CN103397596B - 一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑及桥梁结构技术领域，涉及一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座。所述支座包括有顶板（1）、上座板（2）、中座板（3）、下座板（4）和底板（5）；所述支座具有4个弧面摩擦副；中座板上表面、下表面的弧面交错90°设置，即中座板上表面、下表面的弧面为“十”字交叉状型式；下座板（4）相对底板（5）、中座板（3）滑移的方向与所述上座板（2）相对顶板（1）、中座板（3）滑移的方向垂直；所述顶板（1）、上座板（2）、中座板（3）、下座板（4）、底板（5）每两板组合之间均具有滑槽、滑块配合构成的相扣式滑道结构，使支座在滑移过程中始终具备抗拉功能；另外，相扣式滑道结构只能使支座沿滑道滑移，因此本发明的支座在水平方向始终具备抑制扭转功能。

Description

一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座

技术领域

本发明属于建筑及桥梁结构技术领域，涉及一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座。

背景技术

建筑物受拉可以看成是水平地震荷载或风载引起的倾覆力和竖向地震振动的向上作用力超过了结构的自重。使用隔震技术的建筑物，特别是一些高宽比较大或轻型空间结构的建筑物，在遭遇地震作用或受风载影响时，倾覆力矩会引起较大的柱子拉力，极易产生倾覆失稳问题。建筑物发生扭转也是造成破坏的主要因素之一。要保证建筑物在扭转情况下的稳定性最根本的一点是如何引导建筑物按即定的水平方向运动，减少发生扭转的可能。可见，建筑物对隔震支座的性能要求除了通常的竖向承载力支撑、滑移位移、水平刚度、防火性能好等以外，还应具有竖向抗拉和抑制扭转功能。

目前建筑物减隔震支座普遍使用的是橡胶隔震支座，另有少量的平面摩擦滑移支座和摩擦摆式支座。橡胶隔震支座基本无抗拉能力或抗拉能力较差、存在橡胶老化及低温变硬、高温或火灾耗能减弱等问题。平面摩擦滑移支座的抗拉或抗倾覆性差，无回复能力，一般要和其他回复力装置配合使用。摩擦摆式隔震支座目前有抗拉功能的专利（竖向抗拔型摩擦摆支座，ZL申请号为：200710099429.0），但是无抑制扭转等功能，且结构型式为传统的摩擦摆式结构；双曲面球型减隔震支座（ZL专利号200420010939.8）作为摩擦摆支座的一种，具有减隔震性能优异、高承载力、大位移能力、寿命长等优点，但目前尚无抗拉和抑制扭转功能。

发明内容

本发明的目的是提出一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座。满足建筑物及桥梁结构在非震情况下正常使用，地震时具备减隔震、抗拉和抑制扭转功能的要求，以解决现有建筑物、桥梁减隔震支座存在的问题。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座，所述支座包括有顶板、上座板、中座板、下座板和底板；所述支座具有4个弧面摩擦副；所述顶板与上座板、所述底板与下座板之间分别具有1个弧面摩擦副，所述顶板与上座板之间的弧面摩擦副、所述底板与下座板之间的弧面摩擦副均为滑动摩擦副；所述上座板与中座板、所述下座板与中座板之间分别有1个弧面摩擦副，所述上座板与中座板之间的弧面摩擦副、所述下座板与中座板板之间的弧面摩擦副均为转动摩擦副；所述中座板上表面、下表面均为弧面且中座板上表面、下表面的弧面交错90°设置，即中座板上表面、下表面的弧面为“十”字交叉状型式；所述下座板相对底板、中座板滑移的方向与所述上座板相对顶板、中座板滑移的方向垂直；所述顶板与上座板、所述底板与下座板之间，所述上座板与中座板之间、所述下座板与中座板之间均为滑槽、滑块配合构成的相扣式滑道结构，所述滑槽或滑块分别位于所述底板凹弧面、下座板上下两个凸弧面、中座板上下两个凹弧面、上座板上下两个凸弧面、顶板凹弧面的两侧；所述顶板与上座板、所述底板与下座板之间，所述上座板与中座板之间、所述下座板与中座板之间滑槽、滑块配合构成的相扣式滑道结构，实现支座的抗拉、抑制扭转和减隔震功能。

一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座，4个所述弧面摩擦副均由不锈钢弧面滑板与非金属弧面滑板结合构成。

一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座，所述底板上设置限制下座板相对底板、中座板滑移的限位板Ⅰ，所述限位板Ⅰ与下座板的滑移方向垂直设置，构成单向滑动支座。

一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座，所述顶板上设置限制上座板相对顶板、中座板滑移的限位板Ⅱ，所述限位板Ⅱ与上座板的滑移方向垂直设置，构成单向滑动支座。

