弹簧减震支座在大型建筑维护结构中的应用

1、弹簧减震支座在大型建筑维护结构中的应用发布时间：2012-09-25 泰达市民文化广场是天津滨海新区经济技术开发区的一艘商业旗舰，集酒店、 购物、 餐饮、娱乐为一体。其建筑面积约20万平米，外观宏伟、 大方，结构独特、 富有强烈的现代气息，特别是建筑外檐幕墙结构部分从节能、 生态、 环保等多角度考虑，将多项现代新技术应用在工程建设中，赋予了当代建筑幕墙以新的涵义，同时也给中国建筑史上写下厚重的一笔。 笔者作为该项目的负责人，有幸全程参与了外檐幕墙结构部分的方案制定、 设计过程和施工过程。其中，在设计过程中将弹簧减震支座在大型建筑维护结构中的应用，笔者认为是其中的一大亮点，现将设计过程中的理念和

2、设计资料整理出来，以期对建筑幕墙的发展起到一定的参考和借鉴作用。 泰达市民文化广场主体结构设计时，没有考虑幕墙外维护结构的综合受力因素，若两立面结构与主体结构刚性连接，每个支点与主体结构的力都不一样，当采用传统连接方式时，在较大外力作用下，可能对主体结构造成破坏，为此，我们专门设计了三种9 2套 “ 双向抗拉（压）弹簧减震支座” ，作为外维护结构与主体结构的连接件。 1、弹簧减震支座的工作原理 当外力（正风压）通过垂直于幕墙安装的弹簧减震支座将力传递到建筑主体结构上时，弹簧减震支座内同轴安装的两组弹簧中的抗压弹簧开始作用，另一组弹簧不受力，处于自由状态，当抗压弹簧过载超过设计值时，通过支座两端

3、的限位停止工作。当作用在幕墙上的外力为负风压时，另一组抗压弹簧开始作用，正风压工作的弹簧处于自由状态。即在正、 负风压不同作用时，两组弹簧分别工作。由于弹簧工作时有一定的行程，外幕墙钢结构又是相对的刚性体，可以确保所有支点均受力，从而保证了主体结构的安全性。 2、 弹簧减震支座的位置编号、支座反力 Mq 1弹 簧支座编号： Mq 2弹 簧支座编号： MQ 1、2弹 簧支座反力（单位：N ） 根据以上支座反力计算结果，我们汇总确定了三种弹簧轴向力进行支座设计，其中：ZZ1型弹支座轴向力F=136KN；ZZ2型弹簧支座轴向力Fz=254KN；ZZ1a型弹簧支座轴向力F=75444N。 3、 弹簧减

4、震支座的设计图纸及参数 MQ 1、2弹 簧支座反力（单位：N ） （1）ZZ1型 弹簧支座图（数量74台 套）： Zz1型 弹簧支座设计参数： 弹簧支座轴向力：F=136KN 单弹簧刚度K=1800N/mm 弹簧中径D=180mm 钢丝直径d=45mm 一圈弹簧刚度Kd：6855N/mm 有效圈数n=3.81 总圈数n=5.31 节距p=(0.280.5)D=69.5mm n1=n+1.5时，弹簧高度 H=pn+d=69.5x3.81+45=310mm 允许变形：+76 旋向：右旋 热处理后硬度：4550HRC 端部形式：YI型 ，两端圈并紧，没端磨3/4圈 ； 螺旋角 a=arctanp/3

5、.14D=arctan69.5/3.14x180=7.01 展开长度： L=3.14Dn1/cosa=3.14x180x5.31/cos7.01=3024mm 弹簧允许承受的最大载荷：147115N 最小套筒直径：234mm （2）ZZ2型 弹簧支座（数量8台套）： Zz2型 弹簧支座设计参数： 单弹簧计算： 弹簧支座轴向力：Fz=254000N 弹簧支座刚度Kz=5000N/mm 单弹簧轴向力：Fz=127000N 单弹簧刚度K=5000/2=2500N/mm 弹簧中径D=195mm 钢丝直径d=45mm 一圈弹簧刚度 Kd=GD/8C4=78000X195/8(195/45)4=5392N

6、/mm 弹簧刚度k=2500N/mm 有效圈数n=2.1568 总圈数n=4.21568 节距p = (0.280.5)D=73mm n1=n+1.5时 ， 弹簧高度H=pn+d=73x2.1568+45=202mm 允许变形：51 旋向：右旋 热处理后硬度：4550HRC 端部形式：YI型 ，两端圈并紧，没端磨3/4圈 ； 螺旋角 a=arctanp/3.14D=arctan73/3.14x195=6.799 展开长度： L=3.14Dn1/cosa=3.14x195x4.1568/cos6.799=2563mm 单弹簧允许承受的最大载荷： Fs=3.14dx740/8D=3.14X45X7

7、40/8x195=135730N 最小套筒直径：250mm （3）ZZ1a型 弹簧支座（数量10台 套）： ZZ1a型 弹簧支座设计参数： 单弹簧计算： 弹簧支座轴向力：F=75444N 单弹簧刚度K=1800N/mm 弹簧中径D=195mm 钢丝直径d=45mm 一圈弹簧刚度 Kd=GD/8C4=78000X195/8(195/45)4=5392N/mm 有效圈数n=2.995 总圈数n=4.495 节距p=(0.280.5)D=68.5mm n1=n+1.5时 ， 弹簧高度H=pn+d=68.5x2.995+45=250mm 允许变形：42 旋向：右旋 热处理后硬度：4550HRC 端部形式：YI型 ，两端圈并紧，没端磨3/4 圈；螺旋角 a=arctanp/3.14D=arctan68.5/3.14x195=6.383 展开长度： L=3.14Dn1/cosa=3.14x195x4.495/cos6.3