一种空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造及施工方法

摘要

本发明公开了一种空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造及施工方法，该构造包括支撑柱、抱箍、套管、第二插芯杆、弹簧、连接件、弹簧片、吊顶连接耳码以及锁紧件；由于吊顶连接耳码在抱箍上是呈正多边边形的框架，当发生地震时，其受力均衡，相邻的两吊顶连接耳码之间的连接点处均有由弹簧、第二插芯杆、套管以及第一插芯杆所组成的连接支撑杆进行支撑，在弹簧的弹性作用力下，为吊顶连接耳码朝支撑柱方向的移动提供缓冲力，同时，由于是采用抱箍与支撑柱相连接安装的方式，发生震动时，抱箍可以分散力，从而可以保护支撑柱，防止结构二次伤害。在弹簧和弹簧片的协同作用下，使得整个空间结构吊顶具有良好的抗震性能，有效地保证整个空间结构吊顶的安全性。

权利要求

1.一种空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造，其特征在于，包括：支撑柱；

抱箍，用于安装在支撑柱中，包括两个对称设置的抱箍本体，在所述抱箍本体的圆弧表面上间隔均匀设置有两条以上的第一插芯杆；

套管，其设置的数量和所述第一插芯杆的数量相同，在每一第一插芯杆均穿套安装有该套管；

第二插芯杆，其设置的数量和套管相对应，在每一套管的另一端中均穿套安装有该第二插芯杆；在所述第二插芯杆的端面中设置有连接槽孔；

弹簧，其装配在每一连接槽孔内；

连接件，其设置的数量和第二插芯杆相对应，在所述连接件的两端设置有第一连接孔，中部设置有第一锁紧孔；所述连接件设置在弹簧的前方；

弹簧片，其设置的数量和连接件相对应，在所述弹簧片的两端设置有第二连接孔，中部设置有第二锁紧孔；所述弹簧片设置在连接件的前方；

吊顶连接耳码，其连接安装在相邻的两连接件之间，所述吊顶连接耳码的两端设置有连接部，连接部嵌套在第一连接孔和第二连接孔之间并通过螺栓固定；

锁紧件，其设置的数量和第二插芯杆相对应，所述锁紧件依次穿过第二锁紧孔、第一锁紧孔、弹簧后锁紧固定于连接槽孔中。

2.如权利要求1所述的空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造，其特征在于，在所述第一插芯杆的长度方向间隔设置有安装孔，所述套管与第一插芯杆相穿套的那一端的长度方向间隔设置条状长孔。

3.如权利要求1所述的空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造，其特征在于，在所述第二插芯杆的长度方向间隔设置有安装孔，所述套管与第二插芯杆相穿套的那一端的长度方向间隔设置条状长孔。

4.如权利要求1所述的空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造，其特征在于，在每个抱箍本体的箍部的表面上间隔均匀设置有三条第一插芯杆，每一第一插芯杆与抱箍本体的箍部的表面相垂直。

5.如权利要求1所述的空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造，其特征在于，所述抱箍本体包括呈圆弧形的箍部和分别位于箍部两端且均呈板状的两个紧固部，两抱箍本体相对的两个紧固部通过螺栓来连接固定。

6.如权利要求1所述的空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造，其特征在于，所述吊顶连接耳码为双耳活动铰接件。

7.如权利要求1或6所述的空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造，其特征在于，所述弹簧片与吊顶连接耳码为组合件，并与所述弹簧、第二插芯杆共同组成抗震韧性连接。

8.如权利要求1所述的空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造，其特征在于，所述锁紧件为锁紧螺杆，在所述连接槽孔内设置有螺纹，以使得锁紧螺杆通过螺纹旋接的方式紧固于连接槽孔内。

9.如权利要求1所述的空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造，其特征在于，所示支撑柱为钢结构支撑柱。

10.一种空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造施工方法，所述方法基于权利要求1所述的空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造，其特征在于，包括：测量放线步骤：

