消能减振撑杆及由其支撑的弦支组合楼盖的制作方法

本实用新型属于建筑物楼盖建造技术领域，尤其涉及一种消能减振撑杆及由其支撑的弦支组合楼盖。

背景技术：

随着我国经济、社会、文化、体育等事业的快速发展，大型公共建筑得到了大规模建设，同时也对大跨度楼盖结构提出了更高的需求。在现有大跨度楼盖结构形式中，弦支组合楼盖因具有较高的结构效率和跨越能力而被广泛应用。弦支组合楼盖由混凝土楼盖、钢梁、撑杆及拉索构成，属于复合结构，可以充分发挥混凝土材料受压强度高、钢材及拉索材料受拉强度高的优势，能够用少量建筑材料以及小尺寸构件截面实现较大跨度，在较大程度上减小结构自重。

然而，大跨度楼盖结构中普遍存在人致振动问题，即楼盖会在人体的激励下产生可感知的振动，影响建筑的正常使用。对于弦支组合楼盖结构而言，其较高的承载效率降低了建材用量及构件截面尺寸，实现了较大跨度，但同时也带来结构质量、刚度和阻尼的减小，质量和刚度的减小使得楼盖结构容易在外界的激励下产生振动，阻尼的减小降低了结构的耗能能力，造成振动衰减较慢。可见，现有弦支组合楼盖结构的人致振动问题尤为突出。

因而，如何解决大跨度楼盖结构，尤其是弦支组合楼盖结构的人致振动问题，是当前急需解决的一项技术问题。

技术实现要素：

本实用新型针对上述的技术问题，提出一种消能减振撑杆及由其支撑的弦支组合楼盖，该消能减振撑杆能够在保证支撑稳定的前提下快速消能减振，实现对振动的有效控制，用于支撑大跨度楼盖，尤其是弦支组合楼盖时，能够有效缓解楼盖结构的人致振动。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型提供了一种消能减振撑杆，包括共轴线设置且由上至下依次连接的第一连接杆段、伸缩阻尼杆段、集中质量杆段和第二连接杆段，以及连接于所述第二连接杆段下端的拉索索夹；所述伸缩阻尼杆段包括连接于所述第一连接杆段的第一承力板，连接于所述集中质量杆段的第二承力板，以及连接于所述第一承力板和第二承力板之间的伸缩阻尼组件；所述第一承力板和第二承力板的板面均垂直于所述轴线设置，所述伸缩阻尼组件包括由内至外依次同轴套设的粘滞阻尼器、弹簧、内套管和外套管；所述粘滞阻尼器和弹簧的轴向上端通过第一连接件连接于所述第一承力板，所述粘滞阻尼器和弹簧的轴向下端通过第二连接件连接于所述第二承力板；所述内套管的轴向一端插入所述外套管内，且所述内套管和外套管可相对滑动，所述内套管的轴向另一端固定连接于所述第一承力板或第二承力板，所述外套管未连接所述内套管的轴向端，固定连接于所述第一承力板和第二承力板中未连接所述内套管的承力板。

作为优选，所述第一连接件的顶面与所述第一承力板的底面固定连接，所述第一连接件的底面与所述粘滞阻尼器的轴向上端固定连接，所述第一连接件的外周设有用于与所述弹簧轴向上端螺纹连接的螺纹状第一凹槽；所述第二连接件的底面与所述第二承力板的顶面固定连接，所述第二连接件的顶面与所述粘滞阻尼器的轴向下端固定连接，所述第二连接件的外周设有用于与所述弹簧轴向下端螺纹连接的螺纹状第二凹槽。

作为优选，所述内套管的外壁与所述外套管的内壁滑动配合。

作为优选，所述集中质量杆段包括呈杆状的集中质量块。

作为优选，所述第一连接杆段包括第一连接杆体，所述第一连接杆体的轴向下端固定连接有与所述伸缩阻尼杆段的第一承力板对接连接的第一连接板；所述集中质量杆段还包括固定连接于所述集中质量块轴向上端的第二连接板和固定连接于所述集中质量块轴向下端的第三连接板，所述第二连接板与所述伸缩阻尼杆段的第二承力板对接连接；所述第二连接杆段包括第二连接杆体，所述第二连接杆体的轴向上端固定连接有与所述第三连接板对接连接的第四连接板。

作为优选，所述第一连接杆段还包括固定连接于所述第一连接杆体轴向上端的第一耳板；所述第二连接杆段还包括固定连接于所述第二连接杆体的轴向下端的第二耳板，所述拉索索夹铰接于所述第二耳板。

