CN104763057A - Sma-摩擦摆间隙复合隔震支座 - Google Patents
Sma-摩擦摆间隙复合隔震支座 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104763057A CN104763057A CN201510135173.9A CN201510135173A CN104763057A CN 104763057 A CN104763057 A CN 104763057A CN 201510135173 A CN201510135173 A CN 201510135173A CN 104763057 A CN104763057 A CN 104763057A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sma
- friction pendulum
- abutment
- shock isolating
- support plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
Abstract
本发明公开了一种SMA-摩擦摆间隙复合隔震支座,由上支座板,圆柱体双凸球面滑块以及下支座板组成,上支座板下部外壁与下支座板上部外壁之间设置有SMA丝超弹性组件,上支座板中心凹曲面与圆柱体双凸球面滑块的上凸球面相接,圆柱体双凸球面滑块的下凸球面坐落于下支座板凹曲面内。本发明的隔震支座结构简单,具有承载力高、耐久性好以及隔震性能自适应等特点,适用于强震区的建筑、桥梁、渡槽以及其他构筑物。
Description
技术领域
本发明涉及一种固定建筑物的隔震支座,具体涉及一种SMA-摩擦摆间隙复合隔震支座,适用于建筑、桥梁、渡槽以及其他构筑物减隔震。
背景技术
地震是一种突发的自然现象,在地震过程中释放出大量的能量具有很大的破坏力,严重危及人类的生产活动和生命财产安全。传统的抗震方法是通过增强结构自身的强度、刚度和延性来抵御地震的作用,这种方法不能确保安全,而且使工程造价提高不少。隔震是一种新型的抗震技术,其原理是通过在结构底部和基础顶面之间设置某种隔震装置,以延长其振动周期,从而避开地震动的主要能量频带,达到降低结构损害、保护人员安全的目的。
目前应用比较普遍的隔震装置主要有铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座和摩擦摆支座。其中摩擦摆支座由于具有高承载力、高稳定性、高耐久性以及对地震激励频率范围低敏感性等特点,逐渐成为最具发展前景的减隔震支座。然而,传统摩擦摆支座的周期是固定的,在近断层地震动长周期脉冲运动作用下可能引起地震作用的放大,甚至发生低频类共振现象,导致支座位移超限、隔震结构破坏。可见传统的隔震支座在耗能能力和震后复位能力均存在不足。
形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)是一种新型功能材料,这种材料具有独特的形状记忆效应、超弹性效应、优良的阻尼性能、抗疲劳性能和耐腐蚀性能。形状记忆合金隔震的途径包括:(1)利用形状记忆合金的高阻尼特性和超弹性滞回特性提高隔震支座的耗能能力;(2)利用形状记忆合金的超弹性效应,使得隔震支座具有震后自复位能力。
现有的工程结构形状记忆合金隔震支座或采用小直径丝材(直径1~2mm)与叠层橡胶垫复合,即形状记忆合金复合支座,或使用形状记忆合金棒进行组合形成隔震支座,上述两种支座在强震作用下支座提供大输出力、大输出位移的能力不足,支座耗能的形式较为单一,同时也缺少防止支座内部器件损伤的软接触功能以及适应上部结构转角需求的转动能力,且装置在震后不能自行复位,因此,非常有必要开发能够利用大尺寸形状记忆合金器件超弹性的性能进行复位且具有软接触抗拔功能的隔震支座。
经检索,中国专利文献CN203782881U公开了一种隔震支座,该支座包括含有底板和侧壁的下连接钢板、与滑块和底板相连的形状记忆合金螺旋弹簧、滑块、上部盖板、抗拔挡板、聚四氟乙烯涂层和橡胶垫层。滑块的球形凹槽滑块与下挡块的球形凸起相吻合,同时为了保证支座各部件在工作过程中可能产生的接触为软碰撞,在短柱的外围以及下挡块的下表面设置了橡胶垫层,螺旋弹簧采用超弹性形状记忆合金,使得装置在震后易于自复位,并且形状记忆合金螺旋弹簧具有超弹性滞回,使得支座装置总体的耗能水平得到了大幅度提高。但是其底部所采用平面摩擦和螺旋弹簧形式只能适应横波震动引起的变形,在纵波及倾斜时还需依靠短柱和橡胶层进行缓冲,结构较为复杂,加工难度大,而且短柱所能承受的冲击载荷有限。开发一种耗能复位效果更好的隔震支座已成为亟待解决的技术问题。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种隔震支座,该支座在远场地震动作用下可充分发挥摩擦摆支座良好的隔震性能,在近断层地震动作用下利用SMA耗能复位功能控制支座位移。
技术方案:为解决上述技术问题,本发明提供的SMA-摩擦摆间隙复合隔震支座,包括上支座板和下支座板,所述上支座板与下支座板之间安装有滑块,所述滑块的顶部具有球冠凸,所述上支座板的中部具有球冠凹,所述球冠凸与球冠凹组成球副;所述滑块的底部具有凸球面,所述下支座板的中部具有凹曲面,所凸球面与所述凹曲面形成滑动副;所述上支座板与下支座板之间连接有SMA丝。
