一种屋盖与抗风柱的连接结构及屋架结构的制作方法

本发明涉及土木结构工程领域，具体涉及一种屋盖与抗风柱的连接结构及屋架结构。

背景技术：

作为一种合理的结构体系，大跨度轻型屋盖结构整体性强、稳定性好、空间刚度大、抗震性能优异、空间利用率高、适合工业化生产，其设计和建造技术取得了迅猛发展，在工业建筑中的大跨度厂房、核电火电汽机房、飞机装配车间和大型仓库等，民用建筑中的影剧院、体育馆、展览馆、大会堂、航空港候机大厅及其他大型公共建筑均得到了广泛应用，产生了良好的社会和经济价值。

抗风柱是轻型屋盖结构重要的抗侧力构件，与框架柱共同构成结构刚性骨架；轻型屋盖不提供任何抗侧力作用，仅将竖向荷载和水平荷载传递给结构刚性骨架。在风荷载或地震荷载作用下，轻型屋盖发生侧向位移，由于轻型屋盖与抗风柱之间的刚性连接，轻型屋盖与抗风柱间会产生较明显的变形差，两者的连接部位处可能会产生碰撞或塑性破坏，影响结构的安全性和适用性。

近年来结构减震控制技术快速发展，在结构的某个部位加设某种附加装置以调整结构的动力特性或动力作用，使结构在地震作用下的动力响应(如位移、速度和加速度)控制在合理的范围内。消能减震技术主要是通过在结构的某些部位增设消能器或消能部件，为结构提供一定的附加刚度或附加阻尼，在风荷载或地震荷载作用下主要通过消能部件来耗散输入结构的能量，以减轻结构的动力反应，从而更好地保护主体结构的安全，提高了整体结构的安全性和适用性。

技术实现要素：

为了解决现有技术中轻型屋盖与抗风柱在外界荷载作用下会产生明显变形差，影响结构的安全性和适用性的技术问题，本发明提出一种屋盖与抗风柱之间的连接结构及屋架结构，解决了上述技术问题。本发明的技术方案如下：

一种屋盖与抗风柱的连接结构，所述屋盖包括相互连接的屋面结构和支撑结构，所述抗风柱的上端与所述屋面结构柔性连接，所述抗风柱的中部与所述支撑结构柔性连接。

通过设置屋盖与抗风柱的两处的柔性连接，可以适当降低轻钢屋盖与抗风柱的连接刚度，同时保证其连接的安全性和有效性，确保轻钢屋盖和抗风柱在风荷载和地震荷载作用下的结构安全。

进一步地，所述抗风柱的上端通过第一柔性连接组件与所述屋面结构连接，所述第一柔性连接组件包括上端连接件和下端连接件，所述上端连接件与所述屋面结构固定连接，所述下端连接件与所述抗风柱的上端固定连接，所述上端连接件和所述下端连接件两者中的一个连接件上开有椭圆形长圆孔，另一个连接件上开有圆孔，固定件穿过所述椭圆形长圆孔和圆孔将所述上端连接件和所述下端连接件柔性连接。

进一步地，所述上端连接件和所述下端连接件均为t型钢，所述上端连接件的翼板与屋面结构固定连接，所述上端连接件的腹板上开有椭圆形长圆孔，所述下端连接件的翼板与所述抗风柱的上端固定连接，所述下端连接件的腹板上开有圆孔。

进一步地，所述抗风柱为混凝土抗风柱，所述下端连接件通过第一钢板与所述混凝土抗风柱固定连接，所述第一钢板锚固在所述混凝土抗风柱的顶面，所述下端连接件与所述第一钢板焊接。

进一步地，所述抗风柱的中部延伸有连接部，所述连接部的上表面通过第二柔性连接组件与所述支撑结构连接。

进一步地，所述第二柔性连接组件包括阻尼器，所述阻尼器的上端与所述支撑结构连接，所述阻尼器的下端与所述抗风柱的连接部连接。

进一步地，所述抗风柱为混凝土抗风柱，所述阻尼器的下端通过第二钢板与所述混凝土抗风柱连接，所述第二钢板锚固在所述连接部的上表面，所述阻尼器的下端与所述第二钢板焊接。

