CN103469919B - 一种双向滚动摆隔震支座 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于土木工程隔震领域的一种双向滚动摆隔震支座。该隔震支座由上板、上滚轴、上滚动摆杆、下滚动摆杆、下滚轴、下板、上弧形轨道槽和下弧形轨道槽组成；上板的下表面设置上弧形轨道槽，内置上滚轴；下板的上表面设置下弧形轨道槽，内置下滚轴；上滚轴平铺在上弧形轨道槽内，下滚轴平铺在下弧形轨道槽内，均沿弧线方向排列紧密；上板的上弧形轨道槽的方向与下板的下弧形轨道槽的方向相互正交。弧形轨道槽构造有两种形式，一种为通长凹槽，一种为圆孔凹槽。本发明的优点是：地震作用发生时，上下板发生相对位移，带动滚动摆杆沿弧形轨道槽的曲面摆动，为结构提供回复力，控制结构位移，减少结构响应，保证结构安全。
Description
技术领域
本发明属于土木工程结构技术领域，具体涉及一种双向滚动摆隔震支座。
背景技术
近年来，大量学者对结构的消能减震、隔震进行研究，许多国家制定了消能减震和隔震的规范，消能减震和隔震逐步成为建筑结构减轻地震灾害的有效技术。隔震体系通过延长结构的自振周期能够减少水平地震作用，有效地减轻结构的损坏。基础隔震设计通过隔震层吸收地震能量达到地震作用时上部结构仍在弹性范围内工作的目的，有效的保护了结构。
目前常见的隔震支座有橡胶隔震支座、摩擦隔震支座及带阻尼隔震支座。橡胶隔震支座应用较广泛的有叠层橡胶支座和铅芯-橡胶支座。叠层橡胶支座克服了橡胶块竖向刚度小、水平荷载作用下稳定性差等缺点，但由于阻尼较小以及变形较大等不利因素使得它需要与其他阻尼器一起使用才能具有一定的效果。铅芯-橡胶支座利用了铅剪切滞回变形和橡胶滞回变形的耗能能力，提供较大的阻尼力，具有良好的减震效果，然而铅芯的增加使得隔震体系的自恢复能力大大降低了。
1985年Zayas等人在美国加州大学伯克利分校研发了摩擦摆隔震装置称之为摩擦摆系统/支座(FrictionPendulumSystem/Bearing，简称FPS/FPB)。它具有平面滑移隔震装置对地震激励频率范围低敏感性和高稳定性等特性，此外该装置的圆弧滑动面使其具有自复位功能。经过20余年的发展，10余种摩擦摆隔震支座相继出现。但是以上支座仍有以下不足：
1)橡胶隔震支座的材料受温度影响较大，高温条件下不适用，很难满足建筑的耐久性要求。
2)摩擦型隔震支座的摩擦面需要工艺上特殊处理，该隔震支座摩擦面长期稳定性和摩擦面疲劳性稳定性较差，不易设计与控制。
3)带阻尼隔震支座具有提供阻尼的特性，但是该隔震支座具有结构复杂、造价高、震后维护成本高等缺点。
发明内容
为克服现有隔震支座的上述缺陷，本发明提出了一种双向滚动摆隔震支座。其特征在于，该隔震支座由上板、上滚轴、上滚动摆杆、下滚动摆杆、下滚轴、下板、上弧形轨道槽和下弧形轨道槽组成；
所述上板的下表面设置上弧形轨道槽，内置上滚轴；所述下板的上表面设置下弧形轨道槽，内置下滚轴；
上滚轴平铺在上弧形轨道槽内，下滚轴平铺在下弧形轨道槽内，均沿弧线方向排列紧密；
上板的上弧形轨道槽的方向与下板的下弧形轨道槽的方向相互正交。
所述上滚动摆杆的上表面与上弧形轨道槽曲面曲率半径相同，下滚动摆杆的下表面与下弧形轨道槽曲面曲率半径相同。
所述上弧形轨道槽，弧形轨道面沿弧线方向曲率处处相等；所述下弧形轨道槽，弧形轨道面沿弧线方向曲率处处相等。
所述上弧形轨道槽和下弧形轨道槽各有两种构造形式，一种为通长凹槽，一种为圆孔凹槽。
