具有耗能功能和自動(dòng)復(fù)位功能的減震球形鋼支座的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有耗能功能和自動(dòng)復(fù)位功能的減震球形鋼支座。包括：活動(dòng)球形剛支座，在所述活動(dòng)球形剛支座中設(shè)置周期性阻尼結(jié)構(gòu)，所述周期性阻尼結(jié)構(gòu)的內(nèi)外兩側(cè)設(shè)置板簧材料，并且在所述周期性阻尼結(jié)構(gòu)中交替設(shè)置板簧和軟鋼材料，所述板簧與軟鋼材料的接觸形式為摩擦接觸。本發(fā)明實(shí)施例的具有耗能功能和自動(dòng)復(fù)位功能的減震球形鋼支座具有構(gòu)造簡單、施工便捷、易操作的明顯優(yōu)點(diǎn)。通過板簧材料與軟鋼材料的協(xié)同作用提供了一種既能自動(dòng)復(fù)位又能減震耗能的隔震耗能結(jié)構(gòu)，提高了活動(dòng)球形鋼支座結(jié)構(gòu)的安全性及舒適感。
【專利說明】
具有耗能功能和自動(dòng)復(fù)位功能的減震球形鋼支座
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及減震型支座技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有耗能功能和自動(dòng)復(fù)位功能的減震球形鋼支座。
【背景技術(shù)】
[0002]在結(jié)構(gòu)控制中，減震是減輕地震災(zāi)害的一種有效方法，一種性能優(yōu)良、合理有效的減震耗能支座能夠大大減小上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)的安全度，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)所不能達(dá)到的抗震效果。然而目前情況下，已有的減震耗能支座還存在著或多或少的缺陷，難以達(dá)到令人滿意的效果。隨著減震耗能技術(shù)在我國的發(fā)展和應(yīng)用，研制適合我國國情的、具有良好性能的新型減震耗能支座具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]我國對(duì)減震型支座的研究始于近幾年，還沒有形成成熟的系列化產(chǎn)品，僅部分減震型支座用于建筑和橋梁結(jié)構(gòu)，研制的步伐較國外相對(duì)滯后。在一些大型結(jié)構(gòu)工程中，具有足夠大的承載能力的盆式支座和球形支座具有良好效果。減震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用往往是通過減、隔震支座來實(shí)現(xiàn)的。減震支座一般是通過橡膠的變形耗能，鋼構(gòu)件的屈服耗能或者滑動(dòng)摩擦耗能來達(dá)到減震的目的，同時(shí)通過地震作用下支座的變形使橋梁結(jié)構(gòu)的周期延長來達(dá)到隔震目的。
[0004]球形支座廣泛應(yīng)用于大跨建筑結(jié)構(gòu)、大跨橋梁結(jié)構(gòu)、超高層建筑連廊結(jié)構(gòu)中，具有萬向轉(zhuǎn)動(dòng)的理想較特點(diǎn)，球形支座的類型包括固定支座、單向自由活動(dòng)支座、雙向自由活動(dòng)支座、單向彈性支座、雙向彈性支座等，但一般都不具有阻尼耗能功能。減震球型支座的開發(fā)研制起步較晚，二十世紀(jì)八十年代中期，新西蘭、日本、美國、德國等少數(shù)先進(jìn)發(fā)達(dá)國家開始系統(tǒng)性研究減震支座，截至目前，新西蘭和日本研制的鉛芯板式橡膠支座較為成功，已廣泛應(yīng)用于新西蘭、日本、美國、德國等多座橋梁及建筑結(jié)構(gòu)工程，部分工程已經(jīng)受過強(qiáng)烈地震的考驗(yàn)，減震支座的抗震性能優(yōu)越。
[0005]現(xiàn)在越來越多的工程對(duì)球形鋼支座提出了地震時(shí)的消能要求，以及在常遇地震和大風(fēng)時(shí)的剛度和復(fù)位要求，目前，還沒有一種對(duì)球形鋼支座的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的消能減震設(shè)計(jì)的方案。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種具有耗能功能和自動(dòng)復(fù)位功能的減震球形鋼支座，以實(shí)現(xiàn)對(duì)球形鋼支座的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的消能減震作用。
[0007]本發(fā)明提供了如下方案:
[0008]—種具有耗能功能和自動(dòng)復(fù)位功能的減震球形鋼支座，包括:活動(dòng)球形剛支座，在所述活動(dòng)球形剛支座中設(shè)置周期性阻尼結(jié)構(gòu)，所述周期性阻尼結(jié)構(gòu)包括板簧材料和軟鋼材料。
[0009]進(jìn)一步地，所述的周期性阻尼結(jié)構(gòu)單方向或者雙方向布置在活動(dòng)球形剛支座的兩側(cè)。
[0010]進(jìn)一步地，所述周期性阻尼結(jié)構(gòu)的內(nèi)外兩側(cè)設(shè)置板簧材料，并且在所述周期性阻尼結(jié)構(gòu)中交替設(shè)置板簧和軟鋼材料。
[0011]進(jìn)一步地，所述周期性阻尼結(jié)構(gòu)中設(shè)置的板簧與軟鋼材料的接觸形式為摩擦接觸。
