一種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)用的球鉸支撐架的排布方式的制作方法
【專利摘要】一種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)用的球鉸支撐架的排布方式，上述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中包括由桿件通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接而成的空間桁架殼體、固定空間桁架殼體用的底環(huán)梁、及用于連接鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與底環(huán)梁的球鉸支撐架，關(guān)鍵在于：所述的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)呈直角形狀且設(shè)置于底環(huán)梁的底面和一側(cè)面，并借助垂直設(shè)置的兩個(gè)球鉸支撐架與底環(huán)梁形成球面鉸接結(jié)構(gòu)，兩個(gè)球鉸支撐架的轉(zhuǎn)動(dòng)中心與桿件交匯節(jié)點(diǎn)處的結(jié)構(gòu)形心同心。本發(fā)明中雙支撐架同時(shí)工作可實(shí)現(xiàn)徑向、環(huán)（切）向的位移要求，雙支撐架的轉(zhuǎn)動(dòng)曲率相同，轉(zhuǎn)動(dòng)中心相同，并與交匯于同一節(jié)點(diǎn)處的桿件的交匯點(diǎn)重合，可適應(yīng)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)向任意方向的轉(zhuǎn)角要求。
【專利說(shuō)明】一種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)用的球鉸支撐架的排布方式
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)用的球鉸支撐架的排布方式，具體地說(shuō)是一種可實(shí)現(xiàn)環(huán)梁徑向、環(huán)梁切線方向的位移要求及任意方向的轉(zhuǎn)角要求的球鉸支撐架的排布方式。
【背景技術(shù)】
[0002]網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是由多根桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過(guò)節(jié)點(diǎn)連結(jié)而成的空間結(jié)構(gòu)。具有空間受力、重量輕、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)；可用作體育館、影劇院、展覽廳、候車廳、體育場(chǎng)看臺(tái)雨篷、飛機(jī)庫(kù)、雙向大柱距車間等建筑的屋蓋。
[0003]網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)用支撐架應(yīng)具有以下性能；
1)可承受豎向荷載；
2)具有抗豎向拉力的功能，保證豎向抗震時(shí)上下結(jié)構(gòu)不脫節(jié)；
3)具有抗水平力的性能，保證水平地震時(shí)結(jié)構(gòu)不脫落；
4)可適應(yīng)徑向、環(huán)(切)向的位移要求；
5)可適應(yīng)任意方向的轉(zhuǎn)角要求；
對(duì)于一般的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，底環(huán)梁的一個(gè)節(jié)點(diǎn)安裝一臺(tái)支撐架即可滿足以上的技術(shù)性能要求，但對(duì)于特殊的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，如網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性，其網(wǎng)架支撐架所受的水平承載力非常大，可達(dá)支撐架豎向承載力的4倍以上。
[0004]網(wǎng)架支撐架一般由上支座板、下支座板、球襯板和上下錨固裝置組成，上支座板和下支座板設(shè)置有限位擋塊，限位擋塊起到了承受水平力的作用，當(dāng)支座的水平推力較大時(shí)，限位塊的就會(huì)相應(yīng)的增大設(shè)計(jì)尺寸，當(dāng)支座球襯板圍繞自身的球心進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于水平推力的原因，擋塊之間就會(huì)出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象，并且支撐架具有結(jié)構(gòu)尺寸大，耗鋼量大，基礎(chǔ)造價(jià)高等缺點(diǎn)，由于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)中心很難保證節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中心與很難設(shè)計(jì)的和支撐架轉(zhuǎn)動(dòng)球心一致，導(dǎo)致了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)受力的不明確，會(huì)給工程的前期設(shè)計(jì)工作帶來(lái)很大的麻煩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種全新的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)用的球鉸支撐架的排布方式，完全打破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，將單個(gè)支撐架可實(shí)現(xiàn)的功能讓兩個(gè)支撐架分別來(lái)承擔(dān)，避免了抗水平力和轉(zhuǎn)動(dòng)功能相互干擾的現(xiàn)象。