所述通长凹槽为在上弧形轨道槽和下弧形轨道槽底部沿弧形槽面两边各开通长凹槽；上弧形轨道槽沿弧形槽面两边的凹槽高度与上滚轴直径相等；下弧形轨道槽沿弧形槽面两边的凹槽高度与下滚轴直径相等。
所述圆孔凹槽为在上弧形轨道槽和下弧形轨道槽底部沿弧形槽面两边各打若干圆孔凹槽；弧形槽面两边的圆孔凹槽位置对称；上弧形轨道槽沿弧形槽面两边的圆孔凹槽半径与上滚轴半径相等；下弧形轨道槽沿弧形槽面两边的圆孔凹槽半径与下滚轴半径相等。
所述隔震支座的材料为钢材。
所述上滚动摆杆下表面的凸面曲率半径与下滚动摆杆上表面的凹面曲率半径相同。
发明的有益效果：（1）本发明将隔震支座的运动形式由摩擦方式转换为滚动方式，解决了摩擦面疲劳性能不好的问题。（2）本发明可以在两个单向地震作用下分别设计，并且可以提供两个独立方向的不同周期、位移等；也可以针对结构两个方向固有频率较大差异问题单独设计。（3）所述双向滚动摆隔震支座周期固定。本发明采用钟摆原理，周期设计与滚动摆杆摆动的圆弧曲率半径有关。（4）本发明的材料为钢材，性能稳定，耐火耐高温，满足结构耐久性要求。（5）本发明构造简单、体积较小、造价低。
附图说明
图1为双向滚动摆隔震支座的主视图。
图2为双向滚动摆隔震支座——通长凹槽轨道槽构件A-A剖面图。
图3为双向滚动摆隔震支座——通长凹槽轨道槽构件上板A-A剖面图。
图4为双向滚动摆隔震支座——圆孔凹槽轨道槽构件A-A剖面图。
图5为双向滚动摆隔震支座——圆孔凹槽轨道槽构件上板A-A剖面图。
具体实施方式
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。
如图1-3所示的双向滚动摆隔震支座为本发明的优选实施例一，该隔震支座由上板1、上滚轴2、上滚动摆杆3、下滚动摆杆4、下滚轴5、下板6、上弧形轨道槽7和下弧形轨道槽8组成。
如图2为双向滚动摆隔震支座——通长凹槽轨道槽构件A-A剖面图。上板1的下表面设置上弧形轨道槽7，内置上滚轴2；下板6的上表面设置下弧形轨道槽8，内置下滚轴5；上滚轴2平铺在上弧形轨道槽7内，下滚轴5平铺在下弧形轨道槽8内，均沿弧线方向排列紧密。上板1的上弧形轨道槽7的方向与下板6的下弧形轨道槽8的方向相互正交。上弧形轨道槽7和下弧形轨道槽8曲面曲率半径可以相同，也可以不同，满足两个方向上分别设计的要求。上滚动摆杆3的上表面与上弧形轨道槽7曲面曲率半径相同，下滚动摆杆4的下表面与下弧形轨道槽8曲面曲率半径相同。所述双向滚动摆隔震支座安装于上部结构与基础之间，地震作用时上板1和下板6发生相对位移，带动上滚动摆杆3在上弧形轨道槽7内摆动，下滚动摆杆4在下弧形轨道槽8内摆动，为结构提供回复力，控制结构位移，减少结构响应，保证结构安全。上滚动摆杆3下表面的凸面曲率半径与下滚动摆杆4上表面的凹面曲率半径相同，上滚动摆杆3和下滚动摆杆4的接触面可以沿接触圆弧面自由滑动。
如图3为双向滚动摆隔震支座——通长凹槽轨道槽构件上板A-A剖面图。所述通长凹槽为在上弧形轨道槽7和下弧形轨道槽8底部沿弧形槽面两边各开通长凹槽；上弧形轨道槽7沿弧形槽面两边的凹槽高度与上滚轴2直径相等；下弧形轨道槽8沿弧形槽面两边的凹槽高度与下滚轴5直径相等。
如图1、4、5所示的双向滚动摆隔震支座为本发明的优选实施例二，该隔震支座由上板1、上滚轴2、上滚动摆杆3、下滚动摆杆4、下滚轴5、下板6、上弧形轨道槽7和下弧形轨道槽8组成。