作为优选，所述第一连接杆段的第一连接杆体和所述第二连接杆段的第二连接杆体均为中空管。

本实用新型还提供了一种弦支组合楼盖，包括混凝土板，所述混凝土板的底面固定连接有多根钢梁，多根所述钢梁相互平行设置并均布于所述混凝土板的底面；每根所述钢梁连接一索杆支撑组件，所述索杆支撑组件包括拉索以及多根上述任一项技术方案所述的消能减振撑杆；多根所述消能减振撑杆沿所述钢梁的延伸方向排成一排，所述消能减振撑杆垂直于所述混凝土板底面设置，且所述消能减振撑杆的第一连接杆段连接于所述钢梁；所述拉索与钢梁、多根所述消能减振撑杆共竖直平面设置，所述拉索的两端分别连接于所述钢梁的两端，且所述拉索依次穿过成排设置的多根所述消能减振撑杆的拉索索夹。

与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果在于：

1、本实用新型提供的消能减振撑杆，通过第一连接杆段连接楼盖的钢梁，通过第二连接杆段和拉索索夹连接拉索，位于第一连接杆段和第二连接杆段之间的伸缩阻尼杆段通过弹簧和粘滞阻尼器的伸缩，以及内套管和外套管的相对滑动，在弹簧提供弹性力保证撑杆承载能力的前提下，起到消能减振作用，集中质量杆段起到惯性质量作用，提供与激振力相反的惯性力，实现了对振动的有效控制，能够快速有效的缓解楼盖结构的人致振动；

2、本实用新型提供的消能减振撑杆中，伸缩阻尼杆段的外部采用内套管和外套管嵌套的结构形式，能够在不影响内部的弹簧变形和粘滞阻尼器耗能功能的前提下，使消能减振撑杆具备抗弯承载能力，保证撑杆在施工和使用过程中的支撑稳定性；

3、本实用新型提供的消能减振撑杆，其结构简单，制作成本低，有利于工业化生产；

4、本实用新型提供的由消能减振撑杆支撑的弦支组合楼盖，其上部为混凝土板和钢梁构成的刚性结构，下部为消能减振撑杆和拉索构成的索杆支撑组件，当拉索施加预应力后，消能减振撑杆作为上部刚性结构的弹性支撑，能够快速有效的缓解楼盖结构的人致振动；

5、本实用新型提供的由消能减振撑杆支撑的弦支组合楼盖，其组成简单、传力明确、振动控制能力强、结构效率高、跨越能力强，是一种合理的大跨度楼盖结构形式。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的消能减振撑杆的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的消能减振撑杆的爆炸图；

图3为本实用新型实施例提供的消能减振撑杆中伸缩阻尼杆段的爆炸图；

图4为本实用新型实施例提供的弦支组合楼盖的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的弦支组合楼盖的爆炸图；

以上各图中：1、消能减振撑杆；11、第一连接杆段；111、第一耳板；112、第一连接杆体；113、第一连接板；12、伸缩阻尼杆段；121、第一承力板；122、伸缩阻尼组件；1221、外套管；12211、外套管半体；1222、第一连接件；1223、弹簧；1224、粘滞阻尼器；1225、第二连接件；1226、内套管；123、第二承力板；13、集中质量杆段；131、第二连接板；132、集中质量块；133、第三连接板；14、第二连接杆段；141、第四连接板；142、第二连接杆体；143、第二耳板；15、拉索索夹；16、螺栓；17、销轴；2、混凝土板；3、钢梁；4、拉索。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图1或图4所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-图3所示，本实用新型实施例涉及一种消能减振撑杆1，包括共轴线设置且由上至下依次连接的第一连接杆段11、伸缩阻尼杆段12、集中质量杆段13和第二连接杆段14，以及连接于第二连接杆段14下端的拉索索夹15；伸缩阻尼杆段12包括连接于第一连接杆段11的第一承力板121，连接于集中质量杆段13的第二承力板123，以及连接于第一承力板121和第二承力板123之间的伸缩阻尼组件122；第一承力板121和第二承力板123的板面均垂直于轴线设置，伸缩阻尼组件122包括由内至外依次同轴套设的粘滞阻尼器1224、弹簧1223、内套管1226和外套管1221；粘滞阻尼器1224和弹簧1223的轴向上端通过第一连接件1222连接于第一承力板121，粘滞阻尼器1224和弹簧1223的轴向下端通过第二连接件1225连接于第二承力板123；内套管1226的轴向一端插入外套管1221内，且内套管1226和外套管1221可相对滑动，内套管1226的轴向另一端固定连接于第一承力板121或第二承力板123，外套管1221未连接内套管1226的轴向端，固定连接于第一承力板121和第二承力板123中未连接内套管1226的承力板。

