专利名称：建筑用带弹簧的万向铰支座及其安装方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑用活动铰支座及其安装方法。
背景技术：
大跨度空间钢结构在国内外得到了广泛的应用，尤其近几十年来，世界上建造了成千上万的采用大跨度空间结构的大型体育馆、航站楼、会议中心和展厅等。大跨度空间钢结构由两类基本要素组成①承受荷载的空间结构本身；②将空间结构承受的荷载传至下部支承结构的支座节点。当大跨度屋顶结构的平面内刚度较大且其下部支承结构的刚度也较大时，如果两者之间的支座节点不合适，会在屋顶结构内产生非常大的温度应力，甚至会成为屋顶结构和下部支承结构设计的控制因素，给屋顶结构及其支承结构带来不利影响。解决这一问题的方法有两种第一种为采用滑动支座释放温度应力，此支座形式无法同时满足支座节点转动的要求；第二种为采用弹簧支座减小温度应力。目前常用到弹簧支座的形式为在抗震球铰支座箱体内设板簧，由各部件转动和平动的复合运动实现支座转动， 由板簧提供支座弹性刚度。其缺点在于箱体占用建筑空间较大，箱体内设板簧支座的铰接转动点与滑动面无法定在同一高度，支座本身存在水平剪力问题，支座本身受力不合理，影响其使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种建筑用带弹簧的万向铰支座及其安装方法，要解决现有的释放温度应力的钢结构节点支座体积大，制作结构本身存在水平剪力，使用寿命短的问题。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种建筑用带弹簧的万向铰支座，包括底座和转动滑移机构，所述底座由底板和两块支撑耳板组成，所述支撑耳板并列焊接在底板上，所述转动滑移机构包括向心关节轴承、连接耳板和销轴，所述心关节轴承套在销轴中央，并通过套在销轴两端的滑移轴套固定，所述连接耳板套在向心关节轴承上，并通过轴承封板封闭，以上组合件穿过支撑耳板的耳孔，架在两块支撑耳板上，所述支撑耳板的耳孔内壁涂有滑移材料，与销轴两端的滑移轴套之间形成摩擦副，所述带滑移轴套的销轴上套有蝶形弹簧，蝶形弹簧的一端顶在支撑耳板上，另一端与安装在滑移轴套外端的端盖板连接。所述底板为矩形钢板或圆形钢板。所述滑移轴套与销轴之间为温度过盈联接。所述滑移轴套与端盖板之间为螺纹连接。所述滑移材料为铜基烧结石墨或聚四氟乙烯。所述的建筑用带弹簧的万向铰支座的安装方法，步骤如下
步骤一，按照设计尺寸分别制作连接耳板、一对支撑耳板、底板、蝶形弹簧、端盖板、销轴、滑移轴套、轴承封板和向心关节轴承；步骤二，将销轴穿入向心关节轴承内，并使向心关节轴承处于销轴的中央； 步骤三，通过过盈联接将滑移轴套套在向心关节轴承两侧的销轴上，固定向心关节轴
承；
步骤四，将向心关节轴承和销轴组合件，穿入连接耳板的孔内，并使连接耳板套在向心关节轴承上，然后通过轴承封板进行封闭；
步骤五，在两个支撑耳板的孔内壁涂一圈润滑材料，并将以上组合件分别穿入两块支撑耳板，并将两块支撑耳板的底面与底板焊接；
步骤六，滑移轴套两端分别依次穿入被预压的蝶形弹簧和端盖板，并将端盖板与滑移轴套拧紧。步骤七，释放蝶形弹簧上施加的预压力。所述步骤六中，蝶形弹簧的一端顶在支撑耳板上，另一端顶在端盖板上，其与滑移轴套完全不接触。与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果
