一种应用于高层装配式建筑的钢结构支撑系统的制作方法

本发明涉及钢结构施工技术领域，更具体地说，涉及一种应用于高层装配式建筑的钢结构支撑系统。

背景技术：

随着我国建筑业的发展，土地作为不可再生的稀缺资源弥足珍贵，因此越来越多的高层建筑应运而生，装配式建筑是采用工厂批量化生产，现场直接吊装、拼接并安装的建筑技术，随着现代工业技术的发展，建造房屋可以像机器生产那样，成批成套地制造。只要把预制好的房屋构件，运到工地装配起来就成了，因其有缩短建造现场施工周期、降低现场的用工数量、减少建筑垃圾等优点，越来越被人们认可和接受，在房屋需要越来越多的同时对建筑钢结构的要求也越来越高。

钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。结构主要由型钢和钢板等制成的梁钢、钢柱、钢桁架等构件组成，并采用硅烷化、纯锰磷化、水洗烘干、镀锌等除锈防锈工艺。各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。因其自重较轻，且施工简便，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。

在高层建筑施工过程中，通常选用钢结构支撑梁承担主要载荷，但是现有的钢结构支撑系统结构过于简单，结构主要由型钢和钢板等制成的梁钢、钢柱、钢桁架等构件组成，然后大多采用螺栓和焊接的形式进行安装，虽然稳定性尚佳，但是十分不利于载荷的传递和缓冲抵消，随着支撑寿命的推移和高层装配式建筑的施工进程走高，载荷在逐渐提升的前提下支撑系统的承压能力却在变弱，因此具有一定的安全隐患，需要不定期的加固和维修，就在这样的矛盾下限制了高层装配式建筑的发展。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种应用于高层装配式建筑的钢结构支撑系统，它可以通过稳定环的环面受力特性，来分担横梁传递来的载荷，将载荷通过传力网和环形加强筋均匀分散至整个稳定环上，并利用耗能介质进行能量的消耗，辅以磁性补强球之间的磁力循环，一方面可以通过磁力来抵消稳定环向磁性补强球传递来的载荷，另一方面起到加强耗能介质中磁性微粒的阻尼作用，承压弹簧在对稳定换支撑的同时提供进一步缓冲耗能的作用，提高整个支撑系统的受力稳定性，同时始终对横梁传来的载荷进行引导分散、缓冲抵消，进而显著提高横梁的承压能力，为高层装配式建筑的发展打下坚实基础。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种应用于高层装配式建筑的钢结构支撑系统，包括横梁，所述横梁下侧设有相匹配的底梁，所述横梁和底梁之间通过螺栓固定连接有一对支撑柱，所述横梁和底梁之间设有稳定环，所述稳定环外环面上固定连接有外环传力网，所述稳定环内环面上固定连接有内环传力网，所述横梁和底梁与稳定环之间均固定连接有传力板，所述稳定环内端开凿有传力腔，所述传力腔内壁固定连接有若干均匀分布的磁性补强球，两两相邻的所述磁性补强球之间固定连接有弧形连接杆，所述传力腔内还填充有耗能液，所述稳定环内侧设有若干承压双向弹簧，所述承压双向弹簧两端均与内环传力网之间焊接，可以通过稳定环的环面受力特性，来分担横梁传递来的载荷，将载荷通过传力网和环形加强筋均匀分散至整个稳定环上，并利用耗能介质进行能量的消耗，辅以磁性补强球之间的磁力循环，一方面可以通过磁力来抵消稳定环向磁性补强球传递来的载荷，另一方面起到加强耗能介质中磁性微粒的阻尼作用，承压弹簧在对稳定换支撑的同时提供进一步缓冲耗能的作用，提高整个支撑系统的受力稳定性，同时始终对横梁传来的载荷进行引导分散、缓冲抵消，进而显著提高横梁的承压能力，为高层装配式建筑的发展打下坚实基础。