进一步地，所述阻尼器为金属屈服型阻尼器。

一种屋架结构，包括屋盖和抗风柱，所述屋盖和所述抗风柱通过上述的连接结构进行连接。

进一步地，所述屋面结构包括屋面板和屋面檩条，所述支撑结构包括屋架上弦杆和屋架下弦杆，所述抗风柱的上端与所述屋面檩条柔性连接，所述抗风柱的中部与所述屋架下弦杆柔性连接。

基于上述结构，本发明所能实现的技术效果为：

1.本发明的屋盖与抗风柱的连接结构及屋架结构，通过设置屋盖与抗风柱的两处的柔性连接，可以适当降低轻钢屋盖与抗风柱的连接刚度，同时保证其连接的安全性和有效性，确保轻钢屋盖和抗风柱在风荷载和地震荷载作用下的结构安全；

2.本发明的屋盖与抗风柱的连接结构及屋架结构，进一步设置第一柔性连接组件包括上端连接件和下端连接件，上端连接件和下端连接件上分别开有椭圆形长圆孔和圆孔，可以使上端连接件和下端连接件之间可以产生竖向和横向位移，在风荷载和地震荷载作用下，屋盖和抗风柱可以发生有限的相对位移，避免屋盖和抗风柱的连接部位处可能产生的碰撞或塑性破坏；

3.本发明的屋盖与抗风柱的连接结构及屋架结构，进一步设置第二柔性件包括阻尼器，优选为金属屈服型阻尼器，在风荷载和地震荷载作用下，阻尼器先于主体结构构件发生弹塑性拉压变形和剪切变形，消耗大量能量，避免屋盖和抗风柱产生过大位移或吸收过大能量而产生的碰撞或塑性破坏，保护主体结构构件；

4.本发明的屋盖与抗风柱的连接结构及屋架结构，设置抗风柱为混凝土抗风柱，下端连接件和阻尼器通过钢板与抗风柱连接，通过钢板锚固在混凝土抗风柱上，下端连接件、阻尼器分别与对应的钢板焊接的方式，增强了连接的稳固性。

附图说明

图1为本发明的屋盖与抗风柱连接的结构示意图；

图2为屋面结构通过第一柔性连接组件与抗风柱的上端连接的结构示意图；

图3为上端连接件的结构示意图；

图4为下端连接件的结构示意图；

图5为支撑结构通过第二柔性连接组件与抗风柱的中部连接的结构示意图；

图中：1-屋盖；11-屋面结构；111-屋面板；112-屋面檩条；12-支撑结构；121-屋架上弦杆；122-屋架竖腹板；123-屋架下弦杆；2-抗风柱；21-连接部；3-第一柔性连接组件；31-上端连接件；311-椭圆形长圆孔；32-下端连接件；321-圆孔；33-固定件；4-第二柔性连接组件；41-阻尼器；5-第一钢板；6-第二钢板。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的内容作进一步地描述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-5所示，本实施例提出了一种屋盖与抗风柱的连接结构，抗风柱2与屋盖1的至少两处连接，抗风柱2与屋盖1之间的连接均为柔性连接。屋盖1包括相互连接的屋面结构11和支撑结构12，屋面结构11包括屋面板111和屋面檩条112，支撑结构12包括屋架上弦杆121、屋架竖腹杆122和屋架下弦杆123，优选地，屋架上弦杆121、屋架竖腹杆122、屋架下弦杆123和屋面檩条112采用普通钢结构构件，屋面板111采用普通钢结构构件或混凝土结构构件。

抗风柱2的上端与屋面结构11柔性连接，抗风柱2的上端通过第一柔性连接组件3与屋面结构11连接，进一步地，抗风柱2的上端通过第一柔性连接组件3与屋面檩条112连接。第一柔性连接组件3包括上端连接件31和下端连接件32，上端连接件31与屋面结构11固定连接，下端连接件32与抗风柱2的上端固定连接，通过固定件33穿过上端连接件31和下端连接件32实现屋面结构11与抗风柱2的连接，进一步设置上端连接件31和下端连接件32两者中的一个连接件上开有椭圆形长圆孔，另一个连接件上开有圆孔，固定件33穿过椭圆形长圆孔和圆孔实现上端连接件31和下端连接件32的柔性连接，进而实现屋面结构11与抗风柱2的柔性连接。

