一种中央斗屏减震平台

1.本发明涉及一种中央斗屏减震平台，属于大跨空间振动控制技术领域。


背景技术：

2.斗屏是柔性悬挂于体育馆屋盖结构中央的大型显示设备，因形似漏斗而被称为“斗屏”。近年来，随着体育赛事和娱乐演艺等活动的发展，斗屏应用数量迅速增加。为了追求更好的显示效果，斗屏向着显示面积大型化和像素间距小型化方向发展，其自重随之增大，在屋盖中央形成了较大的集中悬挂质量。
3.结构在遭遇强烈地震时，横向地震波输入结构会使结构发生水平晃动，因吊索是柔性的，故悬吊的大质量斗屏与屋盖结构之间便产生了相对的速度与加速度。地震波能量的输入会转化为悬吊斗屏的动能，继而使斗屏大幅度摆动，瞬时的向心力与地震波引起结构的竖向加速度又加剧了竖向冲击效应，会造成屋盖结构上的部分杆件内力急剧增大，对屋盖结构的承载力与整体稳定性非常不利。
4.若在屋盖结构设置斗屏隔震平台，将以往屋盖和斗屏采用的硬连接方式改为隔震平台连接，从而达到减小地震作用下的斗屏摆动幅度，消耗短时间内地震波向节点处输入的能量，减小屋盖杆件内力增大峰值的目的，保证屋盖结构、屋盖结构构件和斗屏的安全。传统的隔震平台是通过将被承载构件与支座之间的刚性连接改为弹性连接，减弱振动的能量传递，从而实现耗能减震的目的。现有的抗震平台通常单纯的通过调谐质块阻尼器、粘滞阻尼等阻尼系统对输入的地震波能量进行消耗，从而实现耗能减震的目的。但是因为斗屏是通过吊索悬吊在空中，因其摆动产生的能量与冲击荷载的方向是很难确定，且大小与方向是迅速变化的，现有的隔震平台多对于水平方向的地震能量削减较为明显，但对于承载质量的水平扭转振动和竖向冲击振动的削弱效果相对不够显著。现有抗震平台虽然与下部承载结构连接方式为弹性连接，但因为支座约束较多，结构-平台-被承载质量整体的耦合系统刚度较大，虽然对输入的地震波能量进行了消耗，但大刚度耦合系统的共同运动使得悬吊斗屏的摆动幅度无法被削减，系统存在节点脱落甚至断索的风险。过多的阻尼器设置还带来了更多的问题，不仅费用昂贵，安装繁琐且粘滞阻尼器常出现漏液等情况，对于结构的后续维护造成不利的影响。
5.北京工业大学孙澔鼎，何浩祥，兰炳稷，李少松提出了一种采用tmd与tld复合调谐减震的施工钢平台体系(202110999636.1)，该平台采用tmd与tld阻尼系统复合支撑上部钢平台，实现了整个钢平台较好的复合调谐减震效果。但该平台下部支撑自重与体积较大，只能承载支撑平台上部的质量，无法在下部放置设备与悬吊机械，不能作为斗屏的减震平台。
6.同济大学周颖，陈鹏，刘浩给出一种带水平与竖向自适应刚度特性的三维隔震平台(2020201714552.5)，采用橡胶支座复合组合预压弹簧组的方式进行隔震，该平台有较好的竖向承载能力，且允许平台有小幅度的水平与竖向位移，有较好的隔震效果。但是该平台在面临较大的水平面上的振动或冲击荷载时，下部支撑会承受较大的剪切应力，且该体系无法容许圆形平台在一定范围内发生转动，不能作为斗屏的减震平台。
