統單跨機庫結構大門開敞邊設置的邊緣構件一大跨度鋼桁架沿跨度方向整體上表現為單跨簡支梁，其計算簡圖如圖1所示，按結構力學的計算方法可以得到其彎矩及撓度圖，均呈二次曲線形，最大值均發生在跨中，分別為ql2/8及5ql4/(384EI)，最小值在兩端支座處，均為0，見圖2?3。傳統機庫屋蓋的內力幾變形分布及不均勻，材料利用率較低。本發明機庫結構的計算間圖如圖4所示，彎矩及撓度布置圖見圖5?6。通過對拉桿施加有效張拉力T，利用杠桿原理可以有效消減跨中的彎矩及撓度峰值，使結構的內力及撓度分布更均勻，極大的提高了材料的利用率。如對拉桿施加有效張拉力T = ql/(2cos Θ )后，桁架梁跨中截面彎矩即可減小為原來的一半，即:ql2/8-TlcOS Θ /8 = ql2/16 ;此時，桁架梁跨中撓度為ql4/(192EI)，減少了?55%。其中:q—等效均布荷載，T一預拉力，I一機庫跨度，Θ —拉桿與支承柱在沿跨度方向的垂直面上的投影的夾角，EI—桁架梁的平均抗彎剛度。
[0011]本發明技術方案的優點是:
[0012]1.抵消荷載效應、消減內力峰值及增強結構剛度及穩定性；
[0013]2.有效改善三邊支承、一邊開敞機庫屋蓋的受力性能及變形性能；
[0014]3.使結構的整體質量及抗側剛度分布更均勻，改善機庫結構的抗震性能；
[0015]4.有效降低了屋蓋大門開敞邊大跨度桁架截面高度，解決機場空域限高問題；
[0016]5.降低了屋蓋用鋼量，提升機庫機構的技術經濟指標。
【附圖說明】
[0017]圖1為傳統機庫結構計算簡圖
[0018]圖2為傳統機庫結構彎矩圖
[0019]圖3為傳統機庫結構撓度圖
[0020]圖4為本發明大門桁架計算簡圖
[0021]圖5為本發明結構彎矩圖
[0022]圖6為本發明結構撓度圖
[0023]圖7為本發明技術方案的第一種實施方案的結構示意圖，圖中，圖7-1為結構平面布置圖，圖7-2為圖7-1中結構A向的縱剖面的結構示意圖，圖7-3為圖7-1中結構A向的縱剖面的另一種結構示意圖，圖7-4為圖7-1中結構B向的橫剖面的結構示意圖；
[0024]圖8為本發