本实施例中，上端连接件31和下端连接件32均为t型钢，上端连接件31的翼板与屋面结构11的屋面檩条112固定连接，具体可采用焊接的方法，将上端连接件31的翼板的翼缘与屋面檩条112的下翼缘焊接在一起；上端连接件31的腹板上开有椭圆形长圆孔311，椭圆形长圆孔311竖向延伸。下端连接件32的翼板与抗风柱2的上端连接，本实施例中抗风柱2采用混凝土结构，为混凝土抗风柱，下端连接件32通过第一钢板5与抗风柱2的上端连接。具体地，第一钢板5锚固在抗风柱2的上端顶面，下端连接件32的翼板的翼缘与第一钢板5的顶面焊接，下端连接件32的腹板上开有圆孔321，固定件33穿过椭圆形长圆孔311和圆孔321将上端连接件31和下端连接件32连接在一起。优选地，第一钢板5为一字型钢板，固定件33为钢螺栓。通过合理的设计椭圆形长圆孔311的孔径稍大于钢螺栓的直径，在风荷载和地震荷载作用下，连接上端连接件31和下端连接件32的钢螺栓可以产生一定的竖向和横向位移。在风荷载和地震荷载作用下，轻钢屋盖和混凝土抗风柱可以发生有限的相对位移，释放轻钢屋盖和混凝土抗风柱连接部位积累的应力，从而避免轻钢屋盖和混凝土抗风柱的连接部位处可能产生的碰撞或塑性破坏，保护主体结构构件。第一柔性连接组件可以适当降低轻钢屋盖与混凝土抗风柱的连接刚度，同时保证其连接的安全性和有效性，并且在构造上易于实现。

抗风柱2的中部与支撑结构12柔性连接，抗风柱2的中部水平延伸有连接部21，连接部21的上表面通过第二柔性连接组件4与支撑结构12连接，进一步地，连接部21的上表面通过第二柔性连接组件4与屋架下弦杆123连接。第二柔性连接组件4包括阻尼器41，阻尼器41的上端与屋架下弦杆123连接，阻尼器41的下端与抗风柱2的连接部21连接。具体地，阻尼器41的上端通过紧固件与屋架下弦杆123固定连接，紧固件可为钢螺栓，钢螺栓穿过阻尼器41的上端和屋架下弦杆123的下端将两者固定连接在一起；阻尼器41的下端通过第二钢板6与连接部21固定连接，第二钢板6锚固在混凝土抗风柱的连接部21的上表面，阻尼器41的底端焊接在第二钢板6的顶面。优选地，阻尼器41为金属屈服型阻尼器，第二钢板6为一字型钢板。金属屈服型阻尼器自身的抗侧刚度和竖向刚度较小，合理的设计可以使金属屈服型阻尼器成为轻钢屋盖与混凝土抗风柱连接节点的能量阱。在风荷载和地震荷载作用下，金属屈服型阻尼器先于主体结构构件发生相对较大的拉压变形和剪切变形，进入塑性屈服状态，消耗输入结构体系的大量能量，从而避免轻钢屋盖和混凝土抗风柱产生过大位移或吸收过大能量而产生的碰撞或塑性破坏，保护主体结构构件。第二柔性连接组件4可以适当降低轻钢屋盖与混凝土抗风柱的连接刚度，同时保证其连接的安全性和有效性，并且在构造上易于实现。

实际应用中，需根据工程需求进行计算，灵活地调整第一柔性连接组件3和第二柔性连接组件4的刚度、阻尼和设置部位及数量，从而保护主体结构构件，实现结构体系的抗风和抗震性能目标。本实施例中的屋盖与抗风柱的连接结构可以适当降低轻钢屋盖与混凝土抗风柱的连接刚度，同时保证其连接的安全性和有效性，确保轻钢屋盖和混凝土抗风柱在风荷载和地震荷载作用下的结构安全。

本实施例还提供了一种屋架结构，包括屋盖1和抗风柱2，屋盖1和抗风柱2通过上述的连接结构进行连接。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明的宗旨的前提下做出各种变化。