一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座，所述底板上设置限制下座板相对底板、中座板滑移的限位板Ⅰ，所述限位板Ⅰ与下座板的滑移方向垂直设置，所述顶板上设置限制上座板相对顶板、中座板滑移的限位板Ⅱ，所述限位板Ⅱ与上座板的滑移方向垂直设置，构成固定支座。

所述支座的底板具有供下座板滑移的凹弧面，所述下座板的下表面为凸弧面结构并吻配的贴合在底板所具有的凹弧面上；所述底板上，在凹弧面的两侧具有挡块，挡块的内壁面具有与底板上凹弧面的弧形一致的滑槽；所述下座板的两侧外壁均具有滑块，所述滑块为与底板上的滑槽吻配的弧形，下座板的滑块位于底板的滑槽内，构成抗拉和抑制扭转的相扣式滑道结构。

所述中座板的下表面为供下座板滑移的凹弧面，中座板下表面的凹弧面与底板上的凹弧面方向一致；所述中座板下表面的凹弧面吻配贴合在下座板上表面所具有的凸弧面上；所述下座板上，在凸弧面的两侧具有挡块，挡块的内壁面具有与下座板上凸弧面的弧形一致的滑槽；所述中座板的两侧外壁均具有滑块，所述滑块为与下座板上的滑槽吻配的弧形，中座板的滑块位于下座板的滑槽内，构成抗拉和抑制扭转的相扣式滑道结构。

所述中座板的上表面为供上座板滑移的凹弧面，中座板上表面的凹弧面与顶板上的凹弧面方向一致；所述上座板下表面的凸弧面吻配贴合在中座板上表面所具有的凹弧面上；所述上座板上，在凸弧面的两侧具有挡块，挡块的内壁面具有与上座板上凸弧面的弧形一致的滑槽；所述中座板的两侧外壁均具有滑块，所述滑块为与上座板上的滑槽吻配的弧形，中座板的滑块位于上座板的滑槽内，构成抗拉和抑制扭转的相扣式滑道结构。

所述支座顶板的下表面为凹弧面，所述上座板上表面的凸弧面吻配的贴合在顶板所具有的凹弧面上；所述顶板上，在凹弧面的两侧具有挡块，挡块的内壁面具有与顶板上凹弧面的弧形一致的滑槽；所述上座板的两侧外壁均具有滑块，所述滑块为与顶板上的滑槽吻配的弧形，上座板的滑块位于顶板的滑槽内，构成抗拉和抑制扭转的相扣式滑道结构。

所述底板上设置的限位板Ⅰ，与下座板两侧外壁上的滑块垂直，与底板上的滑槽垂直。

所述顶板上设置的限位板Ⅱ，与上座板两侧外壁上的滑块垂直，与顶板上的滑槽垂直。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1）支座的顶板、上座板、中座板、下座板、底板每两板组合之间均设计有相扣式滑道结构，使支座在滑移过程中始终具备抗拉功能。

2）支座4个摩擦副均为弧面摩擦副，相扣式滑道结构只能使支座沿着纵、横向滑道滑移，因此支座在水平方向始终具备抑制扭转功能。

3）支座在限位方向设置限位板，限位板保证支座在正常使用下不破坏起到限位作用；当地震发生且水平力超过设计值时，支座限位板破坏，并不影响地震作用下支座滑动功能；限位板破坏后应可更换。

4）支座通过双弧面的合成作用实现水平往复滑动。在往复滑动过程中，通过滑动面的摩擦阻力耗散地震能量，并延长结构自振周期，达到减隔震效果。地震过后，上部结构自重形成恢复力，使支座复位。

附图说明：

图1是本发明实施例1结构示意图。

图2是图1的A-A剖面图。

图3是本发明实施例2结构示意图

图4是图3的A-A剖面图。

图5是本发明实施例3结构示意图。

图6是图5的A-A剖面图。

图中，1、顶板，2、上座板，3、中座板，4、下座板，5、底板，6、限位板Ⅰ，7、不锈钢弧面滑板，8、非金属弧面滑板，9、限位板Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、图2所示，实施例1给出可多向活动的具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆减隔震支座，其包括有顶板1，上座板2，中座板3，下座板4，底板5，不锈钢弧面滑板7和非金属弧面滑板8；其中，顶板1和底板5为凹弧面并分别焊接不锈钢弧面滑板7，上座板2和下座板4的上、下面均为凸弧面，上座板2的上面镶嵌非金属弧面滑板8，下面焊有不锈钢弧面滑板7；下座板4的下面镶嵌非金属弧面滑板8，上面焊有不锈钢弧面滑板7；中座板3上、下面均为凹弧面，上、下两凹弧面呈“十”字交叉状型式，即上、下两凹弧面为交错90°设置，中座板3的上、下两个凹弧面均镶嵌非金属弧面滑板8。顶板1焊接的不锈钢弧面滑板7与上座板2镶嵌的非金属弧面滑板8组成支座纵桥向滑动摩擦副；上座板2焊接的不锈钢弧面滑板7与中座板3镶嵌的非金属弧面滑板8组成支座纵桥向转动摩擦副，上述两个弧面摩擦副共同实现支座纵桥向的滑移、转动和减隔震功能。底板5焊接的不锈钢弧面滑板7与下座板4镶嵌的非金属弧面滑板8组成支座横桥向滑动摩擦副；下座板4焊接的不锈钢弧面滑板7与中座板3镶嵌的非金属弧面滑板8组成支座横桥向转动摩擦副，上述两个弧面摩擦副共同实现支座横桥向的滑移、转动和减隔震功能。