具体地,所述凸球面镶嵌有聚四氟乙烯板。
具体地,所述SMA丝为记忆合金超弹性组件,包括两端的直线连接部和中间往复弯折部,所述直线连接部与上支座板和下支座板通过螺纹连接。
具体地,所述往复弯折部呈U形,所述直线连接部与U形自由端的连接处形成弧形的拐角。
具体地,所述下支座板的凹曲面为球面、椭球面或其他形状曲面。上支座板和滑块之间仅可通过球冠副转动,滑块在下支座板凹曲面上可沿曲面切线方向摩擦滑动。球副在满足荷载传递的前提下能自由转动即可,滑动副在满足荷载传递的前提下能摩擦滑动即可,支座性能取决于下支座板凹曲面的形状设计和滑动副的摩擦系数。
具体地,所述SMA丝沿上、下支座板的圆环壁呈中心对称分布,具体的SMA丝长度、直径以及数量等需要根据摩擦摆参数和实际使用情况确定。
具体地,所述上支座的下表面具有上圆环壁和中心圆柱体,所述球冠凹位于中心圆柱体上,所述下支座的上表面具有上圆环壁,所述上圆环壁和所述下圆环壁的位置一一对应,所述上圆环壁和所述下圆环壁上具有用于安装SMA丝的安装孔。
具体地,所述上支座和下支座的边缘具有用于上、下部结构安装的法兰盘。
在正常使用状况下,SMA-摩擦摆间隙复合隔震支座将结构上部荷载均匀的传递到下部结构,起到普通支座的作用;另一方面,在中小地震时,通过圆柱体双凸球面滑块在下支座板凹曲面上滑动,摩擦耗能并延长结构周期,起到良好的隔震效果,在大震时,除上述摩擦滑动外,上支座板下部外壁与下支座板上部外壁之间设置的SMA丝超弹性组件将参与滞回耗能,并利用其超弹性特性提供回复力,达到减小结构反应、限制支座位移的目的。
有益效果:本发明通过摩擦副和SMA丝滞回特性来消耗地震能量,并利用上部结构的自重以及SMA丝的超弹性复位能力来自复位。此外,该支座易加工和成型控制,聚四氟乙烯滑板和SMA丝性能可靠,价格便宜。该支座结构简单、竖向承载力大、耐久性好,隔震机理明确,能够实现对建筑、桥梁、渡槽以及其他结构隔震控制的自适应。
除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外,本发明的SMA-摩擦摆间隙复合隔震支座所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点,将结合附图做出进一步详细的说明。
附图说明
图1是本发明的实施例的SMA-摩擦摆间隙复合隔震支座的结构示意图;
图2是图1的俯视图;
图中:1-上支座板;2-圆柱体双凸球面滑块;3-聚四氟乙烯滑板;4-下支座板;5-SMA丝超弹性组件;6-中心圆柱体;7-球冠凹;8-SMA丝安装孔;9-上圆环壁;10-上部结构螺栓安装孔。
具体实施方式
实施例:
本实施例的SMA-摩擦摆间隙复合隔震支座具体结构如图1所示,SMA-摩擦摆间隙复合隔震支座由上支座板1,圆柱体双凸球面滑块2以及下支座板4组成,上支座板1下部外壁与下支座板4上部外壁之间设置有SMA丝超弹性组件5,上支座板1中心的球冠凹与圆柱体双凸球面滑块2的上凸球面相接,圆柱体双凸球面滑块2的下凸球面坐落于下支座板4的凹曲面内。上支座板1相对于下支座板4任意方向滑动一段距离后,SMA丝超弹性组件5开始受力。下支座板4凹曲面可为球面、椭球面或其他形状曲面。圆柱体双凸球面滑块2的下凸球面镶嵌有较厚的聚四氟乙烯滑板3。上支座板1中心凹曲面与圆柱体双凸球面滑块2的上凸球面曲率半径相同。
如图2所示,上支座板1的边缘具有上部结构螺栓安装孔10,其下表面具有上圆环壁9和中心圆柱体6,球冠凹7位于中心圆柱体6的底部,上圆环壁6中还竖直开设有SMA丝安装孔8。
本实施例是在普通球形支座基础上,增加圆柱体双凸球面滑块2组成,其中上支座板1下部外壁与下支座板4上部外壁之间设置有SMA丝超弹性组件5,具有一组摩擦副和若干根SMA丝耗能,并具有自复位功能的新型复合隔震支座。圆柱体双凸球面滑块2的下凸球面镶嵌的较厚聚四氟乙烯滑板3(滑板厚度>10mm)和下支座板4凹曲面不锈钢板构成摩擦系数较小(摩擦系数μ<0.1)的摩擦副。在正常使用状态下或中小地震时,上支座板1中心凹曲面和圆柱体双凸球面滑块2的上凸球面可转动,摩擦系数较小的摩擦副可滑动,上支座板1下部外壁与下支座板4上部外壁之间设置有SMA丝超弹性组件5尚未受力,此时的SMA-摩擦摆间隙复合隔震支座相当于普通摩擦摆支座的工作状态;在大震时,摩擦副滑动量加大,SMA丝产生受拉变形来消耗更多能量,上支座板1利用SMA丝超弹性变形和结构自身重力来自动复位。
该支座易加工和成型控制,聚四氟乙烯滑板和SMA丝性能可靠,价格便宜,对提高近断层地震区建筑、桥梁、渡槽以及其他构筑物的抗震性能效果明显,具有推广应用价值。
以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明,但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言,在本发明的原理和技术思想的范围内,对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种SMA-摩擦摆间隙复合隔震支座,包括上支座板和下支座板,其特征在于:所述上支座板与下支座板之间安装有滑块,所述滑块的顶部具有球冠凸,所述上支座板的中部具有球冠凹,所述球冠凸与球冠凹组成球副;所述滑块的底部具有凸球面,所述下支座板的中部具有凹曲面,所凸球面与所述凹曲面形成滑动副;所述上支座板与下支座板之间连接有SMA丝。
