可控水平加载组合支撑柱的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种可控水平加载组合支撑柱，包括铰接减震梁，一对主推力杆，装有拉力传感器装置的拉力、测力杆，减震拉压杆，减震弹簧，滑块铰接座，固定铰接支撑座，支撑滑轨。用于支撑拱形网壳屋盖同时又能对其提供较大的水平推力，通过装有拉力传感器装置的拉力、测力杆，本发明可控水平加载组合支撑柱中的，可以实时监测出网壳的受力状态；一方面可提高整体结构的安全性，另一方面可方便施工降低建筑成本；同时该装置还具备很好的减震能力。
【专利说明】可控水平加载组合支撑柱
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种建筑用结构，尤指一种用于支撑大跨度拱形或球形等网壳类或其他轻型屋盖结构的组合支撑柱结构。
【背景技术】
[0002]在大跨度空间结构建筑中常采用网壳结构作为屋盖，同时为了获得最大使用空间和更方便出入口的布置，可以采用在屋盖的周边全部加支撑柱支撑屋盖的整体结构形式。相同条件下屋盖跨度越大，网壳厚度则越大，随之其自重也越大。因而在受到材料强度及相关条件限制的情况下，该结构形式能实现的最大跨度也受到了相应限制。
[0003]为了将跨度进一步做大，可将屋盖做成曲面形式如柱面、球面抛物面等等或更多的形式，来改善网壳受力条件，使网壳厚度能够相对减小，因而其相对自重也随之能够减轻，这样在材料强度及其他条件相同情况下，可使其跨度能进一步加大。
[0004]但曲面尤其典型的柱面网壳承力结构，对其两边所参与支撑的支撑柱水平向外的推力较大，成为影响整体结构的重要因素，两边的支撑柱要抵抗较大的水平推力，须承受较大弯矩，因而只能做的非常粗壮，不仅占用空间大，同时消耗材料多，更加大了建筑结构的成本。此外，在实际工程中，支撑柱与网壳的连接以及对网壳提供准确的水平推力，对施工同样存在较大的难度。采用高空组装网壳通过自然卸载方式，来达到满足结构受力条件，需要进行大量的高空作业，工作量大施工成本高。采用地面组装网壳通过吊装方式与支撑柱连接，则需要在吊装过程中预加水平推力使网壳在安装前产生形变，同时要进行多点同时准确装配，更是难以实现。
[0005]如果能提供一种支撑柱，可以让网壳能在地面完成组装，并在地面可将支撑柱的一端和网壳预先形成初步连接，支撑柱的另一端和基础形成初步连接，在进行网壳吊装的过程中通过调整支撑柱的形式，即可以让各个支撑点的位置能精确调整又能对其水平施加的推力进行准确调节，同时又能节省支撑柱的空间占用，将即能加快施工速度又能减少施工成本，同时又能大大提高施工质量和结构的使用功能。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种可控水平加载组合支撑柱，可以在地面将支撑柱的一端和被支撑物预先形成初步连接，支撑柱的另一端和基础(地面)形成初步连接，在被支撑物吊装的过程中可以调整支撑柱的形式，即可以让各个支撑点的位置能精确调整又能对其水平施加的推力进行准确调节，同时体积空间占用小。
[0007]为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为:一种可控水平加载组合支撑柱，包括铰接减震梁，一对主推力杆，装有拉力传感器装置的拉力、测力杆，减震拉压杆，减震弹簧，滑块铰接座，固定铰接支撑座，支撑滑轨。
[0008]本发明可控水平加载组合支撑柱，其中各所述的铰接减震梁同一侧的两端对称连接有两个或多个网壳连接球节点作为与网壳的组装起点。相对于所述的铰接减震梁的另一侧的两端对称连接有铰接座，与所述主推力杆相连接形成铰接，所述的铰接减震梁中间有与所述减震拉压杆相配的减震法兰通过弹簧与减震拉压杆相连。
