CN102979181A - 用于大跨度空间结构（网架）的智能隔震减震镍钛合金支座 - Google Patents

用于大跨度空间结构（网架）的智能隔震减震镍钛合金支座 Download PDF

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智友海
李雁
谢东
徐觉慧
王浩
王勇
张连英
宋雷
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Abstract

本发明涉及一种用于大跨度空间结构（网架）的智能隔震减震镍钛合金支座，该合金支座包括上下钢板，两钢板之间有镍钛合金弹簧，下钢板上置有镍钛合金圆柱体，合金圆柱体内有温控器，上钢板和下钢板之间每个对角斜向连接有多根合金丝绳。用于智能隔震减震，如果竖向外载荷过大，当镍钛合金圆柱体的上端与上钢板的下表面接触时，双程形状记忆效应的镍钛合金圆柱体依靠温控装置对其进行升温，当由室温(20℃)上升到逆相变点温度(100℃)时，合金圆柱体就会自动伸长(恢复)到预定的长度，把上钢板的高度向上增大，随后温度下降至室温(20℃)，合金圆柱体就会自动缩短到原来的高度，这样反复循环，直到上钢板处在某一高度以上为止，达到自动智能控制上钢板竖向位移的能力。

Description

用于大跨度空间结构(网架)的智能隔震减震镍钛合金支座
技术领域
本发明涉及一种用于大跨度空间结构（网架）的智能隔震减震镍钛合金支座，适用于网架、网壳、弦支穹顶等钢结构及大跨建筑工程基础隔震减震系统，属建筑技术领域。
背景技术
近年来，隔震减震支座广泛地应用于各种大型的体育馆、剧院、会展中心、机场等重要的标志性的网架结构领域中，此类高性能支座所采用的材料、技术和工艺非常关键。作为隔震减震支座的重要参数，其智能隔震减震性能一直是钢结构抗震领域的一个难点，工程上现有的一些支座在应用中体现出一些局限性：例如老化和耐久性的问题，长期工作的可靠性、在强地震后的更新和替换问题以及在强地震后无法恢复等等，它们主要体现在：支座竖向刚度很大，或还具有消耗地震能量的能力，但水平刚度却很小，水平方向发生的位移很大，且震后结构复位能力很差；支座竖向刚度和水平刚度都很大，但其消耗地震能量的能力却很小；支座竖向刚度很大，水平刚度很小，水平方向发生的位移很大，但震后结构没有复位能力。因此，铅芯隔震橡胶支座、天然夹层隔震橡胶支座、简单的普通金属支座或滑移支座等传统的隔震减震方法都难以实现智能隔震减震的控制。目前，为了避免支座应用中的局限性，解决的方法之一就是寻找新材料，如2011年中国专利局公告的由镇江忆诺记忆合金有限公司申报的，授权公告号CN101693964B，发明专利名称是《一种用于制作工程结构减振装置的镍钛基形状记忆合金》，装置所采用新材料就是镍钛基形状记忆合金，但是它仅可用于工程框架结构上，因此为了解决网架支座隔震减震效果和避免支座应用中的局限性，必须采用其它结构形式。针对隔震减震支座，国内外采用的隔震减震支座可分为两类：橡胶支座和滑移隔震支座。其中，天然夹层橡胶支座具有较大的竖向刚度，承受建筑物的重量时竖向变形小，竖向的隔震减震效果很差，而水平刚度较小，且线性性能好，由于天然夹层橡胶支座的阻尼很小，不具备足够的耗能能力，所以在结构使用中一般同其它阻尼器或耗能设备联合使用。而铅芯隔震橡胶支座由新西兰的ROBINSON及其公司最早研制开发，以后在中国、日本、美国、意大利等国家都得到了较大的发展与应用，铅芯橡胶支座具有较理想的竖向刚度，且本身具有消耗地震能量的能力，但其安全性、耐久性和长期稳定性有待提高，特别是震后结构复位能力却很差。滑移隔震支座通过相对滑移运动和摩擦耗能而有效限制地震能量向上部传递和向下部反馈，该方法受力可靠，施工难度不大，并可考虑钢件的防锈、损坏更换问题，但其最大的不足是需额外配置复位机构装置，否则震后结构无法复位。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足之处，提供一种用于大跨度空间结构（网架）的智能隔震减震镍钛合金支座。该合金支座包括上下钢板，两钢板之间有镍钛合金弹簧，下钢板上置有镍钛合金圆柱体，合金圆柱体内有温控器，上钢板和下钢板之间每个对角斜向连接有多根合金丝绳。