CN104695551A - 一种多向性能金属滑动支座 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑钢结构领域的一种多向性能金属滑动支座，技术方案为：底板固定在建筑下部结构构件上，底板上设有两条平行的底板单向导轨；下滑块通过底部的下滑块导轨槽连接在底板单向导轨上，并只能沿所述底板单向导轨的方向滑动；下滑块上设有与底板单向导轨垂直的下滑块导轨，上滑块通过底部的上滑块导轨槽连接在下滑块导轨上，并只能沿下滑块导轨方向滑动；上滑块的顶面设有球面凹槽；碗型连接板设置在球面凹槽内，并能在球面凹槽内三向转动，抗拔螺钉垂直固定碗型连接板和上滑块；支座连接板盖在碗型连接板上并固定，支座连接板与上部结构构件连接。本发明解决滑动支座在确保双向滑动性能的条件下，能实现绕三个方向转动的性能。
Description
技术领域
本发明主要应用于建筑钢结构领域，特别适用于有抗拔力且具有多向转动性能要求的钢结构支座。
背景技术
复杂建筑钢结构与下部混凝土结构工程或其他钢结构工程的连接处多采用释放一定自由度的支座，其中滑动支座可简化并减轻复杂建筑钢结构的受力，或用于不同单体间的抗震缝设缝要求，或形成具有隔震性能要求的结构体系。
但不同的情况下，对支座性能存在不同要求，复杂结构或特殊条件下除要求支座能单向或双向滑动外，尚需具有较大的抗拔能力，以及适当的各向转动性能。目前工程设计中应用的滑动支座，在解决抗拔及多向转动性能方面并不理想，特别是存在卡死、构造不稳定等问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有多向性能的金属滑动支座，解决滑动支座在确保双向滑动性能的条件下，能实现绕三个方向转动的性能，并提供较强的承压和抗拔能力，同时确保各零件在双向滑动或多向转动时始终能独立工作、不相互影响，包括不出现卡死、滑脱、塌落等风险。
为了解决上述技术问题，本发明采用的基本技术方案为：底板固定在建筑下部结构构件上，所述底板上设有两条平行的底板单向导轨；下滑块通过底部的下滑块导轨槽连接在所述底板单向导轨上，并只能沿所述底板单向导轨的方向滑动；下滑块挡板设置在所述底板单向导轨的两侧，挡住所述下滑块滑出所述底板外；所述下滑块上设有与所述底板单向导轨垂直的下滑块导轨，上滑块通过底部的上滑块导轨槽连接在所述下滑块导轨上，并只能沿所述下滑块导轨方向滑动；上滑块挡板设置在所述下滑块导轨的两侧，挡住所述上滑块滑出所述下滑块外；所述上滑块的顶面设有球面凹槽；碗型连接板设置在所述球面凹槽内，并能在所述球面凹槽内三向转动，抗拔螺钉垂直固定所述碗型连接板和上滑块；支座连接板盖在所述碗型连接板上并与所述碗型连接板固定，所述支座连接板与上部结构构件连接。
上述基本技术方案中：下滑块可在底板上沿底板单向导轨的导轨方向自由滑动；由承压面传递从下滑块至底板的压力；下滑块受到底板两侧的下滑块挡板作为限位，防止滑动过量后脱落。上滑块能沿下滑块导轨方向滑动；由承压面传递从上滑块至下滑块的压力；上滑块受到下滑块两侧的上滑块挡板作为限位，防止滑动过量后脱落。抗拔螺钉通过螺纹拧入上滑块内，防止碗型连接板在拉拔力下脱离上滑块。一般，支座连接板可以与碗型连接板的平面形状一致，并通过若干高强螺栓与碗型连接板连接。必要时，可在各承压面上设置聚四氟乙烯板等助滑材料。
基于上述技术特征，所述底板单向导轨的截面为外凸的T字型，所述下滑块导轨槽为内凹槽，契合套在所述底板单向导轨上；所述下滑块导轨的截面为内凹的倒T字型，所述上滑块导轨槽为外凸槽，契合套在所述下滑块导轨上。当然，上述各导轨与导轨槽的连接方式可采用现有技术中任意外凸和内凹的相契合的形式，如T型、Γ型或圆形等、只需要保证运动轨迹即可。
为减轻下滑块的材料用量，基于上述技术特征，可在下滑块内局部挖孔。
上述技术方案中：底板与建筑下部结构构件、支座连接板与上部结构构件、支座连接板与碗型凹槽零件的固定连接可采用焊接、高强度螺栓等现有任意技术固定，不属于本专利保护范围内。
本发明的有益效果为：1）相垂直的两个独立方向滑动、三向转动机制是沿支座高度方向串联形成的，这种串联形式保证了各方向滑动和三向转动之间的运动独立性，不出现干扰。2）两个相互垂直方向的滑动是嵌套式布置的，即下滑块在底板单向导轨内滑动，上滑块在下滑块内滑动，任何的滑动过程都允许上部力作用中心直接从上滑块传至下滑块再传至底板，并最终传递至下部结构，而不会出现传力转折、偏心导致各滑块间卡死、支座不稳定甚至塌落等情况。3）导轨侧的挡板也有助于控制滑动量，起到限位作用。
综上所述，本发明的多向性能金属滑动支座，解决了滑动支座在双向滑动性能的条件下，可实现绕三个方向转动的性能，并提供较强的承压和抗拔能力，同时确保各零件在双向滑动或多向转动时始终能独立工作、不相互影响，包括不出现卡死、滑脱、塌落等风险。
附图说明
图1显示为本发明滑动支座的剖面图一。