[0009]本发明可控水平加载组合支撑柱，其中各所述一对主推力杆，各一端焊接有铰接座与所述铰接减震梁形成铰接，各另一端焊接有铰接座与所述滑块铰接座形成铰接。
[0010]本发明可控水平加载组合支撑柱，其中各所述滑块铰接座，有与所述主推力杆相配的一对铰接座与主推力杆铰接，和一个与所述装有拉力传感器装置的拉力、测力杆相配的铰接座与装有拉力传感器装置的拉力、测力杆形成铰接，所述滑块铰接座，可在所述支撑滑轨中滑动。
[0011]本发明可控水平加载组合支撑柱，其中各所述支撑滑轨，固定于与所述固定铰接支撑座之后和所述滑块铰接座的下面。
[0012]本发明可控水平加载组合支撑柱，其中各所述装有拉力传感器装置的拉力、测力杆，一端焊接有铰接座与所述滑块铰接座形成铰接，另一端焊接有铰接座与所述减震拉压杆和固定铰接支撑座形成铰接。在所述装有拉力传感器装置的拉力、测力杆，的中部装有拉力测力传感器装置，所述拉力测力传感器装置与了所述拉力、测力杆的连接处，由螺杆相连接，可调节所述装有拉力传感器装置的拉力、测力杆的整体长度。
[0013]本发明可控水平加载组合支撑柱，其中各所述固定铰接支撑座，下面为平板其上有若干圆孔，用于和基础进行螺栓连接，上面为铰接座用于同时和装有拉力传感器装置的拉力、测力杆形成铰接、和减震拉压杆形成铰接。
[0014]本发明可控水平加载组合支撑柱，其中各所述减震拉压杆，为防屈曲支撑杆，其两端各焊有铰接座，与所述装有拉力传感器装置的拉力、测力杆，和所述固定铰接支撑座，共同形成铰接，另一端与所述铰接减震梁的减震支座通过若干个减震弹簧相连。
[0015]采用上述方案后，本发明可控水平加载组合支撑柱，可以得到理想的稳定支撑作用和准确的向网壳提供水平推力能力。将底部的固定铰接支撑座和支撑滑轨与基础相连接，将上部的铰接减震梁的两个或多个对称放置的网壳连接球节点作为与网壳的组装起点与网壳相连。本发明可控水平加载组合支撑柱在延水平推力的立面方向形成了三角支撑且与拱形网壳的相对称的另一端的可控水平加载组合支撑柱形成了一对对称的三角支撑，在垂直于水平推力立面中该装置形成了倒三角支撑。因此在两个立面中该结构都是稳定结构。每个可控水平加载组合支撑柱在工作时由于一对主推力杆和减震梁所形成的倒三角支撑且的所在平面与水平面的存在夹角，因此会向网壳提供相应的水平推力和垂直支撑力。在水平推力和垂直支撑力形成的立面中，该倒三角提供的垂直支撑力来源于滑块铰接座之下的与基础相连的支撑滑轨，而水平推力则来源于，通过装有拉力传感器装置的拉力、测力杆从固定铰接支撑座处获得的水平力。因此在立面中通过调节装有拉力传感器装置的拉力、测力杆的总长度可以达到调节铰接减震梁其上的网壳连接球节点水平位置的目的，通过改变球节点水平位置达到对网壳施加水平推力的目的。反过来，调节装有拉力传感器装置的拉力、测力杆的长度对网壳施加水平推力完全通过了该测力杆，因此通过该拉力传感器能够直接反映其拉力的大小，而达到向网壳提供准确的推力测量结果的目的。减震拉压杆，平时不起对网壳的主要承重作用，而是与拱形网壳的相对称的另一端的可控水平加载组合支撑柱形成了一对对称的三角支撑，起到平衡稳定作用。
[0016]采用上述方案后，本发明可控水平加载组合支撑柱，可以实现网壳和支撑柱分别在地面组装，并且在网卡吊装时无需空中对接工作，仍然可以在地面完成对接工作。
[0017]施工时可先将所有的固定铰接支撑座固定于其对应的基础上；分别将各装有拉力传感器装置的拉力、测力杆，和减震拉压杆的一端装在固定铰接支撑座上，另一端分别放于地面；将支撑滑轨安装在所需位置上；将一对主推力杆与滑块铰接座装好并将装有滑块铰接座一端放入支撑滑轨中，另一端即主推力杆与铰接减震梁形成初步连接，并架在固定铰接支撑座之上的铰接减震梁的地面投影位置上；网壳即可从铰接减震梁两端的球节点开始于地面组装了。