1)布设控制点：使用三维激光扫描仪对现场进行数据采集，再将采集数据与设计模型坐标复核，并提取出网架球控制点坐标及网架球节点的基准线坐标，以及对支撑柱逐一编号；

2)采用BIM放样机器人逐个复测支撑柱节点位置,计算吊顶完成面距离球点的垂直距离并标注在支撑柱节点上,作为吊顶施工高程控制点,该点必须考虑钢网架施工过程中的变化及受屋盖荷载影响而产生的下沉量,并考虑网架结构变化移位的因素,特别是出现个别下沉较大的网架球点时,必须适当调整吊顶完成面高程,给吊顶足够调整的空间距离；

构件安装步骤：

先在支撑柱表面上放置防火胶垫，然后将抱箍紧贴在已安装好的防火胶垫上，螺栓连接，紧固安装应必须采用力矩扳手，使其压紧力在设计许可范围内；紧固前调节好第一插芯杆的方向与套管的连接方向一致，然后将套管的一端穿套固定安装在第一插芯杆中；

将第二插芯杆对应地穿插固定于套管中，并将弹簧装配在对应的每一连接槽孔，随后通过紧固件将连接件、弹簧片固定在第二插芯杆中；

将吊顶连接耳码两端的连接部嵌套在第一连接孔和第二连接孔之间然后通过螺栓固定，最后将紧固件拧紧。

说明书

一种空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造及施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及抗震韧性装置，具体涉及一种空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造及方法。

背景技术

[0002] 非结构构件指建筑中结构部分以外的所有构件，是建筑达到其预期功能必不可少的，包括持久性的建筑非结构构件和支撑于建筑结构的附属机电设备，也被很多学者称为
附属结构或二次结构。建筑抗震韧性即建筑在给定水准地震下，维持与快速恢复建筑功能
的能力。

[0003] 建筑结构的抗震研究在最近几十年来，已经形成了完整的体系，并取得了许多工程经验和研究成果，但非结构系统地震安全的重要性却被忽视。直到在最近几年国内外几
次大的地震中，非结构构件在地震中显现的脆弱性及破坏性，才逐渐引起行业对其非的关
注，非结构构件抗震成为新的研究热点。

[0004] 我国机场航站楼、高铁车站、展览馆、体育馆等建设进入了一个高速发展时期，大跨空间结构吊顶越来越多，但空间结构吊顶与结构柱大都没有进行抗震设计，缺乏工程经
验和研究成果，大跨空间结构吊顶与结构柱的的抗震亟待深入研究和高度重视。

发明内容

[0005] 为了解决上述背景技术所存在的至少一技术问题，本发明提供一种种空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造。