进一步的，所述传力板远离稳定环一端固定连接有平面传力网，所述平面传力网靠近稳定环一端固定连接有若干传力杆，所述传力杆贯穿传力板并与外环传力网焊接，平面传力网用于将横梁传递来的荷载均匀分散到传力板内部，并通过传力杆以向稳定环倾斜的方向将力传递到稳定环，且相对称的传力杆之间的水平分力相互抵消。

进一步的，所述传力杆由两侧向中心分布时倾斜角度逐渐变小，且传力杆的倾斜角度始终保持垂直于稳定环的外环面，所述传力杆的直径为3-5cm，可以始终将载荷传递至稳定环上进行分散抵消。

进一步的，所述磁性补强球外端喷涂有陶瓷涂层，所述陶瓷涂层外表面固定连接有若干均匀分布的弹性软杆，所述弹性软杆的长度为2-5mm，直径为1-3mm，陶瓷涂层起到保护磁性补强球的作用，同时为弹性软杆提供空间，弹性软杆依靠自身弹力一方面提高对耗能液的阻尼效果，进而对传递来的载荷进行缓冲抵消，另一方面也可以增大耗能液与陶瓷涂层之间的接触面积，提高势能对内能的转化率。

进一步的，所述外环传力网和内环传力网均通过若干焊接片与稳定环焊接，且每平米分布有10-16个焊接片，一方面可以提高外环传力网和内环传力网与稳定环之间的连接强度，另一方面利用焊接片可以更好的均匀传递外环传力网和内环传力网上的力。

进一步的，所述稳定环左右两端均与支撑柱之间固定连接有空气弹簧，所述空气弹簧上下两侧均设有限位槽钢，且限位槽钢与支撑柱之间固定连接，采用柔性固定的方式，减少稳定环在传递载荷过程中对支撑柱的影响，同时利用一对限位槽钢对空气弹簧进行限位，避免其发生非工作向形变的同时，承受一部分竖直方向上的载荷。

进一步的，所述耗能液以重量份数计包括55-65份乙二醇、35-40份丙二醇、8-12份三乙醇胺和20-35份磁性微球，所述磁性微球通过fe2o3粉末球化得到，具有优异的阻尼效果，进而达到更为优秀的耗能效果，可以对稳定环传递来的载荷进行抵消，同时腐蚀性较小。

进一步的，所述稳定环内端还固定连接有若干外环形加强筋和内环形加强筋，所述外环形加强筋与内环形加强筋数量一致，且均为5-8个，所述外环形加强筋的直径大于内环形加强筋，外环形加强筋和内环形加强筋一方面起到对稳定环的加强作用，使其不易在重载荷下发生形变，另一方面起到分散传递荷载的作用，可以将单一方向或者单一受力点上的荷载借由外环形加强筋和内环形加强筋均匀传递至整个稳定环上，构成受力循环，分散承担荷载的同时也可以抵消部分荷载。

进一步的，所述磁性补强球采用高度磁性稀土磁铁材质制成，所述磁性补强球的直径为20-40cm，两两相邻的所述磁性补强球之间磁性相同，磁性补强球的具有强磁性，进而获得两两磁性补强球之间的磁斥力，利用相互之间的磁斥力来抵消部分稳定环传递来的载荷，同时耗能液内的磁性微球移动时需要克服磁性补强球的磁场力，相互配合实现增强耗能液的阻尼耗能效果。