[0018]网壳组装完毕后，可进行吊装。在升起网壳时，与网壳相连的主推力杆的滑块铰接座一端，因自重会延支撑滑轨的滑槽向中间，即向固定铰接支撑座方向移动，并逐渐接近于一段已预装好的装有拉力传感器装置的拉力、测力杆的铰接座；进一步起吊网壳，任何一个滑块铰接座在行进中均会通过与装有拉力传感器装置的拉力、测力杆的连接点，此时穿入销轴即可完成连接。达到吊装方便、快速施工的目的。
[0019]采用上述方案后，本发明可控水平加载组合支撑柱，可以实现可控条件下的对网壳进行空中同步加载的工作。
[0020]对已初步吊装好的网壳结构，将各个本发明可控水平加载组合支撑柱中的拉力传感器，通过485联网方式接入电脑，组成一个网状测试监控系统。通过监控系统可精确的观测到每个本发明可控水平加载组合支撑柱中的装有拉力传感器装置的拉力、测力杆的拉力状态；调节各个装有拉力传感器装置的拉力、测力杆的紧固螺栓可以改变其拉力状态，通过实时观测的数据进行指挥调解工作，形成了一个环路反馈的操作系统；因此在测试监控系统的控制下，可以对网壳很容易的实现精确的空中同步加载过程。
[0021]本发明的进一步有益效果是:本发明可控水平加载组合支撑柱的主要承载部分均为轴向受力的拉、压杆件，因此可大大节省材料，并节约空间；达到节省材料和节省建筑占用空间的目的。
[0022]本发明的进一步有益效果是:本发明可控水平加载组合支撑柱，具有提供良好的减震作用，在发生地震时减震拉压杆被瞬间压缩，使一对主推力杆所在平面与地面夹角变小，加大了主推力杆对网壳的水平推力对竖向支撑力比例提高了网壳的竖向承载能力，因而有利于保护网壳不被破坏，达到了提高抗震和安全的效果。
[0023]本发明的进一步有益效果是:装有拉力传感器装置的拉力、测力杆，可以通过其拉力传感器直接反应出一对主推力杆对网壳的推力，可通过调节所有的装有拉力传感器装置的拉力、测力杆的长度来保证网壳整体受力均匀而达到保护网壳，提高整体结构安全性的目的。
[0024]本发明的进一步有益效果是:减震拉压杆没有直接与铰接减震梁两端的球节点构成直接的传力关系，而是连接于铰接减震梁的中部且由其中间的减震支座通过弹簧与减震拉压杆相连的。可在发生地震时有利于充分发挥吸收冲力和消耗地震能量的作用。当发生垂直于地面的瞬时推力时，减震拉压杆所连接的减震支座的弹簧被瞬间压缩，减缓了竖向加速度，同时由通过与之相连的铰接减震梁通过弯矩传递方式进一步缓解了对铰接减震梁两端的球节点的冲力进一步保护网壳不被破坏，达到了提高抗震和安全的效果。
[0025]本发明的进一步有益效果是:减震拉压杆本身可以是防屈曲支撑杆，当发生垂直于地面的瞬时推力大于所设定的防屈曲支撑杆荷载时，防屈曲支撑杆本身会被压缩，还可配合铰接减震梁及减震法兰在减小冲力的作用后，再起到限制传力峰值的作用进入耗能阶段。进一步保护网壳不被破坏，达到了提高抗震和安全的效果。
[0026]本发明的进一步有益效果是:装有拉力传感器装置的拉力、测力杆，可以通过其拉力传感器直接反应出一对主推力杆对网壳的推力，可通过调节所有的装有拉力传感器装置的拉力、测力杆的长度来保证网壳整体受力均匀而达到保护网壳，提高整体结构安全性的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本发明可控水平加载组合支撑柱的单个立体图；
[0028]图2是本发明可控水平加载组合支撑柱的分部件立体图；
[0029]图3是本发明可控水平加载组合支撑柱的分部件立体图；
[0030]图4是本发明可控水平加载组合支撑柱的分部件立体图；
[0031]图5是本发明可控水平加载组合支撑柱延水平推力方向的单个立面投影体图；
[0032]图6是本发明可控水平加载组合支撑柱垂直于水平推力方向的单个的立面投影体图；
[0033]图7是本发明可控水平加载组合支撑柱的组合应用例的延水平推力方向立面图和侧立面图；
[0034]图8是本发明可控水平加载组合支撑柱的组合应用例的整体立体图；