支座的顶板1、上座板2、中座板3、下座板4、底板5每两板组合之间均设计有滑槽、滑块配合构成的相扣式滑道结构，使支座在滑移过程中始终具备抗拉功能。

支座所具有的4个摩擦副均为弧面摩擦副，相扣式滑道结构只能使支座沿着纵、横向滑道滑移，因此支座在水平方向始终具备抑制扭转功能。

支座通过双弧面的合成作用实现水平往复滑动。在往复滑动过程中，通过滑动面的摩擦阻力耗散地震能量，并延长结构自振周期，达到减隔震效果。地震过后，上部结构自重形成恢复力，使支座复位。

本实施例的支座在正常情况下，可同时实现水平纵桥向及横桥向的位移和转角功能；在地震时实现减隔震和震后自动复位功能；支座在整个运行过程中均具备抗拉和抑制扭转功能。

如图3、图4所示，实施例2给出单向活动的具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆减隔震支座；其主体结构与实施例1相同；支座在横桥向方向设置限位板Ⅰ6，所述底板5上设置限制下座板4相对底板5、中座板3滑移的限位板Ⅰ6，构成单向滑动（纵桥向滑动）支座；所述限位板Ⅰ6与下座板4的滑移方向垂直设置，所述限位板Ⅰ6与下座板两侧外壁上的滑块垂直，与底板5上的滑槽垂直。限位板Ⅰ6保证支座在正常使用及多遇地震作用下不破坏起到限位作用；当地震发生且水平力超过设计值时，限位板Ⅰ6破坏，并不影响地震作用下支座滑动功能；限位板Ⅰ6破坏后应可更换。

支座通过双弧面的合成作用实现水平往复滑动。在往复滑动过程中，通过滑动面的摩擦阻力耗散地震能量，并延长结构自振周期，达到减隔震效果。地震过后，上部结构自重形成恢复力，使支座复位。

本实施例的支座在正常情况下，可实现水平纵桥向位移和横向限位功能，在两个方向均具备转角功能；在地震时实现减隔震和震后自动复位功能；支座在整个运行过程中均具备抗拉和抑制扭转功能。

所述限位板也可设置在顶板1上，构成单向滑动（横桥向滑动）支座；所述限位板与上座板2的滑移方向垂直设置，所述限位板与上座板两侧外壁上的滑块垂直，与顶板1上的滑槽垂直。

如图5、图6所示，实施例3给出固定抗拉和抑制扭转功能摩擦摆减隔震支座，其主体结构与实施例1相同；支座在横桥向、纵桥向方向均设置限位板，即在所述顶板1上设置限位板Ⅱ9、底板5上设置限位板Ⅰ6，构成固定支座；所述限位板Ⅰ6、限位板Ⅱ9分别与下座板4、上座板2的滑移方向垂直设置。

本实施例的支座在正常情况下实现水平纵桥向和横桥向限位、转角功能；在地震时实现减隔震和震后自动复位功能；支座在整个运行过程中均具备抗拉和抑制扭转功能。

Claims (10)

1.一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座，其特征在于：所述支座包括有顶板（1）、上座板（2）、中座板（3）、下座板（4）和底板（5）；所述支座具有4个弧面摩擦副；所述顶板（1）与上座板（2）、所述底板（5）与下座板（4）之间分别具有1个弧面摩擦副，所述顶板（1）与上座板（2）之间的弧面摩擦副、所述底板（5）与下座板（4）之间的弧面摩擦副均为滑动摩擦副；所述上座板（2）与中座板（3）、所述下座板（4）与中座板（3）之间分别具有1个弧面摩擦副，所述上座板（2）与中座板（3）之间的弧面摩擦副、所述下座板（4）与中座板（3）之间的弧面摩擦副均为转动摩擦副；所述中座板上表面、下表面均为弧面且中座板上表面、下表面的弧面交错90°设置，即中座板上表面、下表面的弧面为“十”字交叉状型式；所述下座板（4）相对底板（5）、中座板（3）滑移的方向与所述上座板（2）相对顶板（1）、中座板（3）滑移的方向垂直；所述顶板（1）与上座板（2）、所述底板（5）与下座板（4）之间，所述上座板（2）与中座板（3）之间、所述下座板（4）与中座板（3）之间均具有滑槽、滑块配合构成的相扣式滑道结构，所述滑槽或滑块分别位于所述底板凹弧面、下座板上下两个凸弧面、中座板上下两个凹弧面、上座板上下两个凸弧面、顶板凹弧面的两侧；所述顶板（1）与上座板（2）、所述底板（5）与下座板（4）之间，所述上座板（2）与中座板（3）之间、所述下座板（4）与中座板（3）之间滑槽、滑块配合构成的相扣式滑道结构，实现支座的抗拉、抑制扭转和减隔震功能。

