用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座的制作方法

本实用新型属于建筑结构技术领域，涉及一种钢结构建筑连接节点，具体涉及一种用于大跨度空间结构中连接空间屋盖与竖向承重结构的环形复合粘弹性阻尼支座。

背景技术：

随着时代的发展，人们的生活水平逐渐提高，生活条件和居住环境也发生了相应的变化。在国内外，大跨度空间网壳结构的应用越来越广泛，越来越受到建筑师的重视。

网壳结构的跨度越来越大，随着跨度的加大必然引起屋盖自重的增加，在曲面网壳结构设计中遇到的问题是大跨度曲面结构具有很大的水平推力，下部结构往往难以承受。

大量的震害研究表明，采用合理的支座形式，可以显著降低大跨空间网壳结构的地震响应，减小结构的损伤破坏。性能优良的支座允许有一定的线位移、角位移，或两者兼有，以缓解巨大的水平推力，减少对下部结构的不利影响，同时也可以降低工程造价。因此，采用复合粘弹性材料和铅芯作为减震耗能的优选材料，可以吸收部分地震能量，减小结构的地震响应，且在水平方向上有着较大的弹性变形，利用橡胶和软钢板粘合压制而成的复合粘弹性材料可以减小下部竖向承重结构所承受的水平推力，缓解结构的剪切变形。

随着阻尼支座的不断深入研究，将其应用于网架、膜结构、穹顶等大跨结构，从结构抗震的角度来研究、设计阻尼支座，并考虑阻尼支座的抗震耗能性能，从而设计空间受力合理的结构，将势在必行。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座，包括：

环形钢件，其具有侧面开口的环形槽结构；所述环形钢件的顶部板上均匀设置有多个贯穿孔Ⅰ，底部板上设置有与多个贯穿孔Ⅰ相对的多个定位槽；所述环形钢件有两块半环形钢件焊接形成；

双层环形复合粘弹性材料层，其分别设置在环形钢件的环形槽结构内部的上方和下方；所述双层环形复合粘弹性材料层上设置有与多个贯穿孔Ⅰ相对应的多个贯穿孔Ⅱ；

环形剪切钢板，其设置在环形钢件的环形槽结构的中部，且位于双层环形复合粘弹性材料层之间；所述环形剪切钢板上设置有与多个贯穿孔Ⅰ相对应的多个贯穿孔Ⅲ；

多个铅芯，其分别穿设于多个贯穿孔Ⅰ、多个贯穿孔Ⅱ、多个贯穿孔Ⅲ和多个定位槽内；且在多个贯穿孔Ⅰ的顶部设置有密封扣件；

支座底板，其设置于环形钢件的中部，且所述支座底板的侧面与环形剪切钢板的突出端固定连接；所述支座底板的上方连接呈十字形布置的支座肋板，所述支座肋板的上方连接空心钢球；

其中，所述环形钢件与竖向承重结构的竖向支撑构件可拆卸连接，所述空心钢球的表面与空间屋盖结构的杆件连接；且位于环形钢件中部的支座底板与竖向支撑构件之间设置有聚四氟乙烯垫板；所述环形钢件、双层环形复合粘弹性材料层、环形剪切钢板和多个铅芯相匹配咬合与支座底板连接为整体传力构件。

优选的是，所述环形钢件为圆环形钢件；所述支座底板为圆形支座底板；所述双层环形复合粘弹性材料层为双层圆环形复合粘弹性材料层；所述环形剪切钢板为圆环形剪切钢板。

优选的是，所述圆形支座底板的直径比圆环形钢件的内径小50～100mm；所述圆环形剪切钢板的厚度为10～20mm，圆环形剪切钢板距圆形支座底板的顶部20～40mm。

优选的是，所述环形钢件为方环形钢件；所述支座底板为方形支座底板；所述双层环形复合粘弹性材料层为双层方环形复合粘弹性材料层；所述环形剪切钢板为方环形剪切钢板。

优选的是，所述方形支座底板的边长比方环形钢件的边长小50～100mm；所述方环形剪切钢板的厚度为10～20mm，方环形剪切钢板距方形支座底板的顶部20～40mm。

优选的是，所述环形钢件与竖向承重结构的竖向支撑构件的可拆卸连接的方式为：所述环形钢件的外侧底部预留有环形连接板，所述环形连接板上设置有多个螺栓孔洞Ⅰ，所述竖向支撑构件的顶端设置有多个预埋杆件Ⅰ，多个螺栓孔洞Ⅰ分别插入多个预埋杆件Ⅰ中后通过锚固螺栓Ⅰ将环形钢件与竖向支撑构件固定。

