專利名稱：一種具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座的制作方法
技術領域：
本發明屬于建筑結構的預應力鋼結構技術領域，特別是涉及一種具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座。
背景技術：
近年，大跨度空間鋼結構得到了廣泛應用，其中，預應力鋼結構因其具有受力合理、剛度大、重量輕等特點尤其受到設計人員的關注，應用較多，如浦東國際機場航站樓一期、廣州國際會展中心均采用了大跨度張弦桁架屋蓋，天津博物館貴賓廳、濟南體育館均采用了弦支穹頂結構。此外，在橋梁加固中，體外預應力技術的應用也日益廣泛。在預應力結構設施施工中，拉索通常設置在主結構下方，張拉拉索后主結構起拱至設計的形狀，拉索受拉、上部結構受壓，結構實現自平衡，可有效控制大跨度空間鋼結構的豎向變形。采用預應力技術的項目多為大跨度、標志性的重點工程或工程重點部位，其設計、施工日臻成熟，研究人員也進行了多方面的研究并取得了很多成果。雖然預應力空間鋼結構是一種受力合理、剛度大、重量輕的大跨度空間結構，但在其應用的在近12年內，尚未經受強烈地震、臺風等動力災變荷載的考驗。在上述動力災變荷載作用下，預應力拉索的內力會急速增大。由于拉索屬于脆性材料，其破壞會引發主結構的連續倒塌。因此，預應力空間鋼結構設計中的拉索設計常留有較大的安全系數，未能充分發揮拉索的材料性能。針對上述問題，上世紀80年代英國研究人員提出的一種解決方法，即荷載緩和體系。其核心理念是在結構中引入某種做機械運動的裝置，其作用在于當結構形狀變化很大時而構件內力變化不大。此概念由單建教授引入我國，郭彥林教授將其應用到體育場罩棚結構設計中，杜文風博士提出的一種具有荷載緩和作用的張弦桁架結構，都是荷載緩和體系在理論研究中取得的成果。然而，傳統懸掛重物保證拉索內力恒定的方式無法滿足建筑設計的美觀要求，造成應用范圍狹窄，同時，在風吸力作用下，拉索內力的恒定會造成上部結構反向變形過大，引起結構提前破壞。因此，如何提供一種美觀、高效、實用的荷載緩和裝置，就成為限制荷載緩和體系突破理論層面而進入實際應用的關鍵問題。

發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種安全性更高、操作方便且高效、美觀、實用的具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座。為了達到上述目的，本發明提供的具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座包括下部支撐結構、預埋墊板、倒T形滑動板、多根預埋鋼筋、固定球節點、多個柱狀滾動軸承、錨具、多根阻尼彈簧和支座；其中下部支撐結構的下端固定在大跨度空間結構柱的頂部；預埋墊板水平設置在下部支撐結構的表面；倒T形滑動板由下翼緣板和沿前后方向垂直設置的腹板一體構成，其中下翼緣板的底面與多個相隔距離沿前后方向并排設置在預埋墊板表面一側的柱狀滾動軸承相連接，因此能夠左右滑動，腹板的中部形成有一個用于貫穿拉索的開孔；支座固定在預埋墊板的表面另一側；多根預埋鋼筋相隔距離垂直設置在下部支撐結構的內部，其中位于支座下方的預埋鋼筋上端貫穿支座的前后端部，并且利用螺帽旋緊在預埋鋼筋上端的方式將支座與預埋墊板和下部支撐結構之間相互固定；固定球節點為空心球體，安裝在支座的上端，其上部同時與多個張弦桁架桿件的端部相連；錨具安裝在位于倒T形滑動板和固定球節點之間的拉索端部，用于將拉索的端部固定；多根阻尼彈簧相隔距離水平連接在倒T形滑動板上腹板的內側面和固定球節點上相對應的表面之間。所述的支座由底板和十字形托架構成，其中底板水平設置，托架安裝在底板的表面中部，并且托架的上端中部呈圓弧形狀。所述的多根阻尼彈簧設置在位于倒T形滑動板和固定球節點之間的拉索周圍。所述的腹板兩側設有多條加強板。本發明提供的具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座具有如下優點1)材料利用率高安裝該球節點固定支座后，主結構上拉索內力變化小，可充分發揮拉索受拉能力強的特點。2)施工安全簡便拉索穿過倒T形滑動板后錨固，即可進行張拉；如因施工原因造成超張拉，球節點固定支座可提前發揮荷載緩和作用，通過增加變形來保護主結構免受破壞。幻安全性高建筑物投入使用后，一旦遭受強烈地震、臺風等動力災變荷載，阻尼彈簧的伸縮可保證主結構產生較大變形時拉索不斷裂，消除了因拉索斷裂造成主結構倒塌的急 ^^ ο


