CN101787735A - 钢结构万向球形铰接支座 - Google Patents

Abstract

一种钢结构万向球形铰接支座，由底座与上部节点呈下包上状活动连接，底座为对称两半拼装式，其边缘分布有一圈螺栓孔，在底座中央有一球冠形凸面，在底座的螺栓孔与球冠凸面之间有一圈向中央弧形弯曲的环箍板，在环箍板的外侧面至底座的边缘、每隔90°伸展出一块翅板，翅板均高于环箍板，板面上分布有连接孔。本发明制作安装方便，安全性高、价格低廉。提高了钢结构支座有较大的抗剪切能力，既能承受很大拉力、又能很好的转动。可适用于各种抗震建筑结构。

Description

钢结构万向球形铰接支座

技术领域

本发明涉及一种建筑钢结构节点的铰接支座，特别是一种万向球形铰接支座。

背景技术

目前市场上常用的铰接支座，具有以下缺陷，或者不能承受很大拉力、或者不能很好的转动，很难满足工程的实际需要，国外市场上同类支座，如旧金山国际机场采用的支座，结构复杂，加工精度要求很高，价格相当于国内的十倍。结构计算表明，支座在各工况下的受力很复杂，不仅承受压力，在有些工况下，将承受很大的侧推力和很大的拉力。这就需要一种铰接支座，既要满足这些工况的要求，同时还要能很好的转动，以满足计算模型的完全铰接条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢结构万向球形铰接支座，解决支座和节点板制造难度大、加工复杂、造价昂贵的技术问题；还解决现有钢结构万向支座抗拉拔能力较弱、且在受向上拉力后，无法同时转动的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

这种钢结构万向球形铰接支座，由底座与上部节点呈下包上状活动连接，其特征在于：所述底座为对称两半拼装式，其边缘分布有一圈螺栓孔，在底座中央有一球冠形凸面，在底座的螺栓孔与球冠凸面之间有一圈向中央弧形弯曲的环箍板，在环箍板的外侧面至底座的边缘、每隔90°伸展出一块翅板，翅板均高于环箍板，板面上分布有连接孔，由螺栓将两半底座拼装为一整体。

上部节点的中部是节点柱，上部连有承台板，下部呈圆砣形，环箍板的内弧面将上部节点的圆砣包住，圆砣的底面中央相对于底座球冠形凸面的位置有相应曲面的凹面，其凹面的深度小于球冠形凸面的高度。

上述底座的拼装后形状为正八边形、正六边形或正四边形。

上述上部节点的圆砣上弧面以及环箍板的内弧面略大于1/4圆弧。

上述上部节点的圆砣外周为弧面，圆砣中部是直立的圆台，弧面与圆台的交界线为一圈小于90°的阴角沟。

上部节点的节点柱的横截面是圆形、椭圆形或十字肋形。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

1)支座刚度很大，在较大拉力作用下，能自由转动。既能承受很大拉力、又能很好的转动。例如某工程的支座水平推力达到3650KN，竖向拉力：400KN，竖向压力3000KN，转角：7°，同类支座很难达到要求，经过力学分析和试验验证后，发现支座在很大荷载作用下，变形较小，满足强度要求。支座外环挡板与支座底座之间设置的倒角(相当于加大了支座挡板根部的断面高度)大大提高了支座刚度和强度。随后的支座试验研究也进行了验证。试验表明，支座不仅刚度大，承载力高，而且在很大拉力作用下的安全转动角度达到了设计要求。

2)制作安装方便，安全性高、价格低廉，可以根据需要设计出不同大小的类型和不同吨位的产品。全部制作过程实际上是一个铸造过程，铸件材质的控制参照德国标准DIN17182。支座的安装也是非常方便，这是由于支座的构造非常简单，是由底座和支座环形盖板两部分构成，环形盖板优化成两个对扣的半球形板，安装时，只需将上部节点与支座的瓣形盖板拼好后旋转咬合即可。支座体积小，重量轻，300吨以内的支座人工即可操作，大大降低了安装成本，提高了效率。另外底座上可以留出足够的锚栓孔位，以便安装锚栓，提高支座的安全度。

3)具有很好的抗震性能和抗温度变形能力。该支座底座中部的突缘，具有将结构的水平运动转化为竖向运动的功能，从而减弱了结构的水地震作用效应。在较大荷载作用下，支座仍处于线弹性状态，具有很大的自由转动角度，有较大的抗剪切能力，抗震性能好，满足设计要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A向的示意图；