图2显示为本发明滑动支座的剖面图二（与剖面图1垂直）。
图3显示为支座连接板的平面示意图。
图4显示为碗型连接板与抗拔螺钉的平面示意图。
图5显示为上滑块的平面示意图。
图6显示为下滑块的平面示意图。
图7显示为底板的平面示意图。
图8 为本发明滑动支座滑动变形示意图，其中虚线表示滑动轨迹。
图9为图8的剖面图，其中虚线表示滑动轨迹。
具体实施方式
如图1至图9所示，底板1上设有两条平行的底板单向导轨10，底板单向导轨10的截面为外凸的T字型，下滑块2通过底部的下滑块导轨槽14连接在所述底板单向导轨上，下滑块导轨槽为内凹槽，契合套在底板单向导轨10上。如图7所示，下滑块2只能沿所述底板单向导轨的方向滑动，下滑块挡板8设置在底板单向导轨10的两侧，挡住下滑块2滑出底板1外；下滑块2上设有与底板单向导轨10垂直的下滑块导轨9，下滑块导轨9的截面为内凹的倒T字型，上滑块3的底部设有外凸的上滑块导轨槽12，契合套在下滑块导轨9上，使上滑块3只能沿下滑块导轨方向滑动，上滑块挡板7设置在下滑块导轨9的两侧，挡住上滑块3滑出下滑块2外；上滑块3的顶面设有球面凹槽15；碗型连接板4设置在球面凹槽内，并能在球面凹槽内三向转动，抗拔螺钉5垂直固定碗型连接板4和上滑块3；支座连接板6盖在所述碗型连接板4上并用高强螺栓11与碗型连接板4固定。如图1所示，可在下滑块2内局部挖孔13。
如图1~图2所示，本发明为一种多向性能的金属滑动支座，包括底板1、两个独立且滑动方向正交的上滑块3和下滑块2、碗型连接板4、抗拔螺钉5及支座连接板6等。
在确定该支座的尺寸时，应通过计算确定支座的最大竖向承压力、最大竖向拉拔力、双向最大滑动量、绕水平方向的最大转动量等参数。1）支座的竖向传力都是通过承压面传递的，因此首先确定最大竖向承压力，从而根据材料强度确定承压面的面积；由于各串联部分自上而下布置，因此从上而下确定各零件部分的承压面是方便的。2）支座的竖向拉拔力是通过导轨凸肋间的接触面传递的，因此需根据最大拉拔力和材料强度，确定该接触面的面积以及凸肋的厚度。3）一般来说，竖向承载力和竖向拉拔力是两个完全独立的传力过程和传力界面，在确定这两接触面尺寸后，可确定碗型凹槽零件4、抗拔螺钉5、上滑块3和下滑块2的主体尺寸。4）根据双向最大滑动量确定导轨的长度，并最终确定各滑块和导轨的基本尺寸。5）根据转动量确定碗型连接板与上滑块3的间隙。6）在确定基本尺寸后，根据支座的零部件串联特征以及传力的串联特征，逐项复核各接触截面的承载力、零件承载力，以及变形量是否充分。7）在确定支座后，进一步设计该支座与主体结构的连接方法。
为提高支座的综合性能，以下设置是必要的或有利的：1）挡板进行滑动限位，可根据最大竖向承压力的20%作为挡板的设计载荷。2）各接触界面上敷设聚四氟乙烯PTFE等高强助滑材料，有利于减小滑动摩擦系数。3）设置必要的防尘措施，防止灰尘、垃圾等影响支座的滑动性能。
综上所述，本发明的多向性能金属滑动支座，解决了滑动支座在双向滑动性能的条件下，可实现绕三个方向转动的性能，并提供较强的承压和抗拔能力，同时确保各零件在双向滑动或多向转动时始终能独立工作、不相互影响，包括不出现卡死、滑脱、塌落等风险。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (3)
1.一种多向性能金属滑动支座，其特征在于：底板（1）固定在建筑下部结构构件上，所述底板（1）上设有两条平行的底板单向导轨（10）；下滑块（2）通过底部的下滑块导轨槽（14）连接在所述底板单向导轨上，并只能沿所述底板单向导轨的方向滑动；下滑块挡板（8）设置在所述底板单向导轨的两侧，挡住所述下滑块（2）滑出所述底板（1）外；所述下滑块（2）上设有与所述底板单向导轨垂直的下滑块导轨（9），上滑块（3）通过底部的上滑块导轨槽（12）连接在所述下滑块导轨上，并只能沿所述下滑块导轨方向滑动；上滑块挡板（7）设置在所述下滑块导轨的两侧，挡住所述上滑块（3）滑出所述下滑块（2）外；所述上滑块（3）的顶面设有球面凹槽（15），碗型连接板（4）设置在所述球面凹槽内，并能在所述球面凹槽内三向转动；抗拔螺钉（5）垂直固定所述碗型连接板（4）和上滑块（3）；支座连接板（6）盖在所述碗型连接板（4）上并与所述碗型连接板（4）固定，所述支座连接板（6）与上部结构构件连接。
2.根据权利要求1所述的一种多向性能金属滑动支座，其特征在于：所述底板单向导轨（10）的截面为外凸的T字型，所述下滑块导轨槽（14）为内凹槽，契合套在所述底板单向导轨（10）上；所述下滑块导轨（9）的截面为内凹的倒T字型，所述上滑块导轨槽（12）为外凸槽，契合套在所述下滑块导轨上（9）。
3.根据权利要求1或2所述的一种多向性能金属滑动支座，其特征在于：所述下滑块（2）内局部挖孔（13）。
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