圖1為本發明的具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座結構主視圖。圖2為本發明的具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座結構俯視圖。圖3為本發明的具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座結構左視圖。圖4為本發明的具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座結構右視圖。圖5為本發明的具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座中支座結構立體圖。圖6為安裝有本發明的具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座的張弦桁架屋蓋結構立體圖。圖7為本發明的具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座與張弦桁架桿件連接部位示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座進行詳細說明。如圖1-圖5所示，本發明提供的具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座包括下部支撐結構1、預埋墊板2、倒T形滑動板3、多根預埋鋼筋4、固定球節點7、多個柱狀滾動軸承8、錨具9、多根阻尼彈簧10和支座11 ；其中下部支撐結構1的下端固定在大跨度空間結構柱的頂部；預埋墊板2水平設置在下部支撐結構1的表面；倒T形滑動板3由下翼緣板17和沿前后方向垂直設置的腹板18 —體構成，其中下翼緣板17的底面與多個相隔距離沿前后方向并排設置在預埋墊板2表面一側的柱狀滾動軸承8相連接，因此能夠左右滑動，腹板18的中部形成有一個用于貫穿拉索6的開孔19 ；支座11固定在預埋墊板2的表面另一側；多根預埋鋼筋4相隔距離垂直設置在下部支撐結構1的內部，其中位于支座11下方的預埋鋼筋4上端貫穿支座11的前后端部，并且利用螺帽5旋緊在預埋鋼筋4上端的方式將支座11與預埋墊板2和下部支撐結構1之間相互固定；固定球節點7為空心球體，安裝在支座11的上端，其上部同時與多個張弦桁架桿件13的端部相連；錨具9安裝在位于倒T形滑動板3和固定球節點7之間的拉索6端部，用于將拉索6的端部固定；多根阻尼彈簧10相隔距離水平連接在倒T形滑動板3上腹板18的內側面和固定球節點7上相對應的表面之間。所述的支座11由底板20和十字形托架21構成，其中底板20水平設置，托架21安裝在底板20的表面中部，并且托架21的上端中部呈圓弧形狀。所述的多根阻尼彈簧10設置在位于倒T形滑動板3和固定球節點7之間的拉索6周圍。所述的腹板18兩側設有多條加強板12。現以安裝有本發明提供的具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座的張弦桁架為例對球節點固定支座的應用進行說明。如圖6、圖7所示，所述張弦桁架的跨度為40m，跨中矢高細，撐桿22的間距為5m，張弦桁架桿件13為圓鋼管，拉索6形狀為拋物線，由多根張弦桁架桿件13、多根撐桿22和拉索6構成一榀張弦桁架14，張弦桁架14為正放三角錐空間拱桁架，每榀張弦桁架14的一端安裝滑動鉸支座15，另一端安裝本發明提供的具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座16，支座標高+25. 00m，多榀張弦桁架14沿前后方向依次連接成張弦桁架屋蓋。