7.大连理工大学李宏男，何晓宇，霍林生，郭道盛，田静发明一种粘弹性多维减震器(200810228847.x)，采用上下两层连接钢板十字形布置，分别用螺栓在钢板两侧与梁构件固定，两钢板之间采用硫化粘弹性材料粘接，使得材料层可以在一定程度上向着水平两个方向平动与扭转变形。但是由于该减震器与梁构件通过螺栓刚性连接，使得减震器无法在竖直方向位移，并且水平面上的平动也沿着两个固定的钢板方向，不适合承受多角度迅速变化的位移与冲击荷载。且该减震器多适用于海洋平台与高层建筑，不适用于大跨空间结构尤其局部承受大质量悬吊斗屏的情况。
8.罗益机械制造(苏州)有限公司贡建国基于tdl系统提出一种平台抗震防晃减震装置(201910654583.2)，该体系内部加注有防冻减震液，当振动发生时，桶内液体会对桶内壁产生与外部摇晃方向相反的作用力，从而削弱外部结构整体的摇晃幅度。但是该体系存在一些问题，如自重与体积较大，高度比较高，不适合在桁架体系中上弦杆与下弦杆之间安装。同时内部减震液还带来需要定期检查，可能漏液的问题。
9.哈尔滨工业大学研究生院刘洁，刘红军，刘洪波，李广慧，郭艳坤，程江，张冲，林坤，刘鹏，蒋宪提出一种多轴隔震支座系统(201410791484.6)。该系统设置三层基座板，在中间布置多根隔震轴，提供竖向支撑与隔震作用。同时在水平面上设置阻尼器，从而同时允许结构同时在一定范围内发生水平，竖直位移与转动。但是该体系构件数目较多且连接不够紧密，一定程度上加大了施工难度，同时对体系的使用寿命也造成了影响。尤其是该支座系统采用的仍旧是传统的下部结构支撑上部的方法，下方空间有限，不适用于在大跨空间桁架结构中悬吊大质量斗屏。
10.现有的减震平台多应用于船舶，车辆，精密机械仪器，高层建筑等，应用于建筑结构的减震平台多依赖于各类阻尼器，通过竖向布置阻尼器来对地震波的能量来进行削减，或在瞬时产生与地震加速度相反的作用力来减小结构摇晃的幅度。现有这些减震平台多通过下部支撑固定在结构上，在应用于悬吊大质量斗屏时存在诸多的问题：
11.1.依靠平台下部的支撑往往使水平加速度给支撑结构带来较大的剪切应力，对于结构的受力是不利的，这种支撑方式往往难以约束较大的水平方向的位移，难以承受复杂往复且方向多变的横向荷载。
12.2.下部支承的方式使支座对减震平台的约束形式依旧为硬连接，屋盖的水平晃动会带动悬吊斗屏进行大幅度摆动，同时可能使斗屏发生转动。水平方向耗能减震的效果不够理想。
13.3.现有的减震平台通常受到承重构件较多的约束，系统自由度相对较小，应用在悬吊大质量斗屏时使得斗屏自身无法抵抗摆动与转动。
14.4.下部支承结构与阻尼器的依赖使得减震平台通常只能用于支承上部质量，平台下方的空间不足，没有充分的空间来布置吊索吊点与卷扬机等配套机械。以tld为代表的阻尼器还存在自重与体积过大，漏液维护等问题。
15.5.现有减震平台无法同时对竖直方向与水平面任意角度的加速度进行有效的削弱，无法同时允许承重部分在一定范围内进行各个方向各个角度的位移。