[0006] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：

[0007] 一种空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造，包括：

[0008] 支撑柱；

[0009] 抱箍，用于安装在支撑柱中，包括两个对称设置的抱箍本体，在所述抱箍本体的圆弧表面上间隔均匀设置有两条以上的第一插芯杆；

[0010] 套管，其设置的数量和所述第一插芯杆的数量相同，在每一第一插芯杆均穿套安装有该套管；

[0011] 第二插芯杆，其设置的数量和套管相对应，在每一套管的另一端中均穿套安装有该第二插芯杆；在所述第二插芯杆的端面中设置有连接槽孔；

[0012] 弹簧，其装配在每一连接槽孔内；

[0013] 连接件，其设置的数量和第二插芯杆相对应，在所述连接件的两端设置有第一连接孔，中部设置有第一锁紧孔；所述连接件设置在弹簧的前方；

[0014] 弹簧片，其设置的数量和连接件相对应，在所述弹簧片的两端设置有第二连接孔，中部设置有第二锁紧孔；所述弹簧片设置在连接件的前方；

[0015] 吊顶连接耳码，其连接安装在相邻的两连接件之间，所述吊顶连接耳码的两端设置有连接部，连接部嵌套在第一连接孔和第二连接孔之间并通过螺栓固定；

[0016] 锁紧件，其设置的数量和第二插芯杆相对应，所述锁紧螺杆依次穿过第二锁紧孔、第一锁紧孔、弹簧后锁紧固定于连接槽孔中。

[0017] 进一步地，在所述第一插芯杆的长度方向间隔设置有安装孔，所述套管与第一插芯杆相穿套的那一端的长度方向间隔设置条状长孔。

[0018] 进一步地，在所述第二插芯杆的长度方向间隔设置有安装孔，所述套管与第二插芯杆相穿套的那一端的长度方向间隔设置条状长孔。

[0019] 进一步地，在每个抱箍本体的箍部的表面上间隔均匀设置有三条第一插芯杆，每一第一插芯杆与抱箍本体的箍部的表面相垂直。

[0020] 进一步地，所述抱箍本体包括呈圆弧形的箍部和分别位于箍部两端且均呈板状的两个紧固部，两抱箍本体相对的两个紧固部通过螺栓来连接固定。

[0021] 进一步地，所述吊顶连接耳码为双耳活动铰接件。

[0022] 进一步地，所述弹簧片与吊顶连接耳码为组合件，并与所述弹簧、第二插芯杆共同组成抗震韧性连接，使其水平方向有足够的位移响应和变形能力，实现吸收地震位移和自
动复原的抗震韧性功能，最大程度降低地震对吊顶影响。

[0023] 如权利要求1所述的空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造，其特征在于，所述锁紧件为锁紧螺杆，在所述连接槽孔内设置有螺纹，以使得锁紧螺杆通过螺纹旋接的方式
紧固于连接槽孔内。

[0024] 此外，本发明还提供了一种空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造施工方法，该方法基于上述的空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造，包括：

[0025] 测量放线步骤：

[0026] 1)布设控制点：使用三维激光扫描仪对现场进行数据采集，再将采集数据与设计模型坐标复核，并提取出网架球控制点坐标及网架球节点的基准线坐标，以及对支撑柱逐
一编号。

[0027] 2)采用BIM放样机器人逐个复测支撑柱节点位置,计算吊顶完成面距离球点的垂直距离并标注在支撑柱节点上,作为吊顶施工高程控制点,该点必须考虑钢网架施工过程
中的变化及受屋盖荷载影响而产生的下沉量,并考虑网架结构变化移位的因素,特别是出
现个别下沉较大的网架球点时,必须适当调整吊顶完成面高程,给吊顶足够调整的空间距
离；

[0028] 构件安装步骤：

[0029] 先在支撑柱表面上放置防火胶垫，然后将抱箍紧贴在已安装好的防火胶垫上，螺栓连接，紧固安装应必须采用力矩扳手，使其压紧力在设计许可范围内；紧固前调节好第一
插芯杆的方向与套管的连接方向一致，然后将套管的一端穿套固定安装在第一插芯杆中；

[0030] 将第二插芯杆对应地穿插固定于套管中，并将弹簧装配在对应的每一连接槽孔，随后通过紧固件将连接件、弹簧片固定在第二插芯杆中；

[0031] 将吊顶连接耳码两端的连接部嵌套在第一连接孔和第二连接孔之间然后通过螺栓固定，最后将紧固件拧紧。

[0032] 本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

[0033] 目前国内大跨空间结构吊顶大都没有抗震设计，国外虽有学者针对地震对吊顶的研究分析，但都没有针对大跨空间结构吊顶进行系统抗震韧性构造设计，本发明结合我国
《防震减灾规划》及《建设工程抗震管理条例》第744号国务院令要求，有计划、有目的，对大
跨空间结构吊顶关键技术开展攻关，对吊顶抗震韧性构造进行优化提升，创新研发了大跨
空间结构吊顶与中柱抗震韧性构造，相邻的两吊顶单元之间连接耳码的连接点处均有由弹
簧片、第二插芯杆、套管以及第一插芯杆所组成的连接支撑杆进行支撑，在弹簧的弹性作用
力下，为吊顶连接耳码朝支撑柱方向的移动提供缓冲力，同时，由于吊顶连接耳码是安装在
连接件和弹簧片之间的，有一定的弹性位移空间，能有效地解决相邻两吊顶连接耳码之间
的抗震伸缩问题，如此，当发生地震时，其吊顶单元之间会受地震水平作用相互挤压变形，
连接耳码弹簧片和插芯杆内弹簧可有效缓冲单元吊顶之间和吊顶对钢结构柱的地震水平
作用，使其遭遇地震时能维持与快速恢复建筑功能，优化提升了因空间结构吊顶没有进行
抗震设计，在地震时造成巨大人员、财产损失，还导致航站楼运营中断，影响救灾行动问题。
形成可满足吸收地震位移和自动复原的抗震韧性功能的抗震韧性吊顶新技术，填补了大跨
空间结构吊顶抗震韧性构造研究的空白，具有十分重要的意义。