上述消能减振撑杆1，通过第一连接杆段11连接楼盖的钢梁3，通过第二连接杆段14和拉索索夹15连接拉索4，位于第一连接杆段11和第二连接杆段14之间的伸缩阻尼杆段12通过弹簧1223和粘滞阻尼器1224的伸缩，以及内套管1226和外套管1221的相对滑动，在弹簧1223提供弹性力保证撑杆承载能力的前提下，起到消能减振作用，集中质量杆段13起到惯性质量的作用，提供与激振力相反的惯性力，实现了对振动的有效控制，能够快速有效的缓解楼盖结构的人致振动。而且，上述消能减振撑杆1中，伸缩阻尼杆段12的外部采用内套管1226和外套管1221嵌套的结构形式，能够在不影响内部的弹簧1223变形和粘滞阻尼器1224耗能功能的前提下，使消能减振撑杆1具备抗弯承载能力，保证撑杆在施工和使用过程中的支撑稳定性。此外，上述消能减振撑杆1的结构简单，制作成本低，有利于工业化生产。

需要说明的是，上述消能减振撑杆1的伸缩阻尼杆段12中，第一承力板121和第二承力板123为承力面，同时起到连接第一连接杆段11和集中质量杆段13的作用；伸缩阻尼组件122中的粘滞阻尼器1224和弹簧1223起到保证撑杆承载能力和消能减振的作用，而内套管1226和外套管1221起抗弯作用。

本实施例中，粘滞阻尼器1224和弹簧1223的具体连接方式如图2和图3所示，第一连接件1222的顶面与第一承力板121的底面固定连接，第一连接件1222的底面与粘滞阻尼器1224的轴向上端固定连接，第一连接件1222的外周设有用于与弹簧1223轴向上端螺纹连接的螺纹状第一凹槽；第二连接件1225的底面与第二承力板123的顶面固定连接，第二连接件1225的顶面与粘滞阻尼器1224的轴向下端固定连接，第二连接件1225的外周设有用于与弹簧1223轴向下端螺纹连接的螺纹状第二凹槽。本实施例中，粘滞阻尼器1224与弹簧1223并联连接，通过调整粘滞阻尼器1224的阻尼值以及弹簧1223的刚度，可以控制粘滞阻尼器1224的耗能能力、弹簧1223的伸缩能力以及与集中质量杆段13的谐振，实现对消能减振效果的调控，以适用于振动情况不同的弦支组合楼盖。

进一步的，如图2所示，内套管1226的外壁与外套管1221的内壁滑动配合，且存在一定长度的嵌套。这样设置内套管1226和外套管1221时，由于内套管1226的外壁与外套管1221的内壁相互接触，有利于提高内套管1226和外套管1221的抗弯承载能力。需要说明的是，内套管1226和外套管1221连接于不同的承力板，本实施例中具体为：外套管1221连接于第一承力板121，内套管1226连接于第二承力板123。可以理解的是，本领域技术人员也可以将外套管1221连接于第二承力板123，内套管1226连接于第一承力板121。需要说明的是，为了便于装配，如图3所示，外套管1221由相对于轴线对称设置的两个外套管半体12211焊接构成。

本实施例中伸缩阻尼组件122的组装方法为：将粘滞阻尼器1224套入弹簧1223内，压缩弹簧1223使粘滞阻尼器1224的轴向两端露出，将粘滞阻尼器1224的轴向上端和轴向下端分别连接于第一连接件1222的底面和第二连接件1225的顶面，可以采用焊接或者螺栓连接的方式；然后，将第一连接件1222和第二连接件1225分别拧入弹簧1223的轴向上端和轴向下端；随后，将第二连接件1225的底面焊接于第二承力板123的顶面，将内套管1226套于弹簧1223外，并将内套管1226的轴向下端焊接于第二承力板123的顶面，将第一连接件1222的顶面焊接于第一承力板121的底面，将两个外套管半体12211扣于内套管1226外并焊接为一体，将焊接好的外套管1221的轴向上端焊接于第一承力板121的底面。

进一步的，本实施例中，如图2所示，集中质量杆段13包括呈杆状的集中质量块132，以起到惯性质量的作用，提供与激振力相反的惯性力。

为了便于第一连接杆段11、伸缩阻尼杆段12、集中质量杆段13和第二连接杆段14的依次连接，如图2所示：第一连接杆段11包括第一连接杆体112，第一连接杆体112的轴向下端固定连接有与伸缩阻尼杆段12的第一承力板121对接连接的第一连接板113；集中质量杆段13还包括固定连接于集中质量块132轴向上端的第二连接板131和固定连接于集中质量块132轴向下端的第三连接板133，第二连接板131与伸缩阻尼杆段12的第二承力板123对接连接；第二连接杆段14包括第二连接杆体142，第二连接杆体142的轴向上端固定连接有与第三连接板133对接连接的第四连接板141。需要说明的是，本实施例中，第一连接板113与第一承力板121之间、第二承力板123与第二连接板131之间、第三连接板133和第四连接板141之间的对接连接均采用螺栓16连接，可以理解的是，本领域技术人员也可以采用其他的连接方式。