进一步的，所述承压双向弹簧外端包裹有复合橡胶层，所述稳定环、外环传力网和内环传力网外端均涂覆有纳米防锈涂层，所述纳米防锈涂层内端填充有耐磨钢珠，所述纳米防锈涂层的厚度和耐磨钢珠的直径比为1:0.6-0.8，且耐磨钢珠均伸出纳米防锈涂层，保护支撑系统，降低外界环境对支撑系统的不利影响，赋予稳定环、外环传力网和内环传力网一定的抗腐蚀性和耐磨性，在复杂环境下也具有长久的支撑寿命。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以通过稳定环的环面受力特性，来分担横梁传递来的载荷，将载荷通过传力网和环形加强筋均匀分散至整个稳定环上，并利用耗能介质进行能量的消耗，辅以磁性补强球之间的磁力循环，一方面可以通过磁力来抵消稳定环向磁性补强球传递来的载荷，另一方面起到加强耗能介质中磁性微粒的阻尼作用，承压弹簧在对稳定换支撑的同时提供进一步缓冲耗能的作用，提高整个支撑系统的受力稳定性，同时始终对横梁传来的载荷进行引导分散、缓冲抵消，进而显著提高横梁的承压能力，为高层装配式建筑的发展打下坚实基础。

(2)传力板远离稳定环一端固定连接有平面传力网，平面传力网靠近稳定环一端固定连接有若干传力杆，传力杆贯穿传力板并与外环传力网焊接，平面传力网用于将横梁传递来的荷载均匀分散到传力板内部，并通过传力杆以向稳定环倾斜的方向将力传递到稳定环，且相对称的传力杆之间的水平分力相互抵消。

(3)传力杆由两侧向中心分布时倾斜角度逐渐变小，且传力杆的倾斜角度始终保持垂直于稳定环的外环面，传力杆的直径为3-5cm，可以始终将载荷传递至稳定环上进行分散抵消。

(4)磁性补强球外端喷涂有陶瓷涂层，陶瓷涂层外表面固定连接有若干均匀分布的弹性软杆，弹性软杆的长度为2-5mm，直径为1-3mm，陶瓷涂层起到保护磁性补强球的作用，同时为弹性软杆提供空间，弹性软杆依靠自身弹力一方面提高对耗能液的阻尼效果，进而对传递来的载荷进行缓冲抵消，另一方面也可以增大耗能液与陶瓷涂层之间的接触面积，提高势能对内能的转化率。

(5)外环传力网和内环传力网均通过若干焊接片与稳定环焊接，且每平米分布有10-16个焊接片，一方面可以提高外环传力网和内环传力网与稳定环之间的连接强度，另一方面利用焊接片可以更好的均匀传递外环传力网和内环传力网上的力。

(6)稳定环左右两端均与支撑柱之间固定连接有空气弹簧，空气弹簧上下两侧均设有限位槽钢，且限位槽钢与支撑柱之间固定连接，采用柔性固定的方式，减少稳定环在传递载荷过程中对支撑柱的影响，同时利用一对限位槽钢对空气弹簧进行限位，避免其发生非工作向形变的同时，承受一部分竖直方向上的载荷。

(7)耗能液以重量份数计包括55-65份乙二醇、35-40份丙二醇、8-12份三乙醇胺和20-35份磁性微球，磁性微球通过fe2o3粉末球化得到，具有优异的阻尼效果，进而达到更为优秀的耗能效果，可以对稳定环传递来的载荷进行抵消，同时腐蚀性较小。

(8)稳定环内端还固定连接有若干外环形加强筋和内环形加强筋，外环形加强筋与内环形加强筋数量一致，且均为5-8个，外环形加强筋的直径大于内环形加强筋，外环形加强筋和内环形加强筋一方面起到对稳定环的加强作用，使其不易在重载荷下发生形变，另一方面起到分散传递荷载的作用，可以将单一方向或者单一受力点上的荷载借由外环形加强筋和内环形加强筋均匀传递至整个稳定环上，构成受力循环，分散承担荷载的同时也可以抵消部分荷载。

(9)磁性补强球采用高度磁性稀土磁铁材质制成，磁性补强球的直径为20-40cm，两两相邻的磁性补强球之间磁性相同，磁性补强球的具有强磁性，进而获得两两磁性补强球之间的磁斥力，利用相互之间的磁斥力来抵消部分稳定环传递来的载荷，同时耗能液内的磁性微球移动时需要克服磁性补强球的磁场力，相互配合实现增强耗能液的阻尼耗能效果。