附图说明

[0034] 图1为发明实施例提供的空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造的结构示意图；

[0035] 图2为半个抱箍部分的结构示意图；

[0036] 图中：1、抱箍；11、抱箍本体；110、箍部；111、紧固部；12、第一插芯杆；2、套管；21、条形长孔；3、第二插芯杆；4、弹簧；5、连接件；51、第一连接孔；6、弹簧片；61、第二连接孔；7、
吊顶连接耳码；71、连接部；8、锁紧螺杆；9、支撑柱。

具体实施方式

[0037] 实施例：

[0038] 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”、“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，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。
对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。下面
结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

[0039] 参阅图1‑2所示，本实施例提供的空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造主要包括支撑柱9，该支撑柱9是整个空间结构吊顶的支撑件。在该支撑柱9上安装有抱箍1，抱箍
1，该抱箍1包括两个对称设置的抱箍本体11，每个抱箍本体11均包括呈圆弧形的箍部110和
分别位于箍部110两端且均呈板状的两个紧固部111，相对的两个紧固部111通过螺栓相固
定，以实现将抱箍1安装固定在支撑柱上，此外，通过调整螺栓的紧固长度可以使得整个抱
箍1能够适应更多不同直径大小的支撑柱。

[0040] 在每个抱箍本体11的箍部的表面上间隔均匀设置有两条以上的第一插芯杆12，具体到本实施例中，在每个抱箍本体11的箍部110的表面上间隔均匀设置有三条第一插芯杆
12；当然，该第一插芯杆12数量的设置可以根据空间结构吊顶的面积大小来定，若空间结构
吊顶的面积越大，其设置的数量也就越多。每一第一插芯杆12都是与箍部110的表面相垂直
的，如此，第一插芯杆12所受到的力将会分散于半圆形的抱箍本体11中；而在每一第一插芯
杆12上均穿套有套管2，在每一套管2的另一端中均穿套有第二插芯杆3，第二插芯杆3与套
管2相穿插的那一端为实心，另一端的端面则设置设置有连接槽孔，连接槽孔内壁设置有螺
纹，并在每一连接槽孔内均放置有弹簧4。

[0041] 在每一第二插芯杆3的前方均设置有连接件5，该连接件5为双耳挂件，其两端设置均有第一连接孔51，中部设置有第一锁紧孔；在每一连接件5的前方均设置有弹簧片6，在该
弹簧片6的两端设置有第二连接孔61，中部设置有第二锁紧孔，以和第一连接51孔和第二锁
紧孔相对应。

[0042] 如图1所示，在相邻的两的两连接件5之间连接安装有吊顶连接耳码7，当所有的吊顶连接耳码7安装完成后呈正六边形状；当然，如果第一插芯杆12、套管2以及第二插芯杆3
所组成的连接支撑杆其长度越长，那么吊顶连接耳码7所围闭形成的正六边形吊顶框架的
面积也就越大，也就是说，通过更换不同长度的套管2可以形成不同面积大小的空间结构吊
顶，而通过在抱箍本体11上设置有不同数量的第一插芯杆12则可以形成不同的正多边形形
状。

[0043] 具体地，该吊顶连接耳码7的两端设置有连接部71，连接部71嵌套在第一连接孔51和第二连接孔61之间并通过螺栓固定；当吊顶连接耳码7安装完成后，再将锁紧螺杆8穿过
第二锁紧孔、第一锁紧孔、弹簧4，最后将锁紧螺杆8拧紧于连接槽孔中，从而将吊顶连接耳
码7、连接件5以及弹簧片4锁紧，也就是说，该弹簧4是穿套在锁紧螺杆8上的，如此，通过锁
紧螺杆8在连接槽孔的安装深度，从而可以调整弹簧4的受压程度，进而可以调整弹簧的弹
性变形范围，以适应不同的受力大小。