用于智能隔震减震，如果竖向外载荷过大，当镍钛合金圆柱体的上端与上钢板的下表面接触时，双程形状记忆效应的镍钛合金圆柱体依靠温控装置对其进行升温，当由室温(20℃)上升到逆相变点温度(100℃)时，合金圆柱体就会自动伸长(恢复)到预定的长度，把上钢板的高度向上增大，随后温度下降至室温(20℃)，合金圆柱体就会自动缩短到原来的高度，这样反复循环，直到上钢板处在某一高度以上为止，达到自动智能控制上钢板竖向位移的能力。地震波首先传到下钢板上，然后水平地震波主要通过8根镍钛合金丝绳传到上钢板，竖直地震波主要通过镍钛合金弹簧传到上钢板，由于镍钛合金的超弹性变形消耗地震波的能量以及产生的回复力，不但达到了隔震减震的目的，而且获得了震后结构智能自复位的能力。
本发明是以如下技术方案实现的：一种用于大跨度空间结构（网架）的智能隔震减震镍钛合金支座，所述合金支座包括有上钢板和下钢板，其特征是：所述的上钢板和下钢板之间固定有合金弹簧；所述下钢板上固定有合金圆柱体，合金圆柱体内有温控器；所述上钢板和下钢板之间每个对角斜向连接有多根合金丝绳。
所述合金圆柱体内有温控器，当合金圆柱体的上端与上钢板的下表面接触时，具有双程形状记忆效应的合金圆柱体依靠温控装置对其进行升温，当温度上升到逆相变点温度，合金圆柱体就会自动伸长(恢复)到预定的长度，把上钢板的高度向上增大，随后温度下降，合金圆柱体自动缩短，直到上钢板处在预定高度以上为止，达到自动智能控制上钢板竖向位移。
本发明的优点是：该合金支座将超弹性镍钛合金弹簧、双程形状记忆效应的镍钛合金圆柱体和超弹性镍钛合金丝绳三者结合，显著地提高了支座的隔震减震效果，特别是对竖向地震波有良好的隔震减震效果。水平方向具有智能自动复位的能力。竖直方向具有智能自动控制的能力，即，镍钛合金圆柱体可以自动控制上钢板的高度。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明：
图1为本发明结构示意图；
图2（a）、（b）、（c）为安装了智能隔震减震镍钛合金支座及未安装智能隔震减震镍钛合金支座对同一地震波响应的效果对比示意图；
图中：1、上钢板，2、合金弹簧，3、下钢板，4、合金圆柱体，5、合金丝绳，6、温控器。
具体实施方式
如图1、所示：一种用于大跨度空间结构（网架）的智能隔震减震镍钛合金支座，所述合金支座包括有上钢板1和下钢板3，所述的上钢板和下钢板之间固定有合金弹簧2；所述下钢板上固定有合金圆柱体4，合金圆柱体内有温控器6；所述上钢板和下钢板之间每个对角斜向连接有多根合金丝绳5。
所述合金圆柱体内有温控器6，当合金圆柱体的上端与上钢板的下表面接触时，具有双程形状记忆效应的合金圆柱体依靠温控装置对其进行升温，当温度上升到逆相变点温度，合金圆柱体就会自动伸长(恢复)到预定的长度，把上钢板的高度向上增大，随后温度下降，合金圆柱体自动缩短，直到上钢板处在预定高度以上为止，达到自动智能控制上钢板竖向位移。
如图2(a)示意了普通支座的网架支撑处对地震波响应的情况，从所得数据看出结构明显没有隔震减震的效果；
图2(b)示意了安装智能隔震减震镍钛合金支座后，支撑处对地震波响应的隔震减震效果特别明显，且隔震减震耐久性和稳定性很好；
图2(c)是镍钛丝绳的拉伸试验的应变量和回复力之间的曲线，镍钛丝绳经过适量拉伸后回复力可以达到600Mpa以上，当镍钛丝绳的应变量达到10﹪左右时，镍钛丝绳可产生约700Mpa回复力，图1中所用的丝绳是由5根镍钛丝材(每根镍钛丝的直径为4mm)做成的一根丝绳，一根丝绳大约可产生8吨的回复力，因此，图1中的支座在某一水平方向至少大约可以产生32吨的回复力。
经过对比实验图2可以揭示出，在地震波作用下，安装普通支座支撑处网架的最大应力响应极值，发生在8.8秒时刻，其值达到512MPa，而对于安装智能隔震减震镍钛合金支座支撑处的最大应力响应极值，发生在11.7秒时刻，其值仅为48.8MPa，约是前者的十分之一，同时比较两者的响应曲线可以看到，普通支座支撑处的应力响应曲线波动变化频繁，相邻时刻间应力变化较大，而安装智能隔震减震镍钛合金支座支撑处的应力响应曲线波动变化很少，即相邻时刻间应力变化较小，延缓并降低了地震波的危害，这进一步表明，利用镍钛材料的超弹性效应和高阻尼特性，可以较大程度地抑制结构在地震荷载下的响应。综上所述，采用新材料镍钛进行结构设计，则可以很容易地使结构的性能得到很大的改善和提高。