(10)承压双向弹簧外端包裹有复合橡胶层，稳定环、外环传力网和内环传力网外端均涂覆有纳米防锈涂层，纳米防锈涂层内端填充有耐磨钢珠，纳米防锈涂层的厚度和耐磨钢珠的直径比为1:0.6-0.8，且耐磨钢珠均伸出纳米防锈涂层，保护支撑系统，降低外界环境对支撑系统的不利影响，赋予稳定环、外环传力网和内环传力网一定的抗腐蚀性和耐磨性，在复杂环境下也具有长久的支撑寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中a处的结构示意图；

图3为本发明稳定环部分的结构示意图；

图4为本发明外环传力网部分的结构示意图；

图5为本发明磁性补强球部分的结构示意图；

图6为本发明外环形加强筋和内环形加强筋的结构示意图。

图中标号说明：

1横梁、2底梁、3支撑柱、4稳定环、5弹性软杆、6传力板、7传力杆、8平面传力网、9空气弹簧、10限位槽钢、11承压双向弹簧、12外环传力网、13内环传力网、14磁性补强球、15陶瓷涂层、16弧形连接杆、17耗能液、18焊接片、19外环形加强筋、20内环形加强筋。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅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“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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”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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种应用于高层装配式建筑的钢结构支撑系统，包括横梁1，横梁1下侧设有相匹配的底梁2，横梁1和底梁2之间通过螺栓固定连接有一对支撑柱3，横梁1和底梁2之间设有稳定环4，通过稳定环4的环面受力特性，来分担横梁1传递来的载荷，稳定环4左右两端均与支撑柱3之间固定连接有空气弹簧9，空气弹簧9上下两侧均设有限位槽钢10，且限位槽钢10与支撑柱3之间固定连接，采用柔性固定的方式，减少稳定环4在传递载荷过程中对支撑柱3的影响，同时利用一对限位槽钢10对空气弹簧9进行限位，避免其发生非工作向形变的同时，承受一部分竖直方向上的载荷。

请参阅图2，稳定环4外环面上固定连接有外环传力网12，稳定环4内环面上固定连接有内环传力网13，外环传力网12和内环传力网13均起到分散载荷的作用，同时保护稳定环4不易在重载荷下发生形变，请继续参阅图1，横梁1和底梁2与稳定环4之间均固定连接有传力板6，传力板6远离稳定环4一端固定连接有平面传力网8，平面传力网8靠近稳定环4一端固定连接有若干传力杆7，传力杆7贯穿传力板6并与外环传力网12焊接，稳定环4、传力板6、传力杆7、平面传力网8、外环传力网12和内环传力网13均采用不锈钢材质，平面传力网8用于将横梁1传递来的荷载均匀分散到传力板6内部，并通过传力杆7以向稳定环4倾斜的方向将力传递到稳定环4，且相对称的传力杆7之间的水平分力相互抵消，传力杆7由两侧向中心分布时倾斜角度逐渐变小，且传力杆7的倾斜角度始终保持垂直于稳定环4的外环面，传力杆7的直径为5cm，可以始终将载荷传递至稳定环4上进行分散抵消，起到传递载荷的作用，传力板6为梯形且端面与稳定环4相匹配，稳定环4内端开凿有传力腔，传力腔用来缓冲消耗传递来的载荷，传力腔内壁固定连接有若干均匀分布的磁性补强球14，磁性补强球14起到稳定传力腔的作用，同时分担部分载荷，磁性补强球14采用高度磁性稀土磁铁材质制成，磁性补强球14的直径为20cm，两两相邻的磁性补强球14之间磁性相同，磁性补强球14的具有强磁性，进而获得两两磁性补强球14之间的磁斥力，利用相互之间的磁斥力来抵消部分稳定环4传递来的载荷，同时耗能液17内的磁性微球移动时需要克服磁性补强球14的磁场力，相互配合实现增强耗能液17的阻尼耗能效果，两两相邻的磁性补强球14之间固定连接有弧形连接杆16，一方面起到分担载荷的作用，另一方面将磁性补强球14连接成为一个受力整体，方便载荷的分散和抵消，传力腔内还填充有耗能液17，利用自身的阻尼效果达到耗能减载的目的，耗能液17以重量份数计包括55份乙二醇、35份丙二醇、8份三乙醇胺和20份磁性微球，磁性微球通过fe2o3粉末球化得到，具有优异的阻尼效果，进而达到更为优秀的耗能效果，可以对稳定环4传递来的载荷进行抵消，同时腐蚀性较小。