进一步的，为了便于将消能减振撑杆1连接于楼盖的钢梁3，如图1和图2所示，第一连接杆段11还包括固定连接于第一连接杆体112轴向上端的第一耳板111。为了便于将拉索索夹15连接于第二连接杆段14，如图1和图2所示，第二连接杆段14还包括固定连接于第二连接杆体142的轴向下端的第二耳板143，拉索索夹15铰接于第二耳板143。

此外，还需要说明的是，如图2所示，第一连接杆段11的第一连接杆体112和第二连接杆段14的第二连接杆体142均为中空管，以减小整个消能减振撑杆1的质量，降低生产成本。可以理解的是，本领域技术人员也可以采用实心管作为第一连接杆体112和第二连接杆体142。

上述消能减振撑杆1的装配方法如下：

(1)分别组装第一连接杆段11、伸缩阻尼杆段12、集中质量杆段13和第二连接杆段14；其中，第一连接杆段11的组装方法为：将第一耳板111和第一连接板113分别焊接于第一连接杆体112的轴向上端和轴向下端；伸缩阻尼组件122的组装方法为：将粘滞阻尼器1224套入弹簧1223内，压缩弹簧1223使粘滞阻尼器1224的轴向两端露出，将粘滞阻尼器1224的轴向上端和轴向下端分别连接于第一连接件1222的底面和第二连接件1225的顶面，可以采用焊接或者螺栓连接的方式，然后，将第一连接件1222和第二连接件1225分别拧入弹簧1223的轴向上端和轴向下端，随后，将第二连接件1225的底面焊接于第二承力板123的顶面，将内套管1226套于弹簧1223外，并将内套管1226的轴向下端焊接于第二承力板123的顶面，将第一连接件1222的顶面焊接于第一承力板121的底面，将两个外套管半体12211扣于内套管1226外并焊接为一体，将焊接好的外套管1221的轴向上端焊接于第一承力板121的底面；集中质量杆段13的组装方法为：将第二连接板131和第三连接板133分别焊接于集中质量块132的轴向上端和轴向下端；第二连接杆段14的组装方法为：将第四连接板141和第二耳板143分别焊接于第二连接杆体142的轴向上端和轴向下端。

(2)用螺栓16将第一连接杆段11的第一连接板113和伸缩阻尼杆段12的第一承力板121对接连接，用螺栓16将伸缩阻尼杆段12的第二承力板123和集中质量杆段13的第二连接板131对接连接，用螺栓16将集中质量杆段13的第三连接板133和第二连接杆段14的第四连接板141对接连接。

(3)将拉索索夹15通过销轴17铰接于第二连接杆段14的第二耳板143。

如图4-图5所示，本实用新型实施例还提供了一种弦支组合楼盖，包括混凝土板2，混凝土板2的底面固定连接有多根钢梁3，多根钢梁3相互平行设置并均布于混凝土板2的底面；每根钢梁3连接一索杆支撑组件，索杆支撑组件包括拉索4以及多根上述消能减振撑杆1；多根消能减振撑杆1沿钢梁3的延伸方向排成一排，消能减振撑杆1垂直于混凝土板2底面设置，且消能减振撑杆1的第一连接杆段11连接于钢梁3；拉索4与钢梁3、多根消能减振撑杆1共竖直平面设置，拉索4的两端分别连接于钢梁3的两端，且拉索4依次穿过成排设置的多根消能减振撑杆1的拉索索夹15。

上述弦支组合楼盖，其上部为混凝土板2和钢梁3构成的刚性结构，下部为消能减振撑杆1和拉索4构成的索杆支撑组件，当拉索4施加预应力后，消能减振撑杆1作为上部刚性结构的弹性支撑，能够快速有效的缓解楼盖结构的人致振动。而且，上述弦支组合楼盖组成简单、传力明确、振动控制能力强、结构效率高、跨越能力强，是一种合理的大跨度楼盖结构形式。

上述弦支组合楼盖的装配方法如下：根据钢梁3的跨度将多根消能减振撑杆1依次连接于钢梁3，将拉索4依次穿过多根消能减振撑杆1的拉索索夹15，并将拉索4的两端固定连接于钢梁3的两端，即可完成一根钢梁3与一组索杆支撑组件的组装；在多组组装完成的钢梁3上安装用于浇筑混凝土板2的模板，并绑扎钢筋，浇筑混凝土。