[0044] 在本实施例中，由于吊顶连接耳码在抱箍上是呈正六边形的框架，当发生地震时，其受力均衡，相邻的两吊顶连接耳码之间的连接点处均有由弹簧、第二插芯杆、套管以及第
一插芯杆所组成的连接支撑杆进行支撑，在弹簧的弹性作用力下，为吊顶连接耳码朝支撑
柱方向的移动提供缓冲力，同时，由于是采用抱箍与支撑柱相连接安装的方式，发生震动
时，抱箍可以分散力，从而可以保护支撑柱，防止结构二次伤害。此外，由于吊顶连接耳码是
安装在连接件和弹簧片之间的，有一定的弹性位移空间，能有效地解决相邻两吊顶连接耳
码之间的抗震伸缩问题，如此，弹簧和弹簧片的协同作用下，使得整个空间结构吊顶具有良
好的抗震性能，有效地保证整个空间结构吊顶的安全性；而且空间结构吊顶的大小便于调
整。该弹簧片与吊顶连接耳码为组合件，并与该弹簧、第二插芯杆共同组成抗震韧性连接。
使其水平方向有足够的位移响应和变形能力，实现吸收地震位移和自动复原的抗震韧性功
能，最大程度降低地震对吊顶影响。

[0045] 优选地，在该第一插芯杆12的长度方向间隔设置有安装孔121，该套管2与第一插芯杆相穿套的那一端的长度方向间隔设置条状长孔21。也就是说，孔的长度距离即是调整
套管2的安装长度的距离，从而可以满足不同的安装需求。同理，在该第二插芯杆的长度方
向间隔设置有安装孔，该套管2与第二插芯杆3相穿套的那一端的长度方向间隔设置条状长
孔21。

[0046] 具体地，上述的支撑柱9为钢结构支撑柱，该套管2为矩形套管。

[0047] 相应地，本实施例还提供了一种空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造施工方法，该方法基于上述的空间结构吊顶与结构柱抗震韧性连接构造，包括如下步骤：

[0048] 测量放线步骤：

[0049] 1)布设控制点：使用三维激光扫描仪对现场进行数据采集，再将采集数据与设计模型坐标复核，并提取出网架球控制点坐标及网架球节点的基准线坐标，以及对支撑柱逐
一编号。

[0050] 2)采用BIM放样机器人逐个复测支撑柱节点位置,计算吊顶完成面距离球点的垂直距离并标注在支撑柱节点上,作为吊顶施工高程控制点,该点必须考虑钢网架施工过程
中的变化及受屋盖荷载影响而产生的下沉量,并考虑网架结构变化移位的因素,特别是出
现个别下沉较大的网架球点时,必须适当调整吊顶完成面高程,给吊顶足够调整的空间距
离。

[0051] 如此，通过上述步骤可以保证空间结构吊顶装配的安全性以及精准性。

[0052] 构件安装步骤：

[0053] 先在支撑柱表面上放置防火胶垫，然后将抱箍紧贴在已安装好的防火胶垫上，螺栓连接，紧固安装应必须采用力矩扳手，使其压紧力在设计许可范围内；紧固前调节好第一
插芯杆的方向与套管的连接方向一致，然后将套管的一端穿套固定安装在第一插芯杆中；

[0054] 将第二插芯杆对应地穿插固定于套管中，并将弹簧装配在对应的每一连接槽孔，随后通过紧固件将连接件、弹簧片固定在第二插芯杆中；

[0055] 将吊顶连接耳码两端的连接部嵌套在第一连接孔和第二连接孔之间然后通过螺栓固定，最后将紧固件拧紧。

[0056] 也就是说，整个构件的安装步骤都是无焊接的，绿色环保，不会对环境产生任何的污染，而且大部分零部件都是通过螺栓的安装方式，安全可靠、装配便捷，而且可以便于调
整。

[0057] 上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡
是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。