[0006]本發(fā)明米用的技術(shù)方案是:一種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)用的球鉸支撐架的排布方式，上述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中包括由桿件通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接而成的空間桁架殼體、固定空間桁架殼體用的底環(huán)梁、及用于連接鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與底環(huán)梁的球鉸支撐架，關(guān)鍵在于:所述的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)呈直角形狀且設(shè)置于底環(huán)梁的底面和一側(cè)面，并借助垂直設(shè)置的兩個(gè)球鉸支撐架與底環(huán)梁形成球面鉸接結(jié)構(gòu)，兩個(gè)球鉸支撐架的轉(zhuǎn)動(dòng)中心與桿件交匯節(jié)點(diǎn)處的結(jié)構(gòu)形心同心。
[0007]本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思完全不同于傳統(tǒng)的網(wǎng)架支撐架的設(shè)置方式，它將單個(gè)支撐架可實(shí)現(xiàn)的功能讓兩個(gè)支撐架分別來(lái)承擔(dān)，避免了抗水平力和轉(zhuǎn)動(dòng)功能相互干擾的現(xiàn)象。本發(fā)明是在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)底環(huán)梁的底面和側(cè)面分別安裝一臺(tái)球鉸支撐架，位于底面的球鉸支撐架可承受豎向荷載并釋放環(huán)梁切線方向及徑向的附加變形力，位于側(cè)面的球鉸支撐架可承受環(huán)梁徑向荷載并釋放環(huán)梁切線方向的附加變形力，雙支撐架同時(shí)工作可實(shí)現(xiàn)徑向、環(huán)(切)向的位移要求，雙支撐架的轉(zhuǎn)動(dòng)曲率相同，轉(zhuǎn)動(dòng)中心相同，并與交匯于同一節(jié)點(diǎn)處的桿件的交匯點(diǎn)重合，可適應(yīng)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)向任意方向的轉(zhuǎn)角要求。這樣的設(shè)計(jì)思路既保證了工程的安全需要，又可使其整體受力更加明確，減少了前期的設(shè)計(jì)分析工作，并且采用此設(shè)計(jì)方案可大大降低工程造價(jià)，具有廣泛的應(yīng)用推廣前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是傳統(tǒng)的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中用的支撐架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2是圖1所示的支撐架中的限位擋塊轉(zhuǎn)動(dòng)后的卡滯現(xiàn)象的狀態(tài)示意圖。
[0010]圖3是本發(fā)明球鉸支撐架的排布方式示意圖。
[0011]附圖中，I是上支座板，2是球襯板，3是下支座板，4是限位擋塊，5是限位擋板，6是拉力擋板，7是底環(huán)梁，8是上螺栓套筒，9是下螺栓套筒，10是調(diào)整墊板，A表示卡滯區(qū)域，B表不同心位置。
【具體實(shí)施方式】
[0012]一種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)用的球鉸支撐架的排布方式，上述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中包括由桿件通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接而成的空間桁架殼體、固定空間桁架殼體用的底環(huán)梁7、及用于連接鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)6與底環(huán)梁7的球鉸支撐架，重要的是:所述的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)6呈直角形狀且設(shè)置于底環(huán)梁7的底面和一側(cè)面，并借助垂直設(shè)置的兩個(gè)球鉸支撐架與底環(huán)梁7形成球面鉸接結(jié)構(gòu)，兩個(gè)球鉸支撐架的轉(zhuǎn)動(dòng)中心與桿件交匯節(jié)點(diǎn)處的結(jié)構(gòu)形心同心。
[0013]所述的兩個(gè)球鉸支撐架的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度具有相同的曲率半徑。