2.根据权利要求1所述的SMA-摩擦摆间隙复合隔震支座,其特征在于:所述凸球面镶嵌有聚四氟乙烯板。
3.根据权利要求1所述的SMA-摩擦摆间隙复合隔震支座,其特征在于:所述SMA丝为记忆合金超弹性组件,包括两端的直线连接部和中间的往复弯折部,所述直线连接部与上支座板和下支座板通过螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的SMA-摩擦摆间隙复合隔震支座,其特征在于:所述往复弯折部呈U形,所述直线连接部与U形自由端的连接处形成弧形的拐角。
5.根据权利要求1所述的SMA-摩擦摆间隙复合隔震支座,其特征在于:所述下支座板的凹曲面为球面或椭球面。
6.根据权利要求1所述的SMA-摩擦摆间隙复合隔震支座,其特征在于:所述SMA丝沿上、下支座板的圆环壁呈中心对称分布。
7.根据权利要求1所述的SMA-摩擦摆间隙复合隔震支座,其特征在于:所述上支座的下表面具有上圆环壁和中心圆柱体,所述球冠凹位于中心圆柱体上,所述下支座的上表面具有下圆环壁,所述上圆环壁和所述下圆环壁的位置一一对应,所述上圆环壁和所述下圆环壁上具有用于安装SMA丝的安装孔。
8.根据权利要求7所述的SMA-摩擦摆间隙复合隔震支座,其特征在于:所述上支座和下支座的边缘具有用于上、下部结构安装的法兰盘。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510135173.9A CN104763057A (zh) | 2015-03-26 | 2015-03-26 | Sma-摩擦摆间隙复合隔震支座 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510135173.9A CN104763057A (zh) | 2015-03-26 | 2015-03-26 | Sma-摩擦摆间隙复合隔震支座 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104763057A true CN104763057A (zh) | 2015-07-08 |
Family
ID=53645121
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510135173.9A Pending CN104763057A (zh) | 2015-03-26 | 2015-03-26 | Sma-摩擦摆间隙复合隔震支座 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104763057A (zh) |
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105672517A (zh) * | 2016-03-10 | 2016-06-15 | 苏州科技学院 | 一种摇摆自复位自立式高耸结构 |
CN106320555A (zh) * | 2016-10-14 | 2017-01-11 | 智性科技南通有限公司 | 变曲率摩擦摆隔震支座 |
CN106369103A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-01 | 中国电力科学研究院 | 用于电气设备减震体系的承载装置 |
CN106969077A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-07-21 | 兰州理工大学 | 一种复合式三向智能隔震支座 |
CN107604810A (zh) * | 2017-08-04 | 2018-01-19 | 东南大学 | 一种自复位摩擦摆三维减隔震支座 |
CN108397030A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-08-14 | 西安建筑科技大学 | 一种带sma丝的自复位弧面变摩擦阻尼器 |
CN109235248A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-01-18 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种耗能的球形钢支座 |
CN109296244A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-02-01 | 同济大学 | 摩擦摆型惯容隔震系统 |
WO2019029197A1 (zh) * | 2017-08-11 | 2019-02-14 | 东南大学 | 一种电涡流摩擦摆减隔震支座 |
CN109371828A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-02-22 | 苏州海德新材料科技股份有限公司 | 复合隔震支座 |