[0035]图9是本发明可控水平加载组合支撑柱的安装过程中分组预装例的立体图；
[0036]图10是本发明可控水平加载组合支撑柱的安装过程中分组预装例的立体图；
[0037]图11是本发明可控水平加载组合支撑柱的安装过程中分组预装例的立体图；
【具体实施方式】
[0038]请参阅图1至图5所示，本发明可控水平加载组合支撑柱，包括铰接减震梁1，一对主推力杆2，装有拉力传感器装置的拉力、测力杆3，减震拉压杆4，减震支座5，滑块铰接座6，固定铰接支撑座7，支撑滑轨8。所述的铰接减震梁I的同一侧的两端对称连接有两个球节点11作为与网壳的组装起点。其另一侧的两端对称连接有与一对主推力杆2相连的铰接座12，所述的铰接减震梁I的中间有与所述减震拉压杆4相配的减震支座5通过弹簧51与减震拉压杆4相连；所述一对主推力杆2，各两端分别端焊接有铰接座一端与所述铰接减震梁I的铰接座12形成铰接，另一端与所述滑块铰接座6形成铰接；所述滑块铰接座6，有一对铰接座61与主推力杆2形成铰接，和一个铰接座62与装有拉力传感器装置的拉力、测力杆3形成铰接，所述滑块铰接座6，可在所述支撑滑轨8中滑动；其中所述支撑滑轨8，固定于与所述固定铰接支撑座7之后和所述滑块铰接座6下的基础上；所述装有拉力传感器装置的拉力、测力杆3，一端焊接有铰接座与所述滑块铰接座6形成铰接，另一端焊接有铰接座与所述减震拉压杆4和固定铰接支撑座7形成铰接，在所述装有拉力传感器装置的拉力、测力杆3，的中部装有拉力测力传感器装置31，所述拉力测力传感器装置31与所述拉力、测力杆的连接处，由螺杆32相连接，可调节所述装有拉力传感器装置的拉力、测力杆3的整体长度；所述固定铰接支撑座7，下面为平板其上有若干圆孔，用于和基础进行螺栓连接，上面为铰接座用于和装有拉力传感器装置的拉力、测力杆3和减震拉压杆4共同形成铰接；所述减震拉压杆4，为防屈曲支撑杆，其两端各焊有铰接座，与所述装有拉力传感器装置的拉力、测力杆3和所述固定铰接支撑座7共同形成铰接，另一端与所述铰接减震梁I的减震支座5通过若干个减震弹簧51相连。
[0039]施工时可先将所有的固定铰接支撑座7固定于其对应的基础上；分别将各装有拉力传感器装置的拉力、测力杆3，和减震拉压杆4的一端装在固定铰接支撑座7上，另一端分别放于地面；将支撑滑轨8安装在所需位置上；将一对主推力杆2与滑块铰接座6装好，并将装有滑块铰接座6的一端放入支撑滑轨8中，另一端即主推力杆2与铰接减震梁I形成初步连接，并架在固定铰接支撑座7之上的铰接减震梁I的地面投影位置上；网壳即可从铰接减震梁I两端的球节点11开始于地面组装了，如图9、图10、图11所示。
[0040]网壳组装完毕后，可进行吊装。在升起网壳时，与网壳相连的主推力杆2的滑块铰接座6 —端，因自重会延支撑滑轨的滑槽向中间，即向固定铰接支撑座7的方向移动，并逐渐接近于一端已预装好的装有拉力传感器装置的拉力、测力杆3的铰接座；进一步起吊网壳，任何一个滑块铰接座6在行进中均会通过与装有拉力传感器装置的拉力、测力杆3的连接点，此时穿入销轴即可完成连接。
[0041]以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一个可控水平加载组合支撑柱，包括铰接减震梁(I)，一对主推力杆(2)，装有拉力传感器装置的拉力、测力杆(3)，减震拉压杆(4)，滑块铰接座(6)，固定铰接支撑座(7)。其特征在于所述的铰接减震梁(I)的同一侧的两端对称连接有两个球节点(11)作为与网壳的组装起点。