[0014]所述的球鉸支撐架的結(jié)構(gòu)中包括帶有限位擋塊4的上支座板1、球襯板2、及下支座板3，上支座板I借助上螺栓套筒8與底環(huán)梁7連接，下支座板3通過(guò)下螺栓套筒9與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)6連接。
[0015]為了在球鉸支撐架的安裝過(guò)程中便于隨時(shí)調(diào)節(jié)兩個(gè)球鉸支撐架的轉(zhuǎn)動(dòng)中心與桿件交匯節(jié)點(diǎn)處的結(jié)構(gòu)形心同心此條件，所述的上支座板I與底環(huán)梁7之間還設(shè)置有調(diào)整墊板10。
[0016]所述的限位擋塊4設(shè)置于上支座板I的一側(cè)、或兩側(cè)、或環(huán)上支座板I間隔設(shè)置于其一周。具體使用時(shí)，側(cè)面的球鉸支撐架中的限位擋塊4只在上支座板I的一側(cè)設(shè)置，而位于底面的球鉸支撐架中的限位擋塊4可以在上支座板I的左右兩側(cè)、或環(huán)向設(shè)置于上支座板I的三側(cè)或四側(cè)。
[0017]在具體實(shí)施時(shí)，圖1為傳統(tǒng)的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的球鉸支撐架的結(jié)構(gòu)形式，它主要有上支座板1、球襯板2和下支座板3三部分組成，上支座板I上設(shè)置有限位擋塊4和拉力擋板6，下支座板3上設(shè)置有限位擋板5，限位擋塊4和限位擋板5在受到水平推力時(shí)會(huì)相互接觸以進(jìn)行抵抗外力，當(dāng)有轉(zhuǎn)動(dòng)功能需求時(shí)，限位擋塊4和限位擋板5會(huì)相互干擾，水平推力較大時(shí)還會(huì)產(chǎn)生卡滯現(xiàn)象，如圖2中所示的卡滯區(qū)域A，這種情況會(huì)導(dǎo)致球鉸支撐架的轉(zhuǎn)動(dòng)功能失效，接觸面變?yōu)榫€接觸，產(chǎn)生較為嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象。
[0018]圖3為本發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明將傳統(tǒng)的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的單個(gè)球鉸支撐架的布置方式進(jìn)行了徹底的改良優(yōu)化設(shè)計(jì)，將單個(gè)球鉸支撐架可實(shí)現(xiàn)的功能用雙支撐架來(lái)分別承擔(dān)，利用兩臺(tái)球鉸支撐架來(lái)分別承受豎向荷載及環(huán)梁徑向與切線方向的附加作用力，適應(yīng)徑向、環(huán)(切)向的位移要求，避免了卡滯現(xiàn)象的發(fā)生。如圖3所示，位于底環(huán)梁7底面的球鉸支撐架可承受底環(huán)梁7及其他箱梁的自重，底面的球鉸支撐架中上支座板I上設(shè)置的限位擋塊4使得該支撐架可以承受地震時(shí)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)向內(nèi)的水平推力，位于底環(huán)梁7側(cè)面的球鉸支撐架可承受因溫度變化和地震產(chǎn)生的整個(gè)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的外張力或內(nèi)拉力，即向底環(huán)梁內(nèi)、外的徑向水平推力，這種雙支撐架的共同作用保證地震時(shí)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)不脫落。側(cè)面的球鉸支撐架中上支座板I上設(shè)置的限位擋塊4可承受地震時(shí)整個(gè)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的豎向拉力，保證了抗震時(shí)側(cè)面支撐架的上支座板1、球襯板2和下支座板3上下結(jié)構(gòu)不脫節(jié)。
[0019]總之，位于底環(huán)梁7底面的球鉸支撐架中均存在一對(duì)水平滑動(dòng)副，即上支座板I與球襯板2之間形成的水平滑動(dòng)副可以實(shí)現(xiàn)底環(huán)梁7水平位移的要求。同樣，位于底環(huán)梁7側(cè)面的球鉸支撐架中存在一對(duì)豎直向的滑動(dòng)副，即上支座板I與球襯板2之間形成的豎直向滑動(dòng)副可以實(shí)現(xiàn)底環(huán)梁7豎直向位移的要求。底面的球鉸支撐架和側(cè)面的球鉸支撐架均設(shè)置了一層轉(zhuǎn)動(dòng)副，即球襯板2與下支座板3之間形成的轉(zhuǎn)動(dòng)副的曲率半徑相同，上述兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)中心與交匯于同一節(jié)點(diǎn)處的桿件的交匯點(diǎn)重合，這樣實(shí)現(xiàn)了底環(huán)梁7三維轉(zhuǎn)動(dòng)的要求。
