CN113356389B - 一种装配式变刚度隔震支座 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装配式变刚度隔震支座，包括支座底板，支座底板上固定有支座侧壁，支座侧壁上固定有支座盖板；支座底板的中部放置有下滑块，所述下滑块外周通过若干圆锥弹簧与支座侧壁相连；下滑块球接有上滑块，支座盖板上成形有供上滑块穿过的通孔；上滑块包括中部盖板且连接有顶板，所述支座盖板处于中部盖板与顶板之间。本发明由非线性圆锥弹簧和平面滑移支座组成，可在实现支座刚度非线性变化的同时提供较强的自复位能力，可有效防止结构共振现象的发生，减小上部结构的地震响应。
Description
技术领域
本发明属于工程结构抗震与消能减震技术领域，具体涉及一种变刚度滑移支座。
背景技术
近年来，地震频发且强度越来越大，对建筑造成严重损坏，也给人们的生命和财产造成严重损失。研究并提高结构的隔震性能具有重要的现实意义。滑移隔震支座可以将上部结构和下部支座运动分离，延长了上部结构周期，降低了结构地震响应，同时也通过相对滑动摩擦耗能有效限制了地震能量向上传递，具有良好的减隔震效果。其主要包括摩擦摆支座和水平滑移隔震支座两大类。摩擦摆支座是利用结构自重进行自复位，但其在滑动过程中会导致上部结构的上下支座位移，导致稳定性差，不利于结构受力且自复位效率低。相比之下，水平滑移隔震支座虽稳定性高，但却不具备自复位能力，震后残余位移大。针对水平滑移隔震支座的自复位问题，目前常用的一种方法是通过弹簧来自复位，譬如申请号为201821271482.4的实用新型专利“可补充滑移材料的自复位隔震支座”通过在上下支座板之间设置四个高弹性铜合金弹簧来提供复位能力。另一种是设置橡胶剪切弹簧，如申请号为201620541090.X的实用新型专利“自复位滑移隔震支座”利用橡胶块的抗剪切能力实现自复位。
然而，分析可以看出，这些方法中增设的弹簧的拉压刚度或橡胶块的抗剪刚度均为定值，导致滑移支座的滑动刚度恒定不变，而地震所包含的频谱丰富，结构在遭受强烈的长周期地震（如近断层地震）时，仍可能会发生共振问题，无法较好地发挥支座的隔震和耗能能力；橡胶材料还存在长期稳定性能问题。此外，这类支座也存在转动能力差的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明公开了一种装配式变刚度隔震支座。本发明由非线性圆锥弹簧和平面滑移支座组成，可在实现支座刚度非线性变化的同时提供较强的自复位能力，可有效防止结构共振现象的发生，减小上部结构的地震响应。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种装配式变刚度隔震支座，包括支座底板，支座底板上固定有支座侧壁，支座侧壁上固定有支座盖板；支座底板的中部放置有下滑块，所述下滑块外周通过若干圆锥弹簧与支座侧壁相连；下滑块球接有上滑块，支座盖板上成形有供上滑块穿过的通孔；上滑块包括中部盖板且连接有顶板，所述支座盖板处于中部盖板与顶板之间。
进一步的改进，所述支座底板与下滑块之间涂有增阻摩擦涂层。
进一步的改进，所述支座底板、支座侧壁、支座盖板和下滑块均为正八边形；所述圆锥弹簧为八个，且沿下滑块外周均匀分布。
进一步的改进，所述上滑块包括底部凸起，底部凸起顶部连接有中部盖板，中部盖板顶部连接有顶部圆柱体，顶部圆柱体连接有顶板；所述底部凸起为球面状，下滑块上成形有与底部凸起配合球面状凹槽。
进一步的改进，所述底部凸起与球面状凹槽之间涂有润滑涂层。
进一步的改进，所述底板与支座侧壁焊接固定，支座盖板与支座侧壁通过焊接于支座盖板和支座侧壁边缘的八对耳板采用螺栓副连接。
进一步的改进，所述支座盖板的上下表面固定有防撞层。
进一步的改进，所述支座盖板上的通孔大小根据隔震支座的水平滑动位移限值确定。
与相关技术相比，本发明具有如下优点：
1. 本发明提供的变刚度的滑移支座，利用圆锥弹簧的非线性受力性能实现支座刚度的非线性变化，同时能提供较强的自复位能力。
地震作用时，一方面由于均匀布置的圆锥弹簧其荷载和变形呈非线性关系，其拉压时刚度随位移的增大而增加，导致支座刚度在地震过程中也呈非线性变化，可有效防止结构共振现象的发生，减小上部结构的地震响应；另一方面，支座滑块和底板发生相对滑动，通过滑动摩擦耗能，从而支座可较好地实现减隔震效果。
同时，在不同强度地震作用下，圆锥弹簧可依据下滑块和支座底板的相对滑动位移大小来提供不同大小的弹性恢复力，有效地减小支座位移峰值和残余位移，提供较强的支座复位能力。上、下滑块之间采用球面形式，类似于球铰，可方便支座发生转动，减小支座的不均匀受力。