[0012]進(jìn)一步地，所述周期性阻尼結(jié)構(gòu)中板簧和軟鋼材料的組合形式包括“2+1”、“3+2”或者“4+3”。
[0013]進(jìn)一步地，在所述活動(dòng)球形剛支座中設(shè)置板簧和軟鋼材料完畢后，在活動(dòng)球形剛支座結(jié)構(gòu)兩側(cè)扣上彈簧卡進(jìn)行綁定，并在活動(dòng)球形剛支座結(jié)構(gòu)的中部打入中心螺栓。
[0014]由上述本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例的具有耗能功能和自動(dòng)復(fù)位功能的減震球形鋼支座具有構(gòu)造簡單、施工便捷、易操作的明顯優(yōu)點(diǎn)。通過板簧材料與軟鋼材料的協(xié)同作用提供了一種既能自動(dòng)復(fù)位又能減震耗能的隔震耗能結(jié)構(gòu)，提高了結(jié)構(gòu)安全性及舒適感。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種周期性阻尼的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為一種雙向活動(dòng)球形鋼支座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明一種具有耗能功能和自動(dòng)復(fù)位功能的減震球形鋼支座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖中:丨、板簧2、軟鋼3、板簧4、彈簧卡5、中心螺栓6、活動(dòng)球形鋼支座7、周期性阻尼結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0021]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。
[0022]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0023]為便于對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個(gè)具體實(shí)施例為例做進(jìn)一步的解釋說明，且各個(gè)實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。
[0024]本發(fā)明實(shí)施例在球形鋼支座的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)中設(shè)置消能裝置，通過消能裝置的局部變形提供附加阻尼，以消耗輸入上部結(jié)構(gòu)的地震能量，從而使主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震下不發(fā)生嚴(yán)重破壞。
[0025]上述消能裝置為一種周期性阻尼結(jié)構(gòu)，具有消能、減震和復(fù)位的功能。所述的周期性阻尼結(jié)構(gòu)，使用高強(qiáng)板簧材料，使支座具有自動(dòng)復(fù)位的能力;板簧材料中間加入塑性較好的軟鋼材料，使支座具有現(xiàn)有支座不具備的耗能能力。
[0026]上述周期性阻尼結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)一種階梯形狀的變截面形式，可采用“2+1”、“3+2”、“4+3”等組合形式，即結(jié)構(gòu)內(nèi)外兩側(cè)為板簧材料，并且交替布置板簧和軟鋼材料?！?+1”表示在兩塊板簧中間加入一塊軟鋼，“3+2”表示在三塊板簧中間加入兩塊軟鋼，“4+3”表示在四塊板簧中間加入三塊軟鋼。
[0027]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種周期性阻尼結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括板簧1、軟鋼2、板簧3、彈簧卡4和中心螺栓5。在圖1中，采用“2+1”的組合形式，即內(nèi)外側(cè)分別布置板簧I和板簧3，在板簧I和板簧3中間加入軟鋼2。整個(gè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)一種階梯形狀的變截面形式。組合完畢后在結(jié)構(gòu)兩側(cè)扣上彈簧卡4進(jìn)行綁定，在結(jié)構(gòu)中部打入中心螺栓5，進(jìn)一步加固結(jié)構(gòu)。
[0028]所述的周期性阻尼結(jié)構(gòu)中使用的板簧與軟鋼材料的接觸形式為摩擦接觸。