1.该支座节点能采用向心关节轴承满足了万向铰接的构造要求，同时采用蝶形弹簧能有效的释放大跨度屋顶钢结构的温度应力，减小大跨度屋顶钢结构的地震响应。2.通过在支撑耳板的孔内涂铜基烧结石墨自润滑材料，实现了滑移轴套与铜基烧结石墨自润滑材料之间的低摩阻滑动，形成摩擦副。由于摩擦副的存在，大跨度屋顶钢结构沿销轴长向可以滑动。减小大跨度屋顶钢结构的水平向地震响应。3.通过在端盖板和支撑耳板之间设置蝶形弹簧，限制了中大跨度屋顶钢结构沿销轴长向的滑动幅度，同时为该方向的滑动提供一定的弹簧刚度，减小了温度作用下的应力。4.本发明结构简单，材料来源广泛，所用构件均为标准件，制造精度高，同时本支座节点由于可实现万向铰接，适用范围广。本发明可广泛应用于建筑上的铰支座连接，尤其适用于屋顶结构和下部支承结构的铰接连接。
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。图1是本发明的结构示意图。图2是图1分解图。图3是本发明安装步骤二。图4是本发明安装步骤三。图5是步骤三连接完成示意图。图6是本发明安装步骤四。图7是步骤四完成示意图。图8是本发明安装步骤五。图9是步骤五完成示意图。图10是本发明安装步骤六。图11是步骤六完成示意图。附图标记1 一连接耳板、2 —支撑耳板、3 —底板、4 一蝶形弹簧、5 —端盖板、6 —销轴、7 —滑移轴套、8 —轴承封板、9 一润滑圈、10 —向心关节轴承。
具体实施例方式
实施例参见图1 图2所示，一种建筑用带弹簧的万向铰支座，包括底座和转动滑移机构，所述底座由底板3和两块支撑耳板2组成，所述支撑耳板2并列焊接在底板3上，所述转动滑移机构包括向心关节轴承10、连接耳板1和销轴6，所述心关节轴承10套在销轴6 中央，并通过套在销轴两端的滑移轴套7固定，所述连接耳板1套在向心关节轴承10上，并通过轴承封板8封闭，以上组合件穿过支撑耳板2的耳孔，架在两块支撑耳板2上，所述支撑耳板2的耳孔内壁涂有滑移材料9，与销轴6两端的滑移轴套7之间形成摩擦副，所述带滑移轴套7的销轴6上套有蝶形弹簧4，蝶形弹簧4的一端顶在支撑耳板2上，另一端与安装在滑移轴套7外端的端盖板5连接。所述底板3为矩形钢板或圆形钢板。所述滑移轴套7与销轴6之间为温度过盈联接。所述滑移轴套7与端盖板5之间为螺纹连接。所述滑移材料9为铜基烧结石墨或聚四氟乙烯。所述的建筑用带弹簧的万向铰支座的安装方法，参见图3 图11，步骤如下 步骤一，按照设计尺寸分别制作连接耳板1、一对支撑耳板2、底板3、蝶形弹簧4、端盖
板5、销轴6、滑移轴套7、轴承封板8和向心关节轴承10 ；
步骤二，将销轴6穿入向心关节轴承10内，并使向心关节轴承10处于销轴6的中央； 步骤三，通过过盈联接将滑移轴套7套在向心关节轴承10两侧的销轴6上，固定向心关节轴承10 ；
步骤四，将向心关节轴承10和销轴6组合件，穿入连接耳板1的孔内，并使连接耳板1 套在向心关节轴承10上，然后通过轴承封板8进行封闭；
步骤五，在两个支撑耳板2的孔内壁涂一圈润滑剂形成润滑材料9，并将以上组合件分别穿入两块支撑耳板2，并将两块支撑耳板2的底面与底板3焊接；
步骤六，滑移轴套7两端分别依次穿入被预压的蝶形弹簧4和端盖板5，并将端盖板5 与滑移轴套7拧紧。步骤七，释放蝶形弹簧4上施加的预压力。所述步骤六中，蝶形弹簧4的一端顶在支撑耳板2上，另一端顶在端盖板5上，其与滑移轴套7完全不接触。