图3是底座部分的结构示意图；

图4是图3中B向的示意图；

图5是图3中C剖面的示意图；

图6是上部节点的结构示意图。

附图标记：1-底座、2-环箍板、3-上部节点、4-承台板、5-翅板、6-螺栓孔、7-球冠形凸面、8-连接孔、9-凹面、10-节点柱、11-圆砣、12-阴角沟。

具体实施方式

实施例参见图1-图6所示，这种钢结构万向球形铰接支座，由底座1与上部节点3呈下包上状活动连接，底座为对称两半拼装式，拼装后形状为正八边形、正六边形或正四边形。其边缘分布有一圈螺栓孔6，在底座中央有一球冠形凸面7，在底座的螺栓孔与球冠凸面之间有一圈向中央弧形弯曲的环箍板2，在环箍板的外侧面至底座的边缘、每隔90°伸展出一块翅板5，翅板均高于环箍板，板面上分布有连接孔8，由螺栓将两半底座拼装为一整体。

上述上部节点3的中部是节点柱10，节点柱10的横截面是圆形、椭圆形或十字肋形。上部连有承台板4，下部呈圆砣形，环箍板2的内弧面将上部节点的圆砣11包住，圆砣的底面中央相对于底座球冠形凸面7的位置有相应曲面的凹面9，其凹面9的深度小于球冠形凸面7的高度，满足万向活动的需要。

上述上部节点3的圆砣上弧面以及环箍板的内弧面略大于1/4圆弧，使连接更加牢固。

上述上部节点3的圆砣11外周为弧面，圆砣11中部是直立的圆台，弧面与圆台的交界线为一圈小于90°的阴角沟12，增加了连接刚度和安全度。

本发明应用于福州海峡国际会展中心的支座。该会展中心分有展览和会议两部分。展览部分呈椭圆形，纵向长468m，宽130m；展厅地下一层，层高5.50m，主柱网为6m×9m；地上两侧功能用房三层，一、二层层高6m，顶层屋顶为厅廊钢屋盖；上部结构纵向柱距为18m，横向柱间距为5m和10m；展厅屋顶为钢结构，支承屋顶钢结构的大柱柱网为48m×90m。会议部分地下一层，二层以上为大开间，分为左右两部分，左边为宴会厅，右边为大会堂；宴会厅顶为会议办公用房，屋顶为钢结构；地下主要柱网9m×9m，首层主要柱网9×9m、9×18m，宴会厅顶为跨度50多米的钢桁架楼盖层。支座均采用钢结构万向球形铰接支座。

支座反力如下：

支座1：(FY为极限受剪承载力，FX为极限受拉承载力，FZ为极限受压承载力)

FY(kN)2700

FX(kN)400

FZ(kN)3000

支座2：(FY为极限受剪承载力，FX为极限受拉承载力，FZ为极限受压承载力)

FY(kN)3650

FX(kN)400

FZ(kN)3000

该支座既受相当大的上拔力，而在另一种工况下，所受压力也很大，支座需满足这些工况的要求，同时还要能很好的转动，以满足计算模型的完全铰接条件。

Claims (5)

1.一种钢结构万向球形铰接支座，由底座(1)与上部节点(3)活动连接，其特征在于：所述底座为对称两半拼装式，其边缘分布有一圈螺栓孔(6)，在底座中央有一球冠形凸面(7)，在底座的螺栓孔与球冠凸面之间有一圈向中央弧形弯曲的环箍板(2)，在环箍板的外侧面至底座的边缘、每隔90°伸展出一块翅板(5)，翅板均高于环箍板，板面上分布有连接孔(8)，由螺栓将两半底座拼装为一整体；

上部节点(3)的中部是节点柱(10)，上部连有承台板(4)，下部呈圆砣形，环箍板(2)的内弧面将上部节点的圆砣(11)包住，圆砣的底面中央相对于底座球冠形凸面的位置有相应曲面的凹面(9)，其凹面的深度小于球冠形凸面的高度。

2.根据权利要求1所述的钢结构万向球形铰接支座，其特征在于：上述底座(1)的拼装后形状为正八边形、正六边形或正四边形。

3.根据权利要求2所述的钢结构万向球形铰接支座，其特征在于：上述上部节点(3)的圆砣上弧面以及环箍板的内弧面略大于1/4圆弧。

4.根据权利要求3所述的钢结构万向球形铰接支座，其特征在于：上述上部节点(3)的圆砣外周为弧面，圆砣(11)中部是直立的圆台，弧面与圆台的交界线为一圈小于90°的阴角沟(12)。

5.根据权利要求4所述的钢结构万向球形铰接支座，其特征在于：上部节点(3)的节点柱(10)的横截面是圆形、椭圆形或十字肋形。

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