优选的是，所述环形钢件与竖向承重结构的竖向支撑构件的可拆卸连接的方式为：所述竖向支撑构件的顶端设置有预埋钢板和多个预埋杆件Ⅱ；所述预埋钢板与环形钢件的底部焊接连接；且所述支座底板上设置有多个螺栓孔洞Ⅱ，多个螺栓孔洞Ⅱ分别插入多个预埋杆件Ⅱ中后通过锚固螺栓Ⅱ将环形钢件与竖向支撑构件固定；且所述聚四氟乙烯垫板设置于支座底板与预埋钢板之间；所述聚四氟乙烯垫板采用环氧树脂黏贴于预埋钢板顶部，聚四氟乙烯垫板的厚度为5mm。

优选的是，所述聚四氟乙烯垫板采用环氧树脂黏贴于竖向承重构件的竖向支撑构件的顶部，聚四氟乙烯垫板的厚度为5mm；所述支座肋板的扇形缺口半径与空心钢球的外径相吻合；所述双层环形复合粘弹性材料层由软钢制成的薄钢板和橡胶层交替叠合后与环形钢件和环形剪切钢板高温高压硫化作用形成一体；所述双层环形复合粘弹性材料层中橡胶层位于外侧，即组成双层环形复合粘弹性材料层的橡胶层比薄钢板多一层；所述多个定位槽的深度为5mm；所述铅芯的直径为15～50mm；所述密封扣件的高度与环形钢件的顶部齐平，密封扣件的直径比铅芯的直径相大4mm。

优选的是，所述双层环形复合粘弹性材料层上设置有与多个贯穿孔Ⅱ连通且垂直的多个径向孔。

本实用新型至少包括以下有益效果：

(1)本实用新型的用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座，最大限度地减小了结构的地震响应。(2)本实用新型所采用的阻尼材料取材方便，构成阻尼器的铅芯、软钢钢板、粘弹性材料(橡胶)均为常用耗能材料，价格便宜，成本低廉。(3)本实用新型易于标准化生产，制作工艺和工序简单，相同尺寸规格下，可以通过调整铅芯的直径和个数以适应不同性能的要求，减少生产规格，提高生产效率。(4)用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座同时利用橡胶、软钢和铅三种耗能材料和剪切耗能、挤压耗能两种不同的耗能机制。(5)适用范围广，适应性强，既可用于工程结构的抗震，又可用于工程结构抗风。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明：

图1为本实用新型用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座的正面剖面结构示意图；

图2为本实用新型用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座的正面结构示意图(无铅芯)；

图3为本实用新型双层环形复合粘弹性材料层的结构示意图；

图4为本实用新型用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座的俯视结构示意图(圆环形)；

图5为本实用新型用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座的俯视结构示意图(方环形)；

图6为本实用新型另一种结构的用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座的正面剖面结构示意图；

图7为本实用新型另一种结构的用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座的俯视结构示意图(圆环形)；

图8为本实用新型的用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座的俯视结构示意图(方环形)；

图9为本实用新型另一种结构的用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座的正面剖面结构示意图(无铅芯)；

图10为本实用新型另一种结构的用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座的正面剖面结构示意图；

图11为本实用新型另一种结构的用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座的正面剖面结构示意图(无铅芯)；

图12为本实用新型另一种结构的用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座的正面剖面结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1～2,6示出了本发明的一种环形复合粘弹性阻尼支座，其用于大跨度空间结构中连接空间屋盖与竖向承重结构，包括：

环形钢件8，其具有侧面开口的环形槽结构81；所述环形钢件8的顶部板82上均匀设置有多个贯穿孔Ⅰ83，底部板84上设置有与多个贯穿孔Ⅰ83相对的多个定位槽85；所述环形钢件8有两块半环形钢件86焊接形成；

双层环形复合粘弹性材料层3，其分别设置在环形钢件的环形槽结构内部的上方和下方；所述双层环形复合粘弹性材料层3上设置有与多个贯穿孔Ⅰ83相对应的多个贯穿孔Ⅱ31；

环形剪切钢板5，其设置在环形钢件8的环形槽结构81的中部，且位于双层环形复合粘弹性材料层3之间；所述环形剪切钢板5上设置有与多个贯穿孔Ⅰ83相对应的多个贯穿孔Ⅲ51；

多个铅芯4，其分别穿设于多个贯穿孔Ⅰ83、多个贯穿孔Ⅱ31、多个贯穿孔Ⅲ51和多个定位槽85内；且在多个贯穿孔Ⅰ83的顶部设置有密封扣件7；

支座底板6，其设置于环形钢件8的中部，且所述支座底板6的侧面与环形剪切钢板5的突出端固定连接；所述支座底板6的上方连接呈十字形布置的支座肋板2，所述支座肋板2的上方连接空心钢球1；

