專利名稱：一種網(wǎng)架結(jié)構的水平可調(diào)剛度支座的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)架結(jié)構，尤其涉及一種網(wǎng)架結(jié)構的水平可調(diào)剛度支座。
背景技術：
網(wǎng)架結(jié)構普遍的在大型公共和工業(yè)建筑中使用，例如體育場館、機場、展 覽館和大型工業(yè)產(chǎn)房等，是目前我國大跨度建筑結(jié)構中使用最普遍的結(jié)構形式。 隨著我國經(jīng)濟、文化的飛速發(fā)展，大跨度建筑的造型也日趨新穎、復雜，其使 用功能的日趨多樣化也使得其設計荷載越來越大，這些都對結(jié)構設計工作提出 了更高的要求。復雜的建筑曲面和增大的使用荷載時常會導致結(jié)構在以往常用 的支座條件下產(chǎn)生過大的支座水平反力或者支座水平位移，難以滿足建筑設計 的需要，也常常會造成支座、下部結(jié)構以及基礎設計的困難，因此，通過采用 水平可調(diào)剛度支座，在水平支座反力和水平位移之間尋求建筑和結(jié)構設計都滿 意且適度的水平支座反力值和水平位移值，是解決復雜的建筑曲面和增大的使 用荷載所帶來問題的有效途徑，對大跨度建筑結(jié)構的發(fā)展有重要意義。
目前，網(wǎng)架結(jié)構的支座構造形式主要有兩種三個方向的線位移全部約束 的固定鉸支座和釋放其中某一個、或兩個方向線位移的可滑動鉸支座。兩者都 存在支座剛度難以調(diào)節(jié)的問題。固定鉸支座的約束剛度等于支座本身的剛度， 即完全取決于下部結(jié)構的剛度、截面積、慣性矩等因素；而可滑動鉸支座則在 所釋放的線位移方向上支座水平剛度等于零。
從結(jié)構力學的角度上講，采用固定鉸支座會得到最大的水平支座反力，這 可能會導致支座、下部結(jié)構以及基礎的設計產(chǎn)生很大的困難，尤其是當網(wǎng)架結(jié) 構是在下部結(jié)構已經(jīng)完成設計或者施工之后再進行設計時，其水平支座反力一 般都會有最大值限制，此時如果采用固定鉸支座往往就難以滿足設計要求。相 反，采用可滑動鉸支座則會得到最大的水平位移，而這又會導致結(jié)構的跨中豎 向撓度和水平側(cè)移量的增加，并且，由于結(jié)構沒能從支座處獲得足夠的剛度， 所以只能通過增大自身構件的截面尺寸來改善其受力性能，從而導致了結(jié)構用 鋼量的增加。固定鉸支座和可滑動鉸支座可以說是兩種極端的支座構造形式， 如果把支座的水平剛度對應到數(shù)軸上去的話，它們就會分別對應于"0"和"oo"兩 個端點，在此之間則還有廣大的水平剛度區(qū)域可供結(jié)構設計選擇，而最優(yōu)的水 平剛度值往往都會落在這些區(qū)域內(nèi)。
除了上述兩種常用的支座構造形式之外，國內(nèi)還發(fā)展了 一種提供水平彈簧構造的"萬向支座"專利，但是其彈簧布設的位置是在支座的底部，其水平反 力的方向也不通過支座球節(jié)點的中心，因此會帶來支座偏心受力的不利影響， 而這種偏心狀態(tài)還會加大理論計算和實際構造之間的誤差，進而導致實際形成 的水平支座剛度和理論設計想要達到的理想值之間的偏差。因此，其在提供準 確的支座水平剛度這一方面的工作性能還有待改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種網(wǎng)架結(jié)構的水平可調(diào)剛度 支座。
它包括支座球節(jié)點、網(wǎng)架構件、十字形肋板、支座底板、錨栓、滑槽、滑 板、支座鋼管、封板及連接螺栓、預埋鋼板、下部結(jié)構，預埋鋼板依次設有鋼 板、滑板、支座底板，在支座底板上設有十字形肋板，十字形肋板上設有支座 球節(jié)點，支座球節(jié)點上設有多根網(wǎng)架構件，在通過支座球節(jié)點球心的水平方向 上設有支座鋼管、封板及連接螺栓，支座鋼管、封板及連接螺栓的另一端與剛 度調(diào)整裝置相連接，剛度調(diào)整裝置與預埋鋼板相連接，支座底板上設有滑槽， 預埋鋼板上設有與滑槽相配合的錨栓，錨栓穿過鋼板、滑板、支座底板。
剛度調(diào)整裝置包括彈簧及固定螺栓、鋼板，在兩鋼板之間設有多個彈簧及 固定螺栓。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較具有的有益效果