[0029]將如圖1的周期性阻尼結(jié)構(gòu)以簡支梁的形式放入到如圖2的雙向活動(dòng)球形鋼支座中，使之組合成為如圖3所示的一種具有耗能功能和自動(dòng)復(fù)位功能的減震球形鋼支座，包括:活動(dòng)球形鋼支座6和周期性阻尼結(jié)構(gòu)7，周期性阻尼結(jié)構(gòu)在活動(dòng)球形鋼支座中有兩種布置方式:一種是單方向(如X向或y向)布置在球芯兩側(cè)，另一方向不設(shè)置位移空間，此方式為單向減震支座;第二種方式是雙向(X向和y向)布置在球芯兩側(cè)，此方式為雙向減震支座。周期性阻尼結(jié)構(gòu)以簡支梁的形式放入到如圖2的雙向活動(dòng)球形鋼支座中，是指該周期性阻尼結(jié)構(gòu)沿縱向方向無位移約束。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例在球形鋼支座的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)中設(shè)置周期性阻尼結(jié)構(gòu)，通過周期性阻尼結(jié)構(gòu)的局部變形提供附加阻尼，以消耗輸入上部結(jié)構(gòu)的地震能量，從而使主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震下不發(fā)生嚴(yán)重破壞。通過阻尼器的耗能減小球形鋼支座結(jié)構(gòu)在地震、風(fēng)振及車致振動(dòng)作用下的響應(yīng)，通過一定的彈簧剛度，提供常遇地震以及正常使用時(shí)風(fēng)振、車振變形后的自動(dòng)復(fù)位。
[0031]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例的具有耗能功能和自動(dòng)復(fù)位功能的減震球形鋼支座具有構(gòu)造簡單、施工便捷、易操作的明顯優(yōu)點(diǎn)。通過板簧材料與軟鋼材料的協(xié)同作用提供了一種既能自動(dòng)復(fù)位又能減震耗能的隔震耗能結(jié)構(gòu)，提高了結(jié)構(gòu)安全性及舒適感。
[0032]地震后，只需對(duì)隔震耗能支座進(jìn)行必要的檢查和維修，無需考慮建筑物本身的修復(fù)，震后可很快恢復(fù)生產(chǎn)和使用。雖然隔震耗能支座需要增加部分造價(jià)，但由于地震時(shí)上部結(jié)構(gòu)的地震作用大大降低，使得上部結(jié)構(gòu)的構(gòu)件斷面可以大大減小，因此總造價(jià)仍可降低，具有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[0033]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:附圖只是一個(gè)實(shí)施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實(shí)施本發(fā)明所必須的。
[0034]本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對(duì)于裝置或系統(tǒng)實(shí)施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述得比較簡單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。以上所描述的裝置及系統(tǒng)實(shí)施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的情況下，即可以理解并實(shí)施。
[0035]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有耗能功能和自動(dòng)復(fù)位功能的減震球形鋼支座，其特征在于，包括:活動(dòng)球形剛支座，在所述活動(dòng)球形剛支座中設(shè)置周期性阻尼結(jié)構(gòu)，所述周期性阻尼結(jié)構(gòu)包括板簧材料和軟鋼材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有耗能功能和自動(dòng)復(fù)位功能的減震球形鋼支座，其特征在于，所述的周期性阻尼結(jié)構(gòu)單方向或者雙方向布置在活動(dòng)球形剛支座的兩側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有耗能功能和自動(dòng)復(fù)位功能的減震球形鋼支座，其特征在于，所述周期性阻尼結(jié)構(gòu)的內(nèi)外兩側(cè)設(shè)置板簧材料，并且在所述周期性阻尼結(jié)構(gòu)中交替設(shè)置板簧和軟鋼材料。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有耗能功能和自動(dòng)復(fù)位功能的減震球形鋼支座，其特征在于，所述周期性阻尼結(jié)構(gòu)中設(shè)置的板簧與軟鋼材料的接觸形式為摩擦接觸。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有耗能功能和自動(dòng)復(fù)位功能的減震球形鋼支座，其特征在于，所述周期性阻尼結(jié)構(gòu)中板簧和軟鋼材料的組合形式包括“2+1”、“3+2”或者“4+3”。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有耗能功能和自動(dòng)復(fù)位功能的減震球形鋼支座，其特征在于，在所述活動(dòng)球形剛支座中設(shè)置板簧和軟鋼材料完畢后，在活動(dòng)球形剛支座結(jié)構(gòu)兩側(cè)扣上彈簧卡進(jìn)行綁定，并在活動(dòng)球形剛支座結(jié)構(gòu)的中部打入中心螺栓。
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK105926430SQ201610262693
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月25日
【發(fā)明人】姜蘭潮, 高日, 李小鵬, 鄭子謙, 崔玲
【申請(qǐng)人】北京交通大學(xué)