[發(fā)明專利]一種大懸臂挑篷柱內(nèi)預(yù)應(yīng)力拉索減振結(jié)構(gòu)體系及設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011096314.8
• 申請(qǐng)日: 2020-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN112282064A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 區(qū)彤;譚堅(jiān);張艷輝;張連飛;陳進(jìn)于;林松偉;蔡鳳維;汪大洋;劉淼鑫;張佳武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司;廣州大學(xué)
• 主分類號(hào): E04B1/342
• 分類號(hào): E04B1/342;E04B1/98;E04H9/02;E04H9/14;G06F30/13;G06F30/17;G06F30/23
• 代理公司: 廣州知友專利商標(biāo)代理有限公司 44104
• 代理人: 劉小敏;高修華

本發(fā)明公開了一種大懸臂挑篷柱內(nèi)預(yù)應(yīng)力拉索減振結(jié)構(gòu)體系及設(shè)計(jì)方法，包括挑篷，挑篷的中后段下方連接有前支柱，所述挑篷的后端連接有中空的豎向尾柱，尾柱內(nèi)部設(shè)置有預(yù)應(yīng)力拉索，所述預(yù)應(yīng)力拉索一端連接所述挑篷的后端，另一端錨固固定，所述尾柱自身具有可豎向減振的彈簧阻尼支座或者所述尾柱頂與所述挑篷的后端之間設(shè)置有可豎向減振的彈簧阻尼支座，所述彈簧阻尼支座開設(shè)有通孔，使所述預(yù)應(yīng)力拉索從所述彈簧阻尼支座的通孔穿過并能夠相對(duì)所述彈簧阻尼支座滑動(dòng)。本發(fā)明通過合理利用建筑材料來抵抗傾覆，既能保證常態(tài)工況下建筑結(jié)構(gòu)受拉的安全要求，也能保證非常態(tài)工況下建筑結(jié)構(gòu)受壓的安全要求，同時(shí)不影響觀眾視野。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明具體涉及一種大懸臂挑篷柱內(nèi)預(yù)應(yīng)力拉索減振結(jié)構(gòu)體系及設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

土木工程領(lǐng)域，大跨空間鋼結(jié)構(gòu)航站樓、會(huì)展中心、火車站、體充場(chǎng)館等中有較多大懸臂結(jié)構(gòu)。圖1、2所示的為一種大懸臂懸挑結(jié)構(gòu)，這種懸臂結(jié)構(gòu)的中后端通過前柱、尾柱兩根支柱來抵抗懸臂傾覆，其中前柱為主受壓支柱。

在常規(guī)設(shè)計(jì)中，根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017對(duì)于此種尾部柱一般有兩種設(shè)計(jì)方法：一種是柱上下端鉸接釋放彎矩，尾柱僅受軸拉力或軸壓力，即設(shè)計(jì)為搖擺柱，但該柱不具有抗側(cè)能力，結(jié)構(gòu)的整體抗側(cè)能力需要其它構(gòu)件承擔(dān)，此時(shí)減小柱子的軸力成為關(guān)鍵，可采取的方法有減輕屋面荷載或者加密柱子布置進(jìn)而減輕每根柱所分擔(dān)的軸力等；

另一種方法是柱上下端剛接，尾柱除承受軸力外還需要承受由水平力(風(fēng)和地震)產(chǎn)生的彎矩或由剛接節(jié)點(diǎn)平衡導(dǎo)致的彎矩，即設(shè)計(jì)為壓彎或拉彎構(gòu)件，該柱具有一定的抗側(cè)能力，但當(dāng)柱高度較高時(shí)，柱顯得長(zhǎng)且細(xì)，其提供的抗側(cè)能力有限，此時(shí)減小柱子承擔(dān)的彎矩是優(yōu)化截面形式(圓形、矩形、異形等)或大小的有效手段，采取的策略就是分而治之，通過提高抗側(cè)力體系如剪力墻或支撐的剛度減小柱的剛度，從而減小柱的剛度占比，達(dá)到減小柱所分擔(dān)水平剪力的目的。

上述兩種方法既有自己的優(yōu)勢(shì)也有自身的局限性，但都會(huì)面臨著非常態(tài)下例如強(qiáng)臺(tái)風(fēng)作用下造成的如下問題。

一是柱容許長(zhǎng)細(xì)比構(gòu)造方面：按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017，受壓構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比是150，受拉構(gòu)件在永久荷載與風(fēng)荷載組合作用下受壓時(shí)容許長(zhǎng)細(xì)比是250，純受拉構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比是400，因此僅從構(gòu)造方面講，柱子受壓后，在相同高度下，柱截面要增加1.6～2.6倍；

二是構(gòu)件強(qiáng)度、穩(wěn)定性方面：按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017，軸心受壓穩(wěn)定性計(jì)算公式如下：N/ΨAf≤1.0，其中穩(wěn)定性系數(shù)Ψ是一個(gè)小于1.0的系數(shù)，與構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比、鋼材屈服強(qiáng)度、截面類型等有關(guān)，依據(jù)上訴公式可知，柱子受壓后，在相同高度下，柱截面需要增大以滿足穩(wěn)定性要求。

在上述常規(guī)的兩種設(shè)計(jì)方法中，為了保證結(jié)構(gòu)的安全，一般通過增大結(jié)構(gòu)截面、采用高強(qiáng)材料等方法來提高結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，為了達(dá)到使尾柱更為纖細(xì)的目標(biāo)，往往需要增加柱的數(shù)量、減輕屋面荷載、增加其它抗側(cè)力構(gòu)件等,一般最終會(huì)影響建筑效果、增加工程造價(jià)，不夠經(jīng)濟(jì)合理。

因此，鑒于針對(duì)大懸臂結(jié)構(gòu)中尾部柱的常規(guī)設(shè)計(jì)方法中一些局限性，本發(fā)明針對(duì)此提出一種大懸臂挑篷柱內(nèi)預(yù)應(yīng)力拉索減振結(jié)構(gòu)體系及設(shè)計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的之一是一種大懸臂挑篷柱內(nèi)預(yù)應(yīng)力拉索減振結(jié)構(gòu)體系，通過合理利用建筑材料來抵抗傾覆，減小懸挑尾柱受壓時(shí)的軸力，使尾柱更為纖細(xì)，既能保證常態(tài)工況下建筑結(jié)構(gòu)受拉的安全要求，也能保證非常態(tài)工況下建筑結(jié)構(gòu)受壓的安全要求。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)體系的技術(shù)方案如下：