1. 在網(wǎng)架結(jié)構成熟的支座構造設計基礎上，綜合固定鉸支座和可滑動鉸支座 的優(yōu)點，引入可以調(diào)節(jié)剛度的彈簧組件，實現(xiàn)支座水平剛度的可調(diào)節(jié)與優(yōu)化， 以達到有效控制結(jié)構的水平支座反力和水平位移的目的，進而改善結(jié)構的受力 性能，控制結(jié)構的用鋼量。
2. 調(diào)節(jié)了結(jié)構的剛度和自振特性，增大了結(jié)構的延性和彈性吸能能力，對其 在溫度作用、地震作用和動力荷載作用下的受力性能有一定程度的改善效果。


下面結(jié)合附圖對本實用型專利作詳細說明
圖1是網(wǎng)架結(jié)構水平可調(diào)剛度支座的背側(cè)面軸側(cè)視圖2是網(wǎng)架結(jié)構水平可調(diào)剛度支座的正側(cè)面軸側(cè)視圖3是網(wǎng)架結(jié)構水平可調(diào)剛度支座的俯視圖4是網(wǎng)架結(jié)構水平可調(diào)剛度支座的正視圖。
圖5是網(wǎng)架結(jié)構水平可調(diào)剛度支座的側(cè)視圖6 (a)是圖5的a-a剖面圖；圖6 (b)是圖5的b-b剖面圖； 圖6 (C)是圖5的C-C剖面圖6 (d)是彈簧及固定螺栓的細部構造詳圖6 (e)是支座剛管、封板及連接螺栓的細部構造詳圖中支座球節(jié)點l、網(wǎng)架構件2、肋板3、支座底板4、錨栓5、滑槽6、
滑板7、支座鋼管、封板及連接螺栓8、彈簧及固定螺栓9、鋼板IO、預埋鋼板
11、下部結(jié)構12。
具體實施例方式
網(wǎng)架結(jié)構的水平可調(diào)剛度支座包括支座球節(jié)點1、網(wǎng)架構件2、十字形肋板 3、支座底板4、錨栓5、滑槽6、滑板7、支座鋼管、封板及連接螺栓8、預埋 鋼板ll、下部結(jié)構12，預埋鋼板11依次設有鋼板10、滑板7、支座底板4，在 支座底板4上設有十字形肋板3，十字形肋板3上設有支座球節(jié)點1，支座球節(jié) 點1上設有多根網(wǎng)架構件2，在通過支座球節(jié)點1球心的水平方向上設有支座鋼 管、封板及連接螺栓8，支座鋼管、封板及連接螺栓8的另一端與剛度調(diào)整裝置 相連接，剛度調(diào)整裝置與預埋鋼板11相連接，支座底板4上設有滑槽6，預埋 鋼板ll上設有與滑槽6相配合的錨栓5，錨栓5穿過鋼板10、滑板7、支座底 板4。剛度調(diào)整裝置包括彈簧及固定螺栓9、鋼板IO，在兩鋼板10之間設有多 個彈簧及固定螺栓9。
本發(fā)明的實際應用過程如下，首先根據(jù)設計需要確定理想的支座水平剛度 值。結(jié)構的支座反力和支座位移是結(jié)構和支座相互作用的結(jié)果，由于在結(jié)構設 計時，結(jié)構自身的剛度是一個不確定的值，而水平支座剛度又是需要優(yōu)化的值， 二者均是不確定的量，因此在確定理想支座剛度值的過程中很難通過解析方法 使用數(shù)學表達式推導的方式來實現(xiàn)，而應該是一個"初步設計"和"反復、逐步優(yōu) 化"的過程。在具體設計時直接在設計軟件中為結(jié)構賦予一個初始的支座水平剛 度，完成結(jié)構的初步設計，然后根據(jù)設計的結(jié)果和所得到的水平支座反力和水 平支座位移來調(diào)整支座水平剛度的大小，對初步設計的結(jié)構進行修正和優(yōu)化， 直到得到滿意的設計結(jié)構為止。
在得到了理想的支座水平剛度之后就可以根據(jù)串聯(lián)彈簧公式來反算出需要 在支座球節(jié)點和支座之間布設彈簧組件的數(shù)量及其剛度值，從而到工廠定制所 需要的彈簧或者從彈簧標準規(guī)格中選取適當規(guī)格的彈簧來滿足設計需要，最后 在節(jié)點詳圖設計和實際施工過程中根據(jù)本說明書中所述的原理、方法及附圖來 完成水平可調(diào)剛度支座的構造處理。本發(fā)明除了能在常工況下改善結(jié)構的受力性能外，還能同時改善結(jié)構在溫 度作用、地震作用以及動力荷載作用下的受力性能。其原理在于網(wǎng)架結(jié)構屬于 高次超靜定的結(jié)構，受溫度作用的影響比較明顯，而采用固定鉸支座的網(wǎng)架結(jié) 構更是由于水平伸縮位移得不到有效的釋放會產(chǎn)生非常大的水平支座反力，同 時也會增大結(jié)構構件中的應力負擔；采用可滑動鉸支座的網(wǎng)架結(jié)構受溫度作用 的影響較小，但由于未能從支座處獲得足夠的剛度，其又存在用鋼量偏大等不 足。因此，采用水平可調(diào)剛度支座的網(wǎng)架結(jié)構實質(zhì)上仍舊是在兩種極端狀態(tài)的 中間尋求一種適度的平衡點，在結(jié)構設計的過程中就可以比較準確的考慮溫度 作用的影響，改善結(jié)構的受力性能。此外，布設在水平可調(diào)剛度支座中的彈簧 還可以調(diào)節(jié)結(jié)構的柔度和自振頻率，增大結(jié)構的延性和彈性吸能能力，對結(jié)構 在地震作用和動力荷載作用下的受力性能有一定程度的改善作用。
