具有阻尼功能的新型空间网格结构球节点装置的制作方法

本发明涉及空间网格结构，具体涉及一种具有阻尼功能的新型空间网格结构球节点装置。

背景技术：

中国地处两条主要的地震带-欧亚地震带和环太平洋地震带之间，是世界上遭受到地震危害最为严重的国家之一。历史上，在长江三角洲和珠江三角洲曾经多次发生6级以上的强震，在京津环渤海地区，近300年来，平均每44年就发生一次7级以上的大地震。随着城市化进程的加快，大量的国民财富快速的向城市及城市群地区集中。而我国三分之一以上的已建或拟建的城市群位于可能会发生7级以上大地震的地区。城市内结构、设备和馆藏文物的破坏而引起的经济损失和人员伤亡将对国家安全和社会稳定造成巨大的冲击。地震是由于地壳岩层处于复杂的应力状态中，随着地壳的不断变化，地应力的作用超过某处岩层的极限强度时，岩层就会发生突然的断裂和错动，从而引起震动，并以弹性波的形式传到地表，引起地表附近的具有一定质量的物体产生惯性力，当物体本身具有的抵抗这种惯性作用的抗震能力不足时，物体发生破坏。而当地震动的卓越周期和物体的自振周期比较接近时，物体的破坏就将更加严重。而通过对物体设置一定的隔震装置可以显著改变物体的自振周期，从而避开地震的卓越周期，从而显著的降低作用于物体的惯性力，减小物体在地震作用下的破坏，增加物体在地震下的安全。

传统的减隔震技术一般分为两大类：一类是通过隔震装置的设置来延长结构的自振周期，降低上部结构的地震反应；另一类是通过在结构与基础的连接处设置耗能的装置，消耗地震对结构的能量输入，从而减小输入到结构中的地震能量，降低地震作用的破坏。目前这两种减隔震技术均取得了较好的应用。对于空间结构来说，由于其受理机理复杂，在地震过程中三个正交方向的参与度均不容忽视，因此隔震的应用非常困难。但是，可以通过增加空间结构阻尼的方式提高空间结构的耗能能力，从而增加空间结构的抗震能力。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明研发了一种简单安装并通过增加杆件与空心钢球连接节点的阻尼来增加空间结构的耗能能力的装置。由如下的技术方案实现：

一种具有阻尼功能的新型空间网格结构球节点装置，包括节点球及与其相连的杆件，该装置还包括位于所述节点球内的阻尼器，该阻尼器包括油缸、油缸顶盖、与油缸顶盖连接的软钢、活塞及活塞杆，所述软钢的另一端连接所述活塞，所述活塞杆的一端连接所述活塞，另一端连接所述杆件，所述软钢及活塞置于所述油缸内，且所述油缸的下端与所述节点球上的安装孔相连。

较佳的，所述活塞上设有小孔，在活塞发生移动时，粘滞阻尼液可穿过小孔。

较佳的，所述油缸下端与所述节点球上的安装孔螺纹连接。

较佳的，所述活塞杆与所述杆件螺纹连接。

较佳的，所述节点球连接有两个以上杆件，且每个杆件均连接有所述阻尼器。

非地震状态时杆件内力由软钢承担，处于平衡状态；在三维地震作用下，结构发生变形，在振动中杆件的受力发生变化，软钢发生压缩和拉压往复变形，油缸活塞发生移动，粘滞油通过活塞上的小孔后产生阻尼效应，软钢的变形本身也具有阻尼效应。因此增加了结构整体的阻尼，从而降低了结构的动力响应，提高了结构的抗震能力。

与现有技术相比较，采用上述技术方案的本发明具有的优点在于：利用空间结构中具有空心球节点这一实际现状，合理利用球节点内部空间，在其内部安装阻尼器，软钢作为正常工作时传递内力使用，阻尼器只在结构发生振动时起作用。在施工上能够做到在工厂加工完成后到现场组装，且阻尼器在球内部，可以做到施工简便、整洁美观，而阻尼器可以采用其他多种形式，包括粘滞阻尼器、金属阻尼器等等。

附图说明

图1为本发明整体轴测图；

图2为油缸活塞和软钢组件图；

图中标记说明：1,2-杆件；20-阻尼器；21-活塞杆；22-油缸活塞；24-软钢；26-油缸；28-油缸顶盖；29-小孔；30-节点球。

具体实施方式

下面主要结合附图及具体实施例对本发明的具有阻尼功能的新型空间网格结构球节点装置进一步详细的说明。

如图1所示，为一实施例的具有阻尼功能的新型空间网格结构球节点装置的分解示意图，包括空心钢球30、两个杆件1,2及分别与杆件1,2相连的阻尼器20，阻尼器包括油缸26、油缸顶盖28、与油缸顶盖连接的软钢24、活塞22及活塞杆21，软钢24的另一端连接活塞22，活塞杆21的一端连接活塞22，另一端连接杆件1,2，软钢24及活塞22置于所述油缸26内，且所述油缸的下端与所述节点球上的安装孔相连。因此，杆件的内力首先传递到油缸活塞22上，其次传递到软钢24上，再传递到油缸26上然后传递到钢球30上。

在此实施例中，所述油缸下端与所述节点球上的安装孔螺纹连接；所述活塞杆与所述杆件螺纹连接。

一实施例中，所述活塞22上设有小孔29(如图2所示)，在活塞发生移动时，粘滞阻尼液可穿过小孔。

非地震状态时杆件内力使软钢产生变形；在三维地震作用下，结构发生变形，在振动中杆件的受力发生变化，软钢24发生压缩和拉压往复变形，油缸活塞22发生移动，粘滞油通过活塞上的小孔后产生阻尼效应，软钢的变形本身也具有阻尼效应。因此增加了结构整体的阻尼，从而降低了结构的动力响应，提高了结构的抗震能力。此外，杆件位置和数量是一定的，但可以根据需要灵活的布置阻尼器的位置与数量，杆件数量不必与阻尼器数量相等。再者，图1为表达明了，仅仅绘出两根杆件，但可根据实际情况布置其他数量的杆件。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种具有阻尼功能的新型空间网格结构球节点装置，包括节点球及与其相连的杆件，该装置还包括位于所述节点球内的阻尼器，该阻尼器包括油缸、油缸顶盖、与油缸顶盖连接的软钢、活塞及活塞杆，所述软钢的另一端连接所述活塞，所述活塞杆的一端连接所述活塞，另一端连接所述杆件，所述软钢及活塞置于所述油缸内，且所述油缸的下端与所述节点球上的安装孔相连。本发明依据空间网格结构中使用的空心钢球节点内部具有可利用空间的特征，解决了空间网格结构阻尼不足的问题，并且施工安装简便。本发明通过增加空间结构的阻尼耗能减小地震作用，从而提高空间结构的抗震能力。

技术研发人员：聂桂波;张辰啸;于志伟;戴君武
受保护的技术使用者：中国地震局工程力学研究所
技术研发日：2016.09.21
技术公布日：2017.07.07