每榀張弦桁架的安裝過程如下首先將已制成的張弦桁架14上的拉索6 —端臨時固定在滑動鉸支座15上，另一端貫穿球節點固定支座16上腹板18的開孔19后用錨具9固定住。將位于張弦桁架14上和錨具9同一側的多根張弦桁架桿件13端部同時與固定球節點7相連，之后將滑動鉸支座15固定在張弦桁架14 一側的結構柱頂部，將球節點固定支座16上下部支撐結構1的下端固定在張弦桁架14另一側的結構柱頂部，解除滑動鉸支座15上拉索6的臨時固定并張拉拉索6至設計內力值，即可完成每榀張弦桁架的安裝過程。在張弦桁架使用過程中，當外力作用下拉索6內力增大時，阻尼彈簧10將受拉、伸長，導致倒T形滑動板3借助于柱狀滾動軸承8而產生水平位移，通過變形緩解拉索6的受力，避免拉索6斷裂，起到荷載緩和作用。
權利要求
1.一種具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座，其特征在于所述的球節點固定支座包括下部支撐結構(1)、預埋墊板(2)、倒T形滑動板(3)、多根預埋鋼筋、固定球節點(7)、多個柱狀滾動軸承(8)、錨具(9)、多根阻尼彈簧(10)和支座(11)；其中下部支撐結構(1)的下端固定在大跨度空間結構柱的頂部；預埋墊板(2)水平設置在下部支撐結構(1)的表面；倒T形滑動板(3)由下翼緣板(17)和沿前后方向垂直設置的腹板(18) —體構成，其中下翼緣板(17)的底面與多個相隔距離沿前后方向并排設置在預埋墊板( 表面一側的柱狀滾動軸承(8)相連接，因此能夠左右滑動，腹板(18)的中部形成有一個用于貫穿拉索(6)的開孔(19)；支座(11)固定在預埋墊板(2)的表面另一側；多根預埋鋼筋⑷相隔距離垂直設置在下部支撐結構(1)的內部，其中位于支座(11)下方的預埋鋼筋(4)上端貫穿支座(U)的前后端部，并且利用螺帽( 旋緊在預埋鋼筋(4)上端的方式將支座(11)與預埋墊板(2)和下部支撐結構(1)之間相互固定；固定球節點(7)為空心球體，安裝在支座(11)的上端，其上部同時與多個張弦桁架桿件(13)的端部相連；錨具(9)安裝在位于倒T形滑動板C3)和固定球節點(7)之間的拉索(6)端部，用于將拉索(6)的端部固定；多根阻尼彈簧(10)相隔距離水平連接在倒T形滑動板C3)上腹板(18)的內側面和固定球節點(7)上相對應的表面之間。
2.根據權利要求1所述的具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座，其特征在于所述的支座(11)由底板00)和十字形托架構成，其中底板OO)水平設置，托架安裝在底板OO)的表面中部，并且托架的上端中部呈圓弧形狀。
3.根據權利要求1所述的具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座，其特征在于所述的多根阻尼彈簧(10)設置在位于倒T形滑動板C3)和固定球節點(7)之間的拉索(6)周圍。
4.根據權利要求1所述的具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座，其特征在于所述的腹板(18)兩側設有多條加強板(12)。
全文摘要
一種具有緩和拉索內力作用的球節點固定支座。其包括下部支撐結構、預埋墊板、倒T形滑動板、多根預埋鋼筋、固定球節點、多個柱狀滾動軸承、錨具、多根阻尼彈簧和支座。本發明的球節點固定支座具有如下優點材料利用率高安裝該支座后，主結構上拉索內力變化小，可充分發揮拉索受拉能力強的特點；施工安全簡便拉索穿過倒T形滑動板后錨固，即可進行張拉；如因施工原因造成超張拉，球節點固定支座可提前發揮荷載緩和作用，通過增加變形來保護主結構免受破壞；安全性高建筑物投入使用后，一旦遭受強烈地震、臺風等動力災變荷載，阻尼彈簧的伸縮可保證主結構產生較大變形時拉索不斷裂，消除了因拉索斷裂造成主結構倒塌的隱患。
文檔編號E04B1/98GK102561516SQ20121007599
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月21日 優先權日2012年3月21日
發明者劉國光, 武志瑋 申請人:中國民航大學