本發(fā)明在實際應用時需要注意的事項
1. 在支座底板的錨栓位置上沿著需要調(diào)整支座水平剛度的方向開足夠長的 滑槽，其長度需要根據(jù)理論計算確定并應保留一定的富余長度來保證能順利的 釋放結(jié)構的水平位移。為了能夠減小實際形成的支座水平剛度和理論設計所需 要的支座水平剛度之間的誤差，應在支座底板和預埋鋼板之間布設摩擦系數(shù)盡 可能小的"滑板"(如"聚四氟乙烯板"等)，以減小水平摩擦剛度所帶來的構造誤 差。為了防止結(jié)構在非正常設計狀態(tài)下出現(xiàn)水平側(cè)移量過大的情況，還可以在 支座底板上增設其它一些構造措施來幫助限制結(jié)構在支座處的最大水平位移， 如在支座底板四周加焊"耳板"等方法。
2. 在支座球節(jié)點和支座之間布設彈簧組件，彈簧的數(shù)量不應太少，其合力應 通過支座球節(jié)點的中心，以避免支座偏心受力所帶來的實際構造與計算假定之 間的誤差。所布設彈簧的數(shù)量最好不應少于4個，其分布的位置應保證對稱， 間距應盡可能的放大，彈簧的中心應布設固定螺栓，以防止彈簧的壓曲失穩(wěn)。 彈簧無法直接與支座球節(jié)點連接，因此還需要通過若干的鋼板、鋼管、封板和 螺栓等組件通過焊接或者螺栓連接的方式來實現(xiàn)其與支座球節(jié)點及支座之間的 連接，彈簧的兩端宜固定在兩塊相互平行的鋼板上以保證彈簧既能承受壓力又 能承受拉力。
權利要求
1.一種網(wǎng)架結(jié)構的水平可調(diào)剛度支座，其特征在于包括支座球節(jié)點(1)、網(wǎng)架構件(2)、十字形肋板(3)、支座底板(4)、錨栓(5)、滑槽(6)、滑板(7)、支座鋼管、封板及連接螺栓(8)、預埋鋼板(11)、下部結(jié)構(12)，預埋鋼板(11)依次設有鋼板(10)、滑板(7)、支座底板(4)，在支座底板(4)上設有十字形肋板(3)，十字形肋板(3)上設有支座球節(jié)點(1)，支座球節(jié)點(1)上設有多根網(wǎng)架構件(2)，在通過支座球節(jié)點(1)球心的水平方向上設有支座鋼管、封板及連接螺栓(8)，支座鋼管、封板及連接螺栓(8)的另一端與剛度調(diào)整裝置相連接，剛度調(diào)整裝置與預埋鋼板(11)相連接，支座底板(4)上設有滑槽(6)，預埋鋼板(11)上設有與滑槽(6)相配合的錨栓(5)，錨栓(5)穿過鋼板(10)、滑板(7)、支座底板(4)。
2. 根據(jù)權利要求(1) 一種網(wǎng)架結(jié)構的水平可調(diào)剛度支座，其特征在于所述 的剛度調(diào)整裝置包括彈簧及固定螺栓(9)、鋼板(10),在兩鋼板(10)之間設 有多個彈簧及固定螺栓(9)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種網(wǎng)架結(jié)構的水平可調(diào)剛度支座。它包括支座球節(jié)點、網(wǎng)架構件、十字形肋板、支座底板、錨栓、滑槽、滑板、支座鋼管、預埋鋼板、下部結(jié)構。預埋鋼板上依次設有鋼板、滑板、支座底板，支座底板上設有十字形肋板，十字形肋板上設有支座球節(jié)點，支座球節(jié)點上設有多根網(wǎng)架構件，在通過支座球節(jié)點球心的水平方向上設有支座鋼管，支座鋼管的另一端與剛度調(diào)整裝置相連接，支座底板上設有滑槽，預埋鋼板上設有與滑槽相配合的錨栓，錨栓穿過鋼板、滑板、支座底板。本發(fā)明實現(xiàn)支座水平剛度的可調(diào)節(jié)與優(yōu)化，有效控制結(jié)構的水平支座反力和水平位移。對結(jié)構在溫度作用、地震作用和動力荷載作用下的受力性能有一定程度的改善。
文檔編號E04B1/32GK101314963SQ20081006367
公開日2008年12月3日 申請日期2008年6月24日 優(yōu)先權日2008年6月24日
發(fā)明者彥 張, 林炎飛, 羅堯治 申請人:浙江大學;廣廈建設集團有限責任公司