其另一侧的两端对称连接有铰接座(12)与一对主推力杆(2)形成铰接，所述的铰接减震梁(I)的中间有与所述减震拉压杆(4)相配的减震支座(5)通过弹簧(51)与减震拉压杆(4)相连；所述一对主推力杆(2)，一端与所述铰接减震梁(I)的铰接座(12)形成铰接，另一端与所述滑块铰接座(6)形成铰接；所述滑块铰接座出)，有一对铰接座(61)与主推力杆(2)形成铰接，和一个铰接座￠2)与装有拉力传感器装置的拉力、测力杆(3)形成铰接；所述滑块铰接座出)，可在所述支撑滑轨(8)中滑动；其中所述支撑滑轨(8)，固定于与所述固定铰接支撑座(7)之后和所述滑块铰接座(6)下的基础上；所述装有拉力传感器装置的拉力、测力杆(3)，一端与所述滑块铰接座(6)形成铰接，另一端与所述减震拉压杆(4)和固定铰接支撑座(7)共同形成铰接；所述固定铰接支撑座(7)和基础进行螺栓连接；所述减震拉压杆(4)的另一端与所述铰接减震梁(I)的减震支座(5)铰接，另一端与固定铰接支撑座(7)铰接。所述的减震支座(5)通过弹簧固定于铰接减震梁(I)的中间。
2.如权利要求1所述的可控水平加载组合支撑柱，其特征在于所述的铰接减震梁(I)的同一侧的两端对称连接有两个球节点(11)作为与网壳的组装起点。其另一侧的两端对称连接有铰接座(12);所述的铰接减震梁(I)的中间有与所述减震拉压杆(4)相配的减震支座(5)通过弹簧(51)相连在铰接减震梁(I)上。
3.如权利要求1所述的可控水平加载组合支撑柱，其特征在于所述一对主推力杆(2)，一端与所述铰接减震梁(I)的铰接座(12)形成铰接，另一端与所述滑块铰接座(6)形成铰接。
4.如权利要求1所述的可控水平加载组合支撑柱，其特征在于所述的滑块铰接座(6)有一对铰接座出1)与主推力杆(2)形成铰接，和一个铰接座￠2)与装有拉力传感器装置的拉力、测力杆(3)形成铰接；所述滑块铰接座(6)可在所述支撑滑轨(8)中滑动。
5.如权利要求1所述的可控水平加载组合支撑柱，其特征在于所述的支撑滑轨(8)固定于与所述固定铰接支撑座(7)之后和所述滑块铰接座(6)之下的地面基础上。
6.如权利要求1所述的可控水平加载组合支撑柱，其特征在于所述的装有拉力传感器装置的拉力、测力杆(3)，一端与所述滑块铰接座(6)形成铰接，另一端与所述减震拉压杆(4)和固定铰接支撑座(7)共同形成铰接。
7.如权利要求1所述的可控水平加载组合支撑柱，其特征在于所述的固定铰接支撑座(7)下面有孔，与地面基础进行螺栓连接；上面的铰接座与装有拉力传感器装置的拉力、测力杆(3)和减震拉压杆(4)的一端同时形成铰接。
8.如权利要求1所述的可控水平加载组合支撑柱，其特征在于所述减震拉压杆(4)一端和固定铰接支撑座(7)和装有拉力传感器装置的拉力、测力杆(3)共同形成铰接；另一端与所述铰接减震梁(I)的减震支座(5)铰接。
9.如权利要求6所述的可控水平加载组合支撑柱，其特征在于所述的装有拉力传感器装置的拉力、测力杆(3)的中间有若干个两端有长螺杆的拉力测力传感器(31)通过螺母(32)与两端的拉力杆相连。
10.如权利要求10所述的可控水平加载组合支撑柱，其特征在于所述的装有拉力传感器装置的拉力、测力杆(3)可通过调节拉力传感器两端螺杆的螺母(32)来调节所述的装有拉力传感器装置的拉力、测力杆(3)的总长度。
11.如权利要求1-11所述的可控水平加载组合支撑柱，其特征在于通过调节所述的装有拉力传感器装置的拉力、测力杆(3)的长度，可使铰接减震梁(I)的两个球节点在延装有拉力传感器装置的拉力、测力杆(3)的长度方向产生相应位移。
12.如权利要求1-11所述的可控水平加载组合支撑柱，其特征在于所述的装有拉力传感器装置的拉力、测力杆(3)的中间装有若干拉力传感器，可通过传感器监测装有拉力传感器装置的拉力、测力杆(3)受力状态的方式能达到监测铰接减震梁(I)的两个球节点对网壳侧向水平推力的目的。
【文档编号】E04B1/98GK104372860SQ201410601691
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】甘秀明 申请人:甘秀明