权利要求
1.一种建筑用带弹簧的万向铰支座，包括底座和转动滑移机构，其特征在于所述底座由底板C3)和两块支撑耳板( 组成，所述支撑耳板( 并列焊接在底板C3)上，所述转动滑移机构包括向心关节轴承(10)、连接耳板(1)和销轴(6)，所述心关节轴承(10)套在销轴(6)中央，并通过套在销轴两端的滑移轴套(7)固定，所述连接耳板(1)套在向心关节轴承(10)上，并通过轴承封板(8)封闭，以上组合件穿过支撑耳板( 的耳孔，架在两块支撑耳板( 上，所述支撑耳板O)的耳孔内壁涂有滑移材料(9)，与销轴(6)两端的滑移轴套(7)之间形成摩擦副，所述带滑移轴套(7)的销轴(6)上套有蝶形弹簧，蝶形弹簧的一端顶在支撑耳板( 上，另一端与安装在滑移轴套(7)外端的端盖板( 连接。
2.根据权利要求1所述的建筑用带弹簧的万向铰支座，其特征在于所述底板(3)为矩形钢板或圆形钢板。
3.根据权利要求1所述的建筑用带弹簧的万向铰支座，其特征在于所述滑移轴套(7) 与销轴(6)之间为温度过盈联接。
4.根据权利要求1所述的建筑用带弹簧的万向铰支座，其特征在于所述滑移轴套(7) 与端盖板( 之间为螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的建筑用带弹簧的万向铰支座，其特征在于所述滑移材料(9) 为铜基烧结石墨或聚四氟乙烯。
6.根据权利要求1 5任意一项所述的建筑用带弹簧的万向铰支座的安装方法，其特征在于步骤如下步骤一，按照设计尺寸分别制作连接耳板(1)、一对支撑耳板O)、底板(3)、蝶形弹簧 (4)、端盖板(5)、销轴(6)、滑移轴套(7)、轴承封板(8)和向心关节轴承(10)；步骤二，将销轴(6)穿入向心关节轴承(10)内，并使向心关节轴承(10)处于销轴(6) 的中央；步骤三，通过过盈联接将滑移轴套(7)套在向心关节轴承(10)两侧的销轴(6)上，固定向心关节轴承(10)；步骤四，将向心关节轴承(10)和销轴(6)组合件，穿入连接耳板(1)的孔内，并使连接耳板(1)套在向心关节轴承(10)上，然后通过轴承封板(8)进行封闭；步骤五，在两个支撑耳板O)的孔内壁涂一圈滑移材料(9)，并将以上组合件分别穿入两块支撑耳板O)，并将两块支撑耳板O)的底面与底板C3)焊接；步骤六，滑移轴套(7)两端分别依次穿入被预压的蝶形弹簧(4)和端盖板(5)，并将端盖板(5)与滑移轴套(7)拧紧；步骤七，释放蝶形弹簧(4)上施加的预压力。
7.根据权利要求6所述的建筑用带弹簧的万向铰支座的安装方法，其特征在于所述步骤六中，蝶形弹簧(4)的一端顶在支撑耳板( 上，另一端顶在端盖板( 上，其与滑移轴套(7)完全不接触。
全文摘要
本发明涉及一种建筑用带弹簧的万向铰支座及其安装方法，通过在传统的滑移支座和弹簧支座基础上，加装向心关节轴承和蝶形弹簧，实现了万向铰接的构造要求，同时采用蝶形弹簧能有效的释放大跨度屋顶钢结构的温度应力，减小大跨度屋顶钢结构的地震响应。具有结构简单，连接精度高，易于控制，适用范围广等优点，可广泛应用于建筑上的铰支座连接，尤其适用于屋顶结构和下部支承结构的铰接连接。
文档编号E04G21/14GK102518207SQ20111039898
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者张琳, 朱忠义, 王哲, 秦凯 申请人:北京市建筑设计研究院