Claims (2)

1.一种用于大跨度空间结构（网架）的智能隔震减震镍钛合金支座，所述合金支座包括有上钢板（1）和下钢板（3），其特征是：所述的上钢板和下钢板之间固定有合金弹簧（2）；所述下钢板上固定有合金圆柱体（4），合金圆柱体内有温控器（6）；所述上钢板和下钢板之间每个对角斜向连接有多根合金丝绳（5）。
2.根据权利要求1所述的用于大跨度空间结构（网架）的智能隔震减震镍钛合金支座，其特征是：所述合金圆柱体内有温控器（6），当合金圆柱体的上端与上钢板的下表面接触时，具有双程形状记忆效应的合金圆柱体依靠温控装置对其进行升温，当温度上升到逆相变点温度，合金圆柱体就会自动伸长(恢复)到预定的长度，把上钢板的高度向上增大，随后温度下降，合金圆柱体自动缩短，直到上钢板处在预定高度以上为止，达到自动智能控制上钢板竖向位移。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105202107A (zh) * 2015-10-26 2015-12-30 清华大学 采用编织预应力索的隔震减震平台及其施工方法
CN106595470A (zh) * 2017-01-17 2017-04-26 徐州工程学院 一种智能检测抗震设备自复位的系统
CN107192539A (zh) * 2016-03-14 2017-09-22 中国电力科学研究院 一种减震器服役监测预警装置
CN108350702A (zh) * 2015-09-25 2018-07-31 罗马大学 具有形状记忆丝绳索的气撑式张弦结构
CN108442241A (zh) * 2018-04-28 2018-08-24 中国建筑股份有限公司 一种板式金属橡胶支座及其施工方法
CN108560408A (zh) * 2018-04-28 2018-09-21 中国建筑股份有限公司 一种铅芯金属橡胶支座及其施工方法
CN108999332A (zh) * 2018-10-08 2018-12-14 山东大学 一种装配式框架结构中预制填充墙板的减震措施
CN109138174A (zh) * 2018-09-28 2019-01-04 佛山科学技术学院 一种悬挂式耗能隔震支座
CN117845731A (zh) * 2024-03-06 2024-04-09 上海路博减振科技股份有限公司 一种三维防振隔冲装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5193343A (en) * 1990-09-07 1993-03-16 Abb Patent Gmbh Pressure element
JPH09177368A (ja) * 1995-12-27 1997-07-08 Bridgestone Corp 免震装置
CN2716377Y (zh) * 2004-04-30 2005-08-10 北京工业大学 水平多向隔震、竖向抗拔形状记忆合金－橡胶复合支座
JP2006225972A (ja) * 2005-02-17 2006-08-31 Minoru Kobayashi 耐震補強構造
JP2007085068A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 Takashi Shimaya 耐震装置
CN101693964A (zh) * 2009-10-12 2010-04-14 镇江忆诺唯记忆合金有限公司 一种用于制作工程结构减振装置的镍钛基形状记忆合金
CN202227259U (zh) * 2011-09-05 2012-05-23 同济大学 自复位-拉索减震支座
CN202298970U (zh) * 2011-09-30 2012-07-04 福州大学 一种结构三维隔震和抗倾覆装置
CN203066242U (zh) * 2012-12-21 2013-07-17 徐州工程学院 一种镍钛合金智能隔震减震网架支座装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5193343A (en) * 1990-09-07 1993-03-16 Abb Patent Gmbh Pressure element
