[发明专利]一种闭合马鞍形索膜结构与下部结构协同工作的连接节点

说明书

本发明提出一种闭合马鞍形索膜结构与下部结构协同工作的连接节点，仅将特定方向的内力及荷载传递给下部结构，使混凝土结构避免受拉，钢结构避免受压。本发明的上部结构为整体张拉闭合马鞍形索膜结构，索膜体系由内环、外环桁架及径向拉索组成，外环桁架为空间桁架，下部结构为钢筋混凝土框架‑剪力墙结构，本发明的连接节点连接外环桁架和下部混凝土结构的框架柱，外环桁架平面为圆形，连接节点沿着外环桁架下内弦杆均匀布置，不得将节点布置于下外弦，且不得内外弦同时布置。

技术领域

本发明属于索膜结构领域，涉及一种用于闭合马鞍形索膜结构与下部结构的连接节点。

背景技术

索膜结构由于其独特的体系特点，能充分利用索与膜的材料抗拉的特性，材料利用效率高。整体张拉索膜结构是索膜结构构造形式的一种，多用于体育场建筑。体育场建筑通常跨度大、悬挑大，并且随着社会发展，空间造型越来越新颖复杂，几何形态及结构体系不断创新。

索膜结构与下部结构的连接节点对整体结构体系的受力状态有很大影响，一个新的结构体系能否成立，或成为力学、经济指标双优的合理受力体系，与连接节点形式密切相关。索膜结构由于跨度大悬挑大，对下部结构往往产生较大的水平力和竖向力，如何合理设置连接节点，避免此水平力或竖向力引起下部结构受力复杂的问题成为一个设计重点。

发明内容

（1）解决的技术问题：

索膜结构设计一直是体育场设计的重点，也是难点，主要是因为其巨大的悬挑带来的挑战，常规设计的索膜结构与下部结构的连接节点，通过设置一前一后两组支座抵抗悬挑引起的弯矩，在此情形下，会有较大的水平力传至下部结构，且后排支座往往还存在巨大的竖向拉力，此水平力及竖向拉力对下部结构甚至基础设计都会带来一系列难题。本发明提出一种新的连接节点形式，大幅降低上部索膜结构传至下部混凝土结构的水平力及竖向拉力，为下部结构设计节省大量的工程造价。

（2）技术方案：

为了能充分发挥索膜结构与钢筋混凝土下部结构各自的优势，本发明提出一种连接节点，仅将特定方向的内力及荷载传递给下部结构，使混凝土结构避免受拉，钢结构避免受压。本发明的上部结构为整体张拉闭合马鞍形索膜结构，索膜体系由内环索、外环桁架及径向拉索组成，外环桁架为空间桁架，下部结构为钢筋混凝土框架-剪力墙结构，本发明的连接节点连接外环桁架和下部混凝土结构的框架柱，外环桁架平面为圆形，连接节点沿着外环桁架下内弦杆均匀布置，不得将节点布置于外环桁架下外弦，且不得内外弦同时布置。

本发明的一组连接节点仅包含竖向和外环切向的平动约束。环桁架仅将竖向力及切向力传递给下部结构。

连接节点的构造包含上支座板、凸形中间钢板、聚四氟乙烯板、不锈钢板、位移箱、下座板。上节点板顶与环桁架下弦连接，位移箱底与下部混凝土结构通过埋件板连接。凸形中间钢板与紧贴在其上下面的聚四氟乙烯板来实现支座的各方向转动。下座板及其下方的聚四氟乙烯板实现支座的径向可滑移，可滑移量取决于下座板径向侧边与位移箱之间的水平距离，下座板环向侧边与位移箱顶紧。

连接节点各方向均可转动，不可承受弯矩，各方向允许转动角度不小于环桁架在各种工况下转动角度最大值的1.2倍。

连接节点可承受竖向力，承载能力不小于各种工况竖向力最大值的1.5倍。

连接节点径向可以有限位移的滑动，滑动摩擦系数不大于0.03，滑动量不小于各种工况径向计算位移最大值的1.2倍。

连接节点切向不可滑移，承载能力不小于各种工况切向力最大值的1.5倍。

连接节点切向力传至下部结构，分布特征为最大值位于马鞍形曲线各个象限角平分线部位，向高点和低点逐渐递减。

（3）有益效果