一种适用于大跨度结构的屋盖组合三维减隔震体系

技术领域

本发明涉及带有屋盖的大跨度建筑工程领域，尤其是涉及一种适用于大跨度结构的屋盖组合三维减隔震体系。

背景技术

随着人民生活水平的提高，各地在大量新建、改造大型体育场馆、展览中心等大跨度建筑。这些大跨度建筑往往顶部设置有大跨度屋盖。通常设计中，将大跨度屋盖支座直接设置在下部主体混凝土结构顶部，二者进行刚性连接。将导致由屋盖传递给下部主体混凝土结构的地震作用巨大，下部结构难以设计。屋盖本身因为支座约束、温度应力等导致自身材料利用率低、结构笨重等不利影响。因此，如何有效放松主体混凝土结构对上部大跨度屋盖的水平约束，是实际工程中亟待解决的一个问题。

传统结构设计中可以采用隔震设计减小地震作用，但往往将隔震支座设置在主体混凝土结构底部，导致隔震支座尺寸巨大、难以设计，因此，需要探索高位隔震方式。另外，传统隔震支座竖向刚度很大，竖向变形较小，将导致上部结构在因施工误差等因素导致的支座发生不均匀变形的情况产生较大的附加应力，不利于结构安全，是工程实践中需要解决的问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于大跨度结构的屋盖组合三维减隔震体系，用以解决现有技术中存在的大跨度屋盖向下递地震力、温度应力大、对施工精度要求高等问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种适用于大跨度结构的屋盖组合三维减隔震体系，包括大跨度屋盖、减隔震层以及主体结构；所述减隔震层设置在所述主体结构的顶部，并与主体结构进行加靠连接；所述减隔震层包括三维隔震支座和速度型阻尼器，所述大跨度屋盖架设在所述三维隔震支座的顶部，在三维隔震支座同层位置水平布设所述速度型阻尼器，速度型阻尼器的一端与大跨度屋盖架可靠连接，另一端与主体结构的结构柱可靠连接。

优选地，所述大跨度屋盖的形状为开口型式或闭口型式；大跨度屋盖的结构体系为梁式、桁架式、网壳式、拱壳式、斜交网格式、张弦式、索拱式、弦支穹顶式及包含上述多种结构体系的杂交形式。

优选地，所述三维隔震支座包括但不限于摩擦摆型三维隔震支座、滑板型三维隔震支座和叠层橡胶型三维隔震支座。

优选地，所述速度型阻尼器包括但不限于粘滞阻尼器和电涡流阻尼器。

优选地，所述主体结构包括但不限于框架结构和框架-剪力墙结构。

优选地，所述主体结构包括但不限于钢筋混凝土结构、钢结构和组合结构。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

(1)通过三维隔震支座的水平隔震作用以及速度型阻尼器的减震作用，大幅减小由屋盖传导到主体结构的地震作用，提高整体结构的安全性与经济性；

(2)利用三维隔震支座的水平刚度小的特点，使大跨度屋盖在温度荷载作用下可自由变形，减小了温度应力，使大跨度屋盖可以设计得更轻盈，提高经济性，并减小加工、运输和安装难度；

(3)利用三维隔震支座竖向刚度小的特性，协调大跨度屋盖各支座的竖向变形，使各支座竖向变形趋于一致，使得大跨度屋盖与三维隔震支座在静力工况下受力更加均匀，提高结构安全性及材料利用效率；

(4)对于下部主体结构，上部大跨度屋盖(可视为一个整体质量块)、隔震支座(提供水平刚度)、速度型阻尼器(提供阻尼)可视为一个大型的调频质量阻尼器(TMD系统)，可以有效减小下部主体结构受到的作用。在进行设计时，可按照TMD系统的设计方法，对屋盖、隔震支座与阻尼器进行针对性设计。。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的屋盖组合三维减隔震体系的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的屋盖组合三维减隔震体系的局部主视图；

图3为本发明实施例提供的屋盖组合三维减隔震体系的局部侧视图；

图4为本发明实施例提供的屋盖组合三维减隔震体系的一体化计算模型。

图标：1-大跨度屋盖；2-减隔震层；3-主体结构；21-三维隔震支座；22-速度型阻尼器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

结合图1至图4所示，本实施例提供一种适用于大跨度结构的屋盖组合三维减隔震体系，包括大跨度屋盖1、减隔震层2以及主体结构3；所述减隔震层2设置在所述主体结构3的顶部，并与主体结构进行加靠连接；所述减隔震层2包括三维隔震支座21和速度型阻尼器22，所述大跨度屋盖1架设在所述三维隔震支座21的顶部，在三维隔震支座21同层位置水平布设所述速度型阻尼器22，速度型阻尼器22的一端与大跨度屋盖架可靠连接，另一端与主体结构3的结构柱可靠连接。三维隔震支座水平刚度小，具有水平隔震效果；竖向刚度较小，可以适应较大的竖向变形。

本申请中，三维隔震支座与阻尼器在主体结构与大跨度屋盖结构间为并联式布置；三维隔震支座在主体结构与大跨度屋盖结构间主要提供竖向约束；速度型阻尼器在主体结构与大跨度屋盖结构间主要提供水平向约束。

在该实施例中，所述大跨度屋盖1可采用开口型式、闭口型式等各种形状，可采用单层网壳、多层网壳等结构形式。

在该实施例中，所述三维隔震支座21可采用摩擦摆型三维隔震支座、滑板型三维隔震支座、叠层橡胶型三维隔震支座等形式。

在该实施例中，所述速度型阻尼器22可采用粘滞阻尼器、电涡流阻尼器等多种形式。

在该实施例中，所述主体结构3可采用框架结构、框架-剪力墙结构等多种结构体系。

在该实施例中，主体结构包括但不限于钢筋混凝土结构、钢结构和组合结构。

本发明中，为真实考虑各结构受力状态，分析时须采用一体化隔震设计，将大跨度屋盖、减隔震层、主体结构土结构在同一计算模型中进行考虑，并充分考虑温度荷载作用。

本发明的三维减隔震体系在发生地震时，可通过三维隔震支座的水平隔震作用以及速度型阻尼器的减震作用，大幅减小由屋盖传导到主体结构的地震作用，提高整体结构的安全性与经济性；利用三维隔震支座的水平刚度小的特点，使大跨度屋盖在温度荷载作用下可自由变形，减小了温度应力，使大跨度屋盖可以设计得更轻盈，提高经济性，并减小加工、运输和安装难度；利用三维隔震支座竖向刚度小的特性，协调大跨度屋盖各支座的竖向变形，使各支座竖向变形趋于一致，使得大跨度屋盖与三维隔震支座在静力工况下受力更加均匀，提高结构安全性及材料利用效率；三维隔震支座对于竖向变形有较强的适应性，减小施工误差导致的屋盖内力，提高了允许的施工误差限值，提高了施工便利性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。