请参阅图3，稳定环4内侧设有若干承压双向弹簧11，承压双向弹簧11利用自身高弹力实现缓冲载荷的同时起到对稳定环4的支撑作用，一端受到稳定环4的荷载后减弱并从另一端重新传递给稳定环4，承压双向弹簧11两端均与内环传力网13之间焊接，承压双向弹簧11外端包裹有复合橡胶层，稳定环4、外环传力网12和内环传力网13外端均涂覆有纳米防锈涂层，纳米防锈涂层内端填充有耐磨钢珠，纳米防锈涂层的厚度和耐磨钢珠的直径比为1:0.8，且耐磨钢珠均伸出纳米防锈涂层，保护支撑系统，降低外界环境对支撑系统的不利影响，赋予稳定环4、外环传力网12和内环传力网13一定的抗腐蚀性和耐磨性，在复杂环境下也具有长久的支撑寿命。

请参阅图5，磁性补强球14外端喷涂有陶瓷涂层15，陶瓷涂层15外表面固定连接有若干均匀分布的弹性软杆5，弹性软杆5的长度为5mm，直径为2mm，陶瓷涂层15起到保护磁性补强球14的作用，同时为弹性软杆5提供空间，弹性软杆5依靠自身弹力一方面提高对耗能液17的阻尼效果，进而对传递来的载荷进行缓冲抵消，另一方面也可以增大耗能液17与陶瓷涂层15之间的接触面积，提高势能对内能的转化率。

请参阅图4，外环传力网12和内环传力网13均通过若干焊接片18与稳定环4焊接，且每平米分布有10个焊接片18，一方面可以提高外环传力网12和内环传力网13与稳定环4之间的连接强度，另一方面利用焊接片18可以更好的均匀传递外环传力网12和内环传力网13上的力。

请参阅图6，稳定环4内端还固定连接有若干外环形加强筋19和内环形加强筋20，外环形加强筋19与内环形加强筋20数量一致，且均为5-8个，外环形加强筋19的直径大于内环形加强筋20，外环形加强筋19和内环形加强筋20一方面起到对稳定环4的加强作用，使其不易在重载荷下发生形变，另一方面起到分散传递荷载的作用，可以将单一方向或者单一受力点上的荷载借由外环形加强筋19和内环形加强筋20均匀传递至整个稳定环4上，构成受力循环，分散承担荷载的同时也可以抵消部分荷载。

本发明可以实现通过稳定环4的环面受力特性，来分担横梁1传递来的载荷，将载荷通过传力网和环形加强筋均匀分散至整个稳定环上，并利用耗能介质进行能量的消耗，辅以磁性补强球14之间的磁力循环，一方面可以通过磁力来抵消稳定环4向磁性补强球传递来的载荷，另一方面起到加强耗能介质中磁性微粒的阻尼作用，承压弹簧在对稳定换支撑的同时提供进一步缓冲耗能的作用，提高整个支撑系统的受力稳定性，同时始终对横梁1传来的载荷进行引导分散、缓冲抵消，进而显著提高横梁1的承压能力，为高层装配式建筑的发展打下坚实基础。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。