[0020]還有，傳統(tǒng)的單個(gè)球鉸支撐架的設(shè)置具有以下弊端:a、由于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，特別是穹頂結(jié)構(gòu)的底環(huán)梁上每個(gè)節(jié)點(diǎn)處所受水平荷載較大，個(gè)別節(jié)點(diǎn)可以達(dá)到豎向荷載的四倍，若該節(jié)點(diǎn)處的豎向荷載和水平荷載單獨(dú)采用一臺(tái)球鉸支撐架來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)，支撐架的設(shè)計(jì)高度勢(shì)必會(huì)增加，這會(huì)導(dǎo)致支座底部螺栓、混凝土的抗彎強(qiáng)度增大，最終依靠增大結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)滿足強(qiáng)度要求，提高了工程造價(jià)；b、底環(huán)梁上一個(gè)節(jié)點(diǎn)單獨(dú)采用一臺(tái)球鉸支撐架，支撐架的轉(zhuǎn)動(dòng)中心不能與底環(huán)梁上每個(gè)節(jié)點(diǎn)處的多個(gè)桿件的交匯點(diǎn)重合，導(dǎo)致受力不明確，這會(huì)影響到整個(gè)穹頂結(jié)構(gòu)的受力，也不利于結(jié)構(gòu)的前期分析計(jì)算和理論研究；C、底環(huán)梁一個(gè)節(jié)點(diǎn)單獨(dú)采用一臺(tái)支撐架，支撐架過(guò)大的水平承載很難在支撐架上實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)阻力大、局部受力應(yīng)力集中現(xiàn)象在所難免，甚至?xí)谙尬粨鯄K部位出現(xiàn)“卡滯”現(xiàn)象，使支撐架轉(zhuǎn)動(dòng)功能難以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明設(shè)計(jì)的雙支撐架徹底解決了以上難題，底環(huán)梁節(jié)點(diǎn)處的豎向載荷和水平荷載分別由底環(huán)梁底面的球鉸支撐架和側(cè)面的球鉸支撐架承擔(dān)，雙支撐架的轉(zhuǎn)動(dòng)中心與節(jié)點(diǎn)處的多個(gè)桿件的交匯點(diǎn)重合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受力明確，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)處的三維轉(zhuǎn)動(dòng)，真正起到鉸接的效果，水平荷載單獨(dú)有側(cè)面支撐架單獨(dú)承載，不會(huì)出現(xiàn)受力應(yīng)力集中現(xiàn)象。
【權(quán)利要求】
1.一種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)用的球鉸支撐架的排布方式，上述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中包括由桿件通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接而成的空間桁架殼體、固定空間桁架殼體用的底環(huán)梁(7)、及用于連接鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(6)與底環(huán)梁(7)的球鉸支撐架，其特征在于:所述的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(6)呈直角形狀且設(shè)置于底環(huán)梁(7)的底面和一側(cè)面，并借助垂直設(shè)置的兩個(gè)球鉸支撐架與底環(huán)梁(7)形成球面鉸接結(jié)構(gòu)，兩個(gè)球鉸支撐架的轉(zhuǎn)動(dòng)中心與桿件交匯節(jié)點(diǎn)處的結(jié)構(gòu)形心同心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)用的球鉸支撐架的排布方式，其特征在于:所述的兩個(gè)球鉸支撐架的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度具有相同的曲率半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)用的球鉸支撐架的排布方式，其特征在于:所述的球鉸支撐架的結(jié)構(gòu)中包括帶有限位擋塊(4)的上支座板(I)、球襯板(2 )、及下支座板(3),上支座板(I)借助上螺栓套筒(8)與底環(huán)梁(7)連接，下支座板(3)通過(guò)下螺栓套筒(9)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(6)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)用的球鉸支撐架的排布方式，其特征在于:所述的上支座板(I)與底環(huán)梁(7)之間還設(shè)置有調(diào)整墊板(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)用的球鉸支撐架的排布方式，其特征在于:所述的限位擋塊(4)設(shè)置于上支座板(I)的一側(cè)、或兩側(cè)、或環(huán)上支座板(I)間隔設(shè)置于其一周。
【文檔編號(hào)】E04B1/36GK103628568SQ201310483483
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】裴薈蓉, 田建德, 張洪旺, 賈雙雙, 張顯宗, 劉新良, 于俊凱, 肖鐵嶺, 艾國(guó)寧 申請(qǐng)人:衡水橡膠股份有限公司