JPH09177368A (ja) * 1995-12-27 1997-07-08 Bridgestone Corp 免震装置
CN2716377Y (zh) * 2004-04-30 2005-08-10 北京工业大学 水平多向隔震、竖向抗拔形状记忆合金－橡胶复合支座
JP2006225972A (ja) * 2005-02-17 2006-08-31 Minoru Kobayashi 耐震補強構造
JP2007085068A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 Takashi Shimaya 耐震装置
CN101693964A (zh) * 2009-10-12 2010-04-14 镇江忆诺唯记忆合金有限公司 一种用于制作工程结构减振装置的镍钛基形状记忆合金
CN202227259U (zh) * 2011-09-05 2012-05-23 同济大学 自复位-拉索减震支座
CN202298970U (zh) * 2011-09-30 2012-07-04 福州大学 一种结构三维隔震和抗倾覆装置
CN203066242U (zh) * 2012-12-21 2013-07-17 徐州工程学院 一种镍钛合金智能隔震减震网架支座装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈鑫 等: "空间网架结构形状记忆合金隔震研究", 《工程力学》 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108350702A (zh) * 2015-09-25 2018-07-31 罗马大学 具有形状记忆丝绳索的气撑式张弦结构
CN105202107A (zh) * 2015-10-26 2015-12-30 清华大学 采用编织预应力索的隔震减震平台及其施工方法
CN105202107B (zh) * 2015-10-26 2017-06-16 清华大学 采用编织预应力索的隔震减震平台及其施工方法
CN107192539B (zh) * 2016-03-14 2020-01-17 中国电力科学研究院 一种减震器服役监测预警装置
CN107192539A (zh) * 2016-03-14 2017-09-22 中国电力科学研究院 一种减震器服役监测预警装置
CN106595470A (zh) * 2017-01-17 2017-04-26 徐州工程学院 一种智能检测抗震设备自复位的系统
CN108442241A (zh) * 2018-04-28 2018-08-24 中国建筑股份有限公司 一种板式金属橡胶支座及其施工方法
CN108560408A (zh) * 2018-04-28 2018-09-21 中国建筑股份有限公司 一种铅芯金属橡胶支座及其施工方法
CN108560408B (zh) * 2018-04-28 2024-01-23 中国建筑股份有限公司 一种铅芯金属橡胶支座及其施工方法
CN109138174A (zh) * 2018-09-28 2019-01-04 佛山科学技术学院 一种悬挂式耗能隔震支座
CN109138174B (zh) * 2018-09-28 2023-10-31 佛山科学技术学院 一种悬挂式耗能隔震支座
CN108999332A (zh) * 2018-10-08 2018-12-14 山东大学 一种装配式框架结构中预制填充墙板的减震措施
CN117845731A (zh) * 2024-03-06 2024-04-09 上海路博减振科技股份有限公司 一种三维防振隔冲装置
CN117845731B (zh) * 2024-03-06 2024-05-14 上海路博减振科技股份有限公司 一种三维防振隔冲装置

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