[发明专利]一种具有缓和拉索内力作用的球节点固定支座

说明书

技术领域

本发明属于建筑结构的预应力钢结构技术领域，特别是涉及一种具有缓和拉索内力作用的球节点固定支座。

背景技术

近年，大跨度空间钢结构得到了广泛应用，其中，预应力钢结构因其具有受力合理、刚度大、重量轻等特点尤其受到设计人员的关注，应用较多，如浦东国际机场航站楼一期、广州国际会展中心均采用了大跨度张弦桁架屋盖，天津博物馆贵宾厅、济南体育馆均采用了弦支穹顶结构。此外，在桥梁加固中，体外预应力技术的应用也日益广泛。

在预应力结构设施施工中，拉索通常设置在主结构下方，张拉拉索后主结构起拱至设计的形状，拉索受拉、上部结构受压，结构实现自平衡，可有效控制大跨度空间钢结构的竖向变形。采用预应力技术的项目多为大跨度、标志性的重点工程或工程重点部位，其设计、施工日臻成熟，研究人员也进行了多方面的研究并取得了很多成果。

虽然预应力空间钢结构是一种受力合理、刚度大、重量轻的大跨度空间结构，但在其应用的在近12年内，尚未经受强烈地震、台风等动力灾变荷载的考验。在上述动力灾变荷载作用下，预应力拉索的内力会急速增大。由于拉索属于脆性材料，其破坏会引发主结构的连续倒塌。因此，预应力空间钢结构设计中的拉索设计常留有较大的安全系数，未能充分发挥拉索的材料性能。

针对上述问题，上世纪80年代英国研究人员提出的一种解决方法，即荷载缓和体系。其核心理念是在结构中引入某种做机械运动的装置，其作用在于当结构形状变化很大时而构件内力变化不大。此概念由单建教授引入我国，郭彦林教授将其应用到体育场罩棚结构设计中，杜文风博士提出的一种具有荷载缓和作用的张弦桁架结构，都是荷载缓和体系在理论研究中取得的成果。

然而，传统悬挂重物保证拉索内力恒定的方式无法满足建筑设计的美观要求，造成应用范围狭窄，同时，在风吸力作用下，拉索内力的恒定会造成上部结构反向变形过大，引起结构提前破坏。因此，如何提供一种美观、高效、实用的荷载缓和装置，就成为限制荷载缓和体系突破理论层面而进入实际应用的关键问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种安全性更高、操作方便且高效、美观、实用的具有缓和拉索内力作用的球节点固定支座。

为了达到上述目的，本发明提供的具有缓和拉索内力作用的球节点固定支座包括下部支撑结构、预埋垫板、倒T形滑动板、多根预埋钢筋、固定球节点、多个柱状滚动轴承、锚具、多根阻尼弹簧和支座；其中下部支撑结构的下端固定在大跨度空间结构柱的顶部；预埋垫板水平设置在下部支撑结构的表面；倒T形滑动板由下翼缘板和沿前后方向垂直设置的腹板一体构成，其中下翼缘板的底面与多个相隔距离沿前后方向并排设置在预埋垫板表面一侧的柱状滚动轴承相连接，因此能够左右滑动，腹板的中部形成有一个用于贯穿拉索的开孔；支座固定在预埋垫板的表面另一侧；多根预埋钢筋相隔距离垂直设置在下部支撑结构的内部，其中位于支座下方的预埋钢筋上端贯穿支座的前后端部，并且利用螺帽旋紧在预埋钢筋上端的方式将支座与预埋垫板和下部支撑结构之间相互固定；固定球节点为空心球体，安装在支座的上端，其上部同时与多个张弦桁架杆件的端部相连；锚具安装在位于倒T形滑动板和固定球节点之间的拉索端部，用于将拉索的端部固定；多根阻尼弹簧相隔距离水平连接在倒T形滑动板上腹板的内侧面和固定球节点上相对应的表面之间。

所述的支座由底板和十字形托架构成，其中底板水平设置，托架安装在底板的表面中部，并且托架的上端中部呈圆弧形状。

所述的多根阻尼弹簧设置在位于倒T形滑动板和固定球节点之间的拉索周围。

所述的腹板两侧设有多条加强板。

本发明提供的具有缓和拉索内力作用的球节点固定支座具有如下优点：1)材料利用率高：安装该球节点固定支座后，主结构上拉索内力变化小，可充分发挥拉索受拉能力强的特点。2)施工安全简便：拉索穿过倒T形滑动板后锚固，即可进行张拉；如因施工原因造成超张拉，球节点固定支座可提前发挥荷载缓和作用，通过增加变形来保护主结构免受破坏。3)安全性高：建筑物投入使用后，一旦遭受强烈地震、台风等动力灾变荷载，阻尼弹簧的伸缩可保证主结构产生较大变形时拉索不断裂，消除了因拉索断裂造成主结构倒塌的隐患。

附图说明

图1为本发明的具有缓和拉索内力作用的球节点固定支座结构主视图。

图2为本发明的具有缓和拉索内力作用的球节点固定支座结构俯视图。

图3为本发明的具有缓和拉索内力作用的球节点固定支座结构左视图。