其中，所述环形钢件8与竖向承重结构的竖向支撑构件12可拆卸连接，所述空心钢球1的表面与空间屋盖结构的杆件连接；且位于环形钢件8中部的支座底板6与竖向支撑构件12之间设置有聚四氟乙烯垫板11；所述环形钢件8、双层环形复合粘弹性材料层3、环形剪切钢板5和多个铅芯4相匹配咬合与支座底板6连接为整体传力构件。

在上述技术方案中，通过环形复合粘弹性阻尼支座内铅芯4挤压和剪切塑性变形以及双层环形复合粘弹性材料层3的剪切滞回变形耗能，从而提高了大跨度空间结构在地震和强风作用下的安全性能，同时，由于聚四氟乙烯垫板11能够有效减小圆形支座底板6和竖向构件12之间的滑动摩擦力，可充分发挥阻尼支座中双层环形复合粘弹性材料层3和铅芯4的耗能性能，实现环形复合粘弹性阻尼支座在地震作用下的减震耗能作用。

将环形复合粘弹性阻尼支座作为有效的被动控制减震装置用于大跨度空间结构中，即可以用于结构的抗风抗振，又可用于结构的抗震减震中，是一种耗能能力强、阻尼特性好、稳定性能高的阻尼耗能支座。同时，环形复合粘弹性阻尼支座中使用的铅芯、双层环形复合粘弹性材料层均为常用阻尼耗能材料，取材方便，价格低廉，能够降低工程结构的造价。

在上述技术方案中，如图4,7所示，所述环形钢件为圆环形钢件；所述支座底板为圆形支座底板；所述双层环形复合粘弹性材料层为双层圆环形复合粘弹性材料层；所述环形剪切钢板为圆环形剪切钢板，采用这种技术方案，圆环形关于中心任意角度对称，对不同角度的水平力进行受力分析结果一致，由于水平地震力作用方向的不确定性，使用圆形更有利于充分发挥阻尼支座的耗能性能。

在上述技术方案中，所述圆形支座底板的直径比圆环形钢件的内径小50～100mm，采用该参数，发生水平位移时避免支座底板与圆环形钢件刚性接触，中间留有空隙确保阻尼材料变形耗能；所述圆环形剪切钢板的厚度为10～20mm，圆环形剪切钢板距圆形支座底板的顶部20～40mm，采用该参数，剪切钢板距圆形支座底板顶部的距离为复合粘弹性材料的总厚度，保证支座在地震力作用下充分耗能。

在上述技术方案中，如图5，8所示，所述环形钢件为方环形钢件；所述支座底板为方形支座底板；所述双层环形复合粘弹性材料层为双层方环形复合粘弹性材料层；所述环形剪切钢板为方环形剪切钢板。

在上述技术方案中，所述方形支座底板的边长比方环形钢件的边长小50～100mm，采用该参数，发生水平位移时避免支座底板与环形钢件刚性接触，中间留有空隙确保阻尼材料变形耗能；所述方环形剪切钢板的厚度为10～20mm，方环形剪切钢板距方形支座底板的顶部20～40mm，采用该参数，剪切钢板距圆形支座底板顶部的距离为复合粘弹性材料的总厚度，保证支座在地震力作用下充分耗能。

在上述技术方案中，如图1,2,4,5所示所述环形钢件与竖向承重结构的竖向支撑构件的可拆卸连接的方式为：所述环形钢件8的外侧底部预留有环形连接板87，所述环形连接板87上设置有多个螺栓孔洞Ⅰ88，所述竖向支撑构件的顶端设置有多个预埋杆件Ⅰ10，多个螺栓孔洞Ⅰ88分别插入多个预埋杆件Ⅰ10中后通过锚固螺栓Ⅰ9将环形钢件8与竖向支撑构件12固定。

在上述技术方案中，如图6，7，8所示，所述环形钢件与竖向承重结构的竖向支撑构件的可拆卸连接的方式为：所述竖向支撑构件12的顶端设置有预埋钢板14和多个预埋杆件Ⅱ121；所述预埋钢板与环形钢件的底部焊接连接；且所述支座底板上设置有多个螺栓孔洞Ⅱ13，多个螺栓孔洞Ⅱ13分别插入多个预埋杆件Ⅱ121中后通过锚固螺栓Ⅱ122将环形钢件8与竖向支撑构件12固定，预埋杆件Ⅱ121和锚固螺栓Ⅱ122之间还套设有螺栓孔剪切板15；且所述聚四氟乙烯垫板11设置于支座底板6与预埋钢板14之间；所述聚四氟乙烯垫板11采用环氧树脂黏贴于预埋钢板14顶部，聚四氟乙烯垫板的厚度为5mm；其中如图所示，所述预埋钢板的形状为方形预埋钢板或圆形预埋钢板，采用方形预埋钢板或圆形预埋钢板取决于支座底板为方形支座底板还是圆形支座底板。