如图4为双向滚动摆隔震支座——圆孔凹槽轨道槽构件A-A剖面图。上板1的下表面设置上弧形轨道槽7，内置上滚轴2；下板6的上表面设置下弧形轨道槽8，内置下滚轴5；上滚轴2平铺在上弧形轨道槽7内，下滚轴5平铺在下弧形轨道槽8内，均沿弧线方向排列紧密；上板1的上弧形轨道槽7的方向与下板6的下弧形轨道槽8的方向相互正交。上弧形轨道槽7和下弧形轨道槽8曲面曲率半径可以相同，也可以不同，满足两个方向上分别设计的要求。上滚动摆杆3的上表面与上弧形轨道槽7曲面曲率半径相同，下滚动摆杆4的下表面与下弧形轨道槽8曲面曲率半径相同。所述双向滚动摆隔震支座安装于上部结构与基础之间，地震作用时上板1和下板6发生相对位移，带动上滚动摆杆3在上弧形轨道槽7内摆动，下滚动摆杆4在下弧形轨道槽8内摆动，为结构提供回复力，控制结构位移，减少结构响应，保证结构安全。上滚动摆杆3下表面的凸面曲率半径与下滚动摆杆4上表面的凹面曲率半径相同，上滚动摆杆3和下滚动摆杆4的接触面可以沿接触圆弧面自由滑动。
如图5为双向滚动摆隔震支座——圆孔凹槽轨道槽构件上板A-A剖面图。所述圆孔凹槽为在上弧形轨道槽7和下弧形轨道槽8底部沿弧形槽面两边各打若干圆孔凹槽；弧形槽面两边的圆孔凹槽位置对称；上弧形轨道槽7沿弧形槽面两边的圆孔凹槽半径与上滚轴2半径相等；下弧形轨道槽8沿弧形槽面两边的圆孔凹槽半径与下滚轴5半径相等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种双向滚动摆隔震支座，该隔震支座由上板、上滚轴、上滚动摆杆、下滚动摆杆、下滚轴、下板、上弧形轨道槽和下弧形轨道槽组成；
上板的上弧形轨道槽的方向与下板的下弧形轨道槽的方向相互正交；
其特征在于，所述上板的下表面设置上弧形轨道槽，内置上滚轴；所述下板的上表面设置下弧形轨道槽，内置下滚轴；所述上弧形轨道槽，弧形轨道面沿弧线方向曲率处处相等；所述下弧形轨道槽，弧形轨道面沿弧线方向曲率处处相等；上滚轴平铺在上弧形轨道槽内，下滚轴平铺在下弧形轨道槽内，均沿弧线方向排列紧密；
所述上滚动摆杆的上表面与上弧形轨道槽曲面曲率半径相同，下滚动摆杆的下表面与下弧形轨道槽曲面曲率半径相同；
所述上滚动摆件的下表面设计成凸弧面，下滚动摆件的上表面设计成凹弧面，所述凸弧面与凹弧面形成滑动面连接，上滚动摆杆和下滚动摆杆的接触面能够沿接触圆弧面自由滑动；且所述上滚动摆杆下表面的凸面曲率半径与下滚动摆杆上表面的凹面曲率半径相同。
2.如权利要求1中所述的一种双向滚动摆隔震支座，其特征在于，所述上弧形轨道槽和下弧形轨道槽各有两种构造形式，一种为通长凹槽，一种为圆孔凹槽。
3.如权利要求2中所述的一种双向滚动摆隔震支座，其特征在于，所述通长凹槽为在上弧形轨道槽和下弧形轨道槽底部沿弧形槽面两边各开通长凹槽；上弧形轨道槽沿弧形槽面两边的凹槽高度与上滚轴直径相等；下弧形轨道槽沿弧形槽面两边的凹槽高度与下滚轴直径相等。
4.如权利要求2中所述的一种双向滚动摆隔震支座，其特征在于，所述圆孔凹槽为在上弧形轨道槽和下弧形轨道槽底部沿弧形槽面两边各打若干圆孔凹槽；弧形槽面两边的圆孔凹槽位置对称；上弧形轨道槽沿弧形槽面两边的圆孔凹槽半径与上滚轴半径相等；下弧形轨道槽沿弧形槽面两边的圆孔凹槽半径与下滚轴半径相等。
5.如权利要求1中所述的一种双向滚动摆隔震支座，其特征在于，所述隔震支座的材料为钢材。
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