2.按照权利要求1所述的一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座，其特征在于：4个所述弧面摩擦副均由不锈钢弧面滑板（7）与非金属弧面滑板（8）结合构成。

3.按照权利要求1所述的一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座，其特征在于：所述底板（5）上设置限制下座板（4）相对底板（5）、中座板（3）滑移的限位板Ⅰ（6），所述限位板Ⅰ（6）与下座板（4）的滑移方向垂直设置，构成单向滑动支座。

4.按照权利要求1所述的一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座，其特征在于：所述顶板（1）上设置限制上座板（2）相对顶板（1）、中座板（3）滑移的限位板Ⅱ（9），所述限位板Ⅱ（9）与上座板（2）的滑移方向垂直设置，构成单向滑动支座。

5.按照权利要求1所述的一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座，其特征在于：所述底板（5）上设置限制下座板（4）相对底板（5）、中座板（3）滑移的限位板Ⅰ（6），所述限位板Ⅰ（6）与下座板（4）的滑移方向垂直设置，所述顶板（1）上设置限制上座板（2）相对顶板（1）、中座板（3）滑移的限位板Ⅱ（9），所述限位板Ⅱ（9）与上座板（2）的滑移方向垂直设置，构成固定支座。

6.按照权利要求1所述的一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座，其特征在于：所述支座的底板（5）具有供下座板（4）滑移的凹弧面，所述下座板（4）的下表面为凸弧面结构并吻配的贴合在底板（5）所具有的凹弧面上；所述底板（5）上，在凹弧面的两侧具有挡块，挡块的内壁面具有与底板上凹弧面的弧形一致的滑槽；所述下座板的两侧外壁均具有滑块，所述滑块为与底板上的滑槽吻配的弧形，下座板的滑块位于底板的滑槽内，构成抗拉和抑制扭转的相扣式滑道结构。

7.按照权利要求1所述的一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座，其特征在于：所述中座板的下表面为供下座板滑移的凹弧面，中座板下表面的凹弧面与底板上的凹弧面方向一致；所述中座板下表面的凹弧面吻配贴合在下座板上表面所具有的凸弧面上；所述下座板（4）上，在凸弧面的两侧具有挡块，挡块的内壁面具有与下座板上凸弧面的弧形一致的滑槽；所述中座板的两侧外壁均具有滑块，所述滑块为与下座板上的滑槽吻配的弧形，中座板的滑块位于下座板的滑槽内，构成抗拉和抑制扭转的相扣式滑道结构；

所述中座板（3）的上表面为供上座板滑移的凹弧面，中座板上表面的凹弧面与顶板上的凹弧面方向一致；所述上座板下表面的凸弧面吻配贴合在中座板上表面所具有的凹弧面上；所述上座板（2）上，在凸弧面的两侧具有挡块，挡块的内壁面具有与上座板上凸弧面的弧形一致的滑槽；所述中座板的两侧外壁均具有滑块，所述滑块为与上座板上的滑槽吻配的弧形，中座板的滑块位于上座板的滑槽内，构成抗拉和抑制扭转的相扣式滑道结构。

8.按照权利要求1所述的一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座，其特征在于：所述支座顶板（1）的下表面为凹弧面，所述上座板上表面的凸弧面吻配的贴合在顶板所具有的凹弧面上；所述顶板（1）上，在凹弧面的两侧具有挡块，挡块的内壁面具有与顶板上凹弧面的弧形一致的滑槽；所述上座板的两侧外壁均具有滑块，所述滑块为与顶板（1）上的滑槽吻配的弧形，上座板（2）的滑块位于顶板（1）的滑槽内，构成抗拉和抑制扭转的相扣式滑道结构。

9.按照权利要求3或5所述的一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座，其特征在于：所述底板（5）上设置的限位板Ⅰ（6），与下座板两侧外壁上的滑块垂直，与底板上的滑槽垂直。

10.按照权利要求4或5所述的一种具备抗拉和抑制扭转功能的摩擦摆式减隔震支座，其特征在于：所述顶板（1）上设置的限位板Ⅱ（9），与上座板（2）两侧外壁上的滑块垂直，与顶板（1）上的滑槽垂直。