在上述技术方案中，所述聚四氟乙烯垫板11采用环氧树脂黏贴于竖向承重构件的竖向支撑构件的顶部，聚四氟乙烯垫板的厚度为5mm；所述支座肋板2的扇形缺口半径与空心钢球的外径相吻合；如图3所示，所述双层环形复合粘弹性材料层3由软钢制成的薄钢板32和橡胶层33交替叠合后与环形钢件8和环形剪切钢板5高温高压硫化作用形成一体，采用这种方式，橡胶层和软钢板紧密粘结在一起且不会发生剥离现象。且所述双层环形复合粘弹性材料层中橡胶层位于外侧，即组成双层环形复合粘弹性材料层的橡胶层比薄钢板多一层，采用该方式，可以保证复合粘弹性材料的上下两侧是橡胶，通过高温高压硫化作用与外侧环形钢件和剪切钢板粘接在一起；所述多个定位槽的深度为5mm；所述铅芯的直径为15～50mm；所述密封扣件的高度与环形钢件的顶部齐平，密封扣件的直径比铅芯的直径相大4mm，采用这种方式，可以实现对铅芯的有效密封。

在上述技术方案中，如图9～12所示，所述双层环形复合粘弹性材料层上设置有与多个贯穿孔Ⅱ31连通且垂直的多个径向孔，多个径向孔为条形径向孔34或S型径向孔35，采用这种方式，形成多支条形结构的铅芯结构41或多支S型结构的铅芯结构42，可以更加充分的发挥阻尼支座中双层环形复合粘弹性材料层3和铅芯4的耗能性能，实现环形复合粘弹性阻尼支座在地震作用下的减震耗能作用。

一种上述的用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座的安装方法，包括以下步骤：

步骤一、将双层环形复合粘弹性材料层置于两块半环形钢件形成的环形钢件的环形槽结构内部的上方和下方，并将环形剪切钢板置于双层环形复合粘弹性材料层之间，同时使多个贯穿孔Ⅰ、多个定位槽、多个贯穿孔Ⅱ、多个贯穿孔Ⅲ对齐，然后将两块半环形钢件焊接形成封闭的环形钢件，将该封闭的环形钢件在150～230℃、10～15MPa硫化条件下硫化作用形成一体；

步骤二、将聚四氟乙烯垫板采用环氧树脂黏贴于竖向承重构件的竖向支撑构件的顶部，然后将步骤一硫化得到的一体的环形钢件可拆卸连接在竖向支撑构件上，且所述聚四氟乙烯垫板位于环形钢件的中部；将铅从多个贯穿孔Ⅰ的顶部灌入，依次进入多个贯穿孔Ⅱ、多个径向孔、多个贯穿孔Ⅲ和多个定位槽内，形成承受挤压和剪切作用的铅芯，多个贯穿孔Ⅰ的上端用密封扣件密封；

步骤三、将支座底板的放置于聚四氟乙烯垫板的上方，使支座底板位于环形钢件的中部，然后将支座底板的侧面与环形剪切钢板的突出端焊接连接；同时在支座底板的上方焊接呈十字形布置的支座肋板，在支座肋板的上方焊接空心钢球；所述空心钢球的表面与空间屋盖结构的杆件连接，形成用于大跨度空间结构中连接空间屋盖与竖向承重结构的环形复合粘弹性阻尼支座。

本实用新型的用于大跨空间结构减震耗能的用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座，在大跨空间结构建筑中，屋盖结构与竖向承重结构的连接采用用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座，通过支座内铅芯挤压和剪切塑性变形以及粘弹性材料的剪切滞回变形耗能，从而提高了大跨度空间结构在地震和强风作用下的安全性能。同时，由于聚四氟乙烯垫板能够有效地减小圆形支座底板和竖向构件之间的滑动摩擦力，可充分发挥阻尼支座中复合粘弹性材料和铅芯的耗能性能，从而实现用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座在地震作用下的减震耗能作用。与现有支座相比，用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座同时采用了软钢、橡胶、铅三种耗能材料和剪切耗能、挤压耗能两种耗能机制，将用于大跨度空间结构中的环形复合粘弹性阻尼支座作为有效的被动控制减震装置，即可以用于结构的抗风抗振，又可用于结构的抗震减震中，是一种耗能能力强、阻尼特性好、稳定性能高的阻尼耗能支座。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。