技术实现要素：

16.针对现有技术的上述问题，本发明提供了一种中央斗屏减震平台，用于实现斗屏
的全方位减震。
17.为了解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：
18.一种中央斗屏减震平台，减震平台底部吊设有斗屏，所述减震平台包括外部的槽钢环形支座以及内部的中央平台；所述中央平台为由井字形平台以及包围其的中央平台环形槽钢构成，所述井字形平台由设置成井字形的四根工字钢构成；所述槽钢环形支座用于连接中央平台以及屋盖结构，所述槽钢环形支座为中央平台提供水平与竖直方向任意角度的支持力；所述中央平台通过吊索与下部的斗屏连接，用于传递斗屏传来的各个方向的荷载与振动；
19.所述中央平台环形槽钢伸入并设置在所述槽钢环形支座内侧，中央平台环形槽钢外表面与槽钢环形支座内表面之间填充有缓冲层；所述缓冲层直接与槽钢环形支座内侧表面以及中央平台环形槽钢外表面粘合，目的是进行隔震，耗能减震，实现振动时构件之间的“软接触”；
20.所述中央平台上设置有斗屏配套机械设备，包括与吊索连接的卷扬机、吊索吊点以及电力线路设备。
21.进一步地，所述缓冲层由柔性材料构成。
22.进一步地，所述缓冲层为金属橡胶垫层或叠层橡胶垫层。
23.进一步地，所述金属橡胶垫为由橡胶垫及其内镶嵌的弹簧构成。
24.进一步地，所述金属橡胶垫为由橡胶垫及其内镶嵌的碟簧构成。
25.进一步地，所述叠层橡胶垫层为由多层橡胶垫叠合而成。
26.进一步地，所述井字形平台还包括对角设置的两根斜向工字钢。
27.当日常使用时，中央平台承受悬吊斗屏和配套器械的荷载。槽钢环形支座通过下表面接触对中央平台提供向上的支持力，继而将荷载传递给屋架结构。当地震发生时，屋架结构带动环形支座发生振动，中央平台和斗屏则凭借惯性使得晃动的幅度相对较小，二者之间产生相对的位移。当相对位移产生时，环形支座的侧壁或上挡板中产生与晃动方向相反的支持力来对中央平台进行约束。缓冲层中设置的柔性材料在相对位移发生的过程中发生隔震减震的作用，同时对传递到平台与斗屏的地震波能量进行消耗。
28.本发明的有益效果在于：
29.1.本平台的支座采用环形槽钢，在槽内固定中央平台，可以提供水平与竖直方向任意角度的支持。同时不依赖于平台下方的支撑，留有充足空间悬吊斗屏。
30.2.本平台承重部分与支持部分之间设有缓冲层，缓冲层直接与支座内侧面粘合，目的是进行隔震，耗能减震，实现振动时构件之间的“软接触”。缓冲层可以使用橡胶垫，金属橡胶垫，碟簧等多种相对柔性的材料。
31.3.柔性的缓冲层保证了中央平台可以在一定范围内水平竖向位移，充分减小了斗屏的摆动幅度，实现隔震耗能的目的。
附图说明
32.图1为本发明中央斗屏减震平台及下部斗屏连接整体示意图；
33.图2为本发明中央斗屏减震平台仰视图；
34.图3为本发明中央斗屏减震平台侧视图；
35.图4为图2的实施例1的a-a截面示意图；
36.图5为图2的实施例1的b-b截面示意图；
37.图6为图2的实施例2的a-a截面示意图；
38.图7为图2的实施例2的b-b截面示意图；
39.图8为图2的实施例3的a-a截面示意图；
40.图9为图2的实施例3的b-b截面示意图；
41.图10为本发明中央斗屏减震平台及下部斗屏连接立体示意图。
具体实施方式
42.下面结合附图和具体实施对本发明做进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
43.实施例1
44.如图1-3，4-5，10所示，本发明的一种中央斗屏减震平台，减震平台底部吊设有斗屏3，减震平台包括外部的槽钢环形支座1以及内部的中央平台2。中央平台2为由井字形平台以及包围其的中央平台环形槽钢24构成，井字形平台由设置成井字形的四根工字钢21构成，还包括对角设置的两根斜向工字钢22。槽钢环形支座1用于连接中央平台2以及屋盖结构，槽钢环形支座1为中央平台2提供水平与竖直方向任意角度的支持力。
45.中央平台环形槽钢24伸入并设置在槽钢环形支座1内侧，中央平台环形槽钢24外表面与槽钢环形支座1内表面之间填充有缓冲层4。缓冲层4直接与槽钢环形支座1内侧表面以及中央平台环形槽钢24外表面粘合，目的是进行隔震，耗能减震，实现振动时构件之间的“软接触”。如图4-5所示，缓冲层4为金属橡胶垫层，由橡胶垫41及其内镶嵌的弹簧42构成。
46.如图3所示，中央平台2上设置有斗屏配套机械设备7，包括与吊索6连接的卷扬机71、吊索吊点72以及电力线路设备。中央平台2通过吊索6与下部的斗屏3连接，用于传递斗屏3传来的各个方向的荷载与振动。
47.使用时，中央平台2承受悬吊斗屏3和斗屏配套机械设备7的荷载。槽钢环形支座1通过下表面接触对中央平台2提供向上的支持力，继而将荷载传递给屋架结构。当地震发生时，屋架结构带动槽钢环形支座1发生振动，中央平台2和斗屏3则凭借惯性使得晃动的幅度相对较小，二者之间产生相对的位移。当相对位移产生时，槽钢环形支座1的侧壁或上挡板中产生与晃动方向相反的支持力来对中央平台2进行约束。缓冲层4中设置的柔性材料：橡胶垫41及其内镶嵌的弹簧42，则在相对位移发生的过程中发生隔震减震的作用，同时对传递到中央平台2与斗屏3的地震波能量进行消耗。
48.实施例2
49.如图1-3，6-7，10所示，本发明的另一种中央斗屏减震平台，缓冲层4为金属橡胶垫层，金属橡胶垫为由橡胶垫41及其内镶嵌的碟簧43构成。其它结构及连接方式同实施例1，此处不再详述。
50.实施例3
51.如图1-3，8-10所示，本发明的另一种中央斗屏减震平台，缓冲层4为叠层橡胶垫层，叠层橡胶垫层为由多层橡胶垫41叠合而成。其它结构及连接方式同实施例1，此处不再详述。
52.以上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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。