2. 本发明构造简单，在不同强度地震下均可提供较强的减隔震能力和自复位能力，同时支座各部件可工厂预制、现场装配，实现了支座的装配化，便于日常检修及降低灾后的维修费用，可在建筑结构中推广应用。
3.本发明通过摩擦材料涂层实现耗能。
4.本发明采用普通钢材制作的弹簧，可方便实现自复位，功能有保证，而现有的制作中采用SMA的记忆性能实现自复位，但由于SMA材料的特殊性，需要在一定温度下才能发挥出自复位能力，实现支座的自复位功能，对环境温度要求高，有可能无法实现自复位功能。
5.本发明基于结构受力理论，采用锥形弹簧形式，其随受力刚度发生非线性变化，基于这种力学理论将其布置于支座中可有效改变支座刚度，可有效防止结构共振现象的发生，减小上部结构的地震响应。而现有技术是常规弹簧形式，弹簧刚度固定，无法在强震作用下改变刚度。
6.本发明中的弹簧是实现自复位和变刚度功能；而现有技术SMA材料的弹簧仅仅能实现自复位和耗能，且其自复位功能要在一定温度条件下才能实现。
7.另外，现有技术通常采用焊接连接形式连接支座，后期无法检修和更换。与之相比，本发明的装配化优势更明显。
附图说明
附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1 为本发明实施例的主视半剖示意图；
图2 为图1所示实施例的圆锥弹簧示意图；
图3 为图1所示实施例的剖视图。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示的一种变刚度的滑移支座，包括顶板1、支座盖板2、支座侧壁3、支座底板4、上滑块5、下滑块6、圆锥弹簧7、增阻摩擦涂层8、防撞层9、螺栓副10。
顶板1与上部结构相连。
上滑块由底部凸起5-1、中部盖板5-2和顶部圆柱体5-3三部分构成。
顶板1与上滑块顶部圆柱体5-3采用焊接方式连接。
支座盖板2、支座侧壁3与支座底板4均采用正8边形形式，可保证支座安装时圆锥弹簧7在两个水平方向正交，有利于结构受力。
支座底板4与支座侧壁3采用焊接方式连接，支座盖板2与支座侧壁3通过焊接于支座盖板和支座侧壁边缘的8对耳板11采用螺栓副10连接。
下滑块6为中部设置有球面凹槽的八边形柱体。
上滑块5下表面为球形凸起，曲率与下滑块球面凹槽相同。
8个圆锥弹簧7和下滑块6外表面及支座侧壁3内表面垂直相连。
下滑块和支座底板之间设置有增阻摩擦涂层8。
上、下滑块之间设置有润滑涂层12。
支座盖板上下表面设置有防撞层9。
盖板中部孔洞依据支座的水平滑动位移限值确定。
支座盖板由内部开圆孔的正八边形盖板一分为二切割成的两块板拼接形成。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。
Claims (1)
1.一种装配式变刚度隔震支座，包括支座底板(4)，支座底板(4)上固定有支座侧壁(3)，支座侧壁(3)上固定有支座盖板(2)；支座底板(4)的中部放置有下滑块(6)，其特征在于，所述下滑块(6)外周通过若干圆锥弹簧(7)与支座侧壁(3)相连；下滑块(6)球接有上滑块(5)，支座盖板(2)上成形有供上滑块(5)穿过的通孔；上滑块(5)包括中部盖板(5-2)且连接有顶板(1)，所述支座盖板(2)处于中部盖板(5-2)与顶板(1)之间；
所述支座底板(4)与下滑块(6)之间涂有增阻摩擦涂层(8)；
所述支座底板(4)、支座侧壁(3)、支座盖板(2)和下滑块(6)均为正八边形；所述支座盖板(2)由内部开圆孔的正八边形盖板一分为二切割成的两块板拼接形成；所述圆锥弹簧(7)为八个，且沿下滑块(6)外周均匀分布，八个所述圆锥弹簧(7)和下滑块(6)外表面及支座侧壁(3)内表面垂直相连；
所述上滑块(5)包括底部凸起(5-1)，底部凸起(5-1)顶部连接有中部盖板(5-2)，中部盖板(5-2)顶部连接有顶部圆柱体(5-3)，顶部圆柱体(5-3)连接有顶板(1)；所述底部凸起(5-1)为球面状，下滑块(6)上成形有与底部凸起(5-1)配合球面状凹槽；
所述底部凸起(5-1)与球面状凹槽之间涂有润滑涂层(12)；
所述支座 底板(4)与支座侧壁(3)焊接固定，支座盖板(2)与支座侧壁(3)通过焊接于支座盖板(2)和支座侧壁(3)边缘的八对耳板(11)及设置在耳板上的螺栓副(10)连接；
所述支座盖板(2)的上下表面固定有防撞层(9)；
所述支座盖板(2)上的通孔大小根据隔震支座的水平滑动位移限值确定，且所述中部盖板(5-2)和所述顶板(1)的平面尺寸均大于所述通孔的平面尺寸。
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