CN109750889A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-05-14 | 浙江农林大学暨阳学院 | 大跨网格结构多向承载、抗震球铰支座节点 |
CN109898411A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-06-18 | 北京建筑大学 | 一种滚球支座 |
CN110397175A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-11-01 | 广州大学 | 一种sma负刚度减震装置 |
WO2020006850A1 (zh) * | 2018-07-02 | 2020-01-09 | 东南大学 | 一种抗拔型三维橡胶摩擦摆隔震支座 |
CN111335147A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-06-26 | 西安石油大学 | 一种自复位的高阻尼橡胶与sma钢棒联合的防落梁装置 |
WO2020140297A1 (zh) * | 2018-12-30 | 2020-07-09 | 桥致通(武汉)技术有限公司 | 新型复合阻尼减隔震支座 |
CN112301879A (zh) * | 2020-10-07 | 2021-02-02 | 大连理工大学 | 一种水平全方向位移放大型sma耗能减震装置 |
CN113323481A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-31 | 重庆大学 | 一种附加震后可更换的u型阻尼器的柱脚节点 |
CN114790785A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-07-26 | 广州大学 | 一种适用于建筑结构的大承载力高耗能三维隔震支座 |
CN115538636A (zh) * | 2022-10-12 | 2022-12-30 | 衡水震泰隔震器材有限公司 | 一种防分离摩擦摆隔震支座 |
CN116181141A (zh) * | 2023-03-24 | 2023-05-30 | 兰州理工大学 | 一种以sma拉索改进的三重摩擦摆减隔震支座 |
-
2015
- 2015-03-26 CN CN201510135173.9A patent/CN104763057A/zh active Pending
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
冯亚亚: "SMA半主动隔震支座的研制及其工作机理分析", 《科技论坛》 * |
孙晓东: "新型三维SMA_滚球自复位隔震支座的理论设计", 《工程建设》 * |
陈鑫: "新型形状记忆合金隔震支座设计与分析", 《振动与冲击》 * |
龚健: "摩擦摆隔震支座理论分析与数值模拟研究", 《防灾减灾工程学报》 * |
Cited By (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105672517A (zh) * | 2016-03-10 | 2016-06-15 | 苏州科技学院 | 一种摇摆自复位自立式高耸结构 |
CN105672517B (zh) * | 2016-03-10 | 2018-02-13 | 苏州科技学院 | 一种摇摆自复位自立式高耸结构 |
CN106369103A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-01 | 中国电力科学研究院 | 用于电气设备减震体系的承载装置 |
CN106369103B (zh) * | 2016-09-28 | 2020-01-03 | 中国电力科学研究院 | 用于电气设备减震体系的承载装置 |
CN106320555A (zh) * | 2016-10-14 | 2017-01-11 | 智性科技南通有限公司 | 变曲率摩擦摆隔震支座 |
CN106969077A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-07-21 | 兰州理工大学 | 一种复合式三向智能隔震支座 |
CN107604810A (zh) * | 2017-08-04 | 2018-01-19 | 东南大学 | 一种自复位摩擦摆三维减隔震支座 |
WO2019029197A1 (zh) * | 2017-08-11 | 2019-02-14 | 东南大学 | 一种电涡流摩擦摆减隔震支座 |
CN108397030A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-08-14 | 西安建筑科技大学 | 一种带sma丝的自复位弧面变摩擦阻尼器 |
WO2020006850A1 (zh) * | 2018-07-02 | 2020-01-09 | 东南大学 | 一种抗拔型三维橡胶摩擦摆隔震支座 |
CN109296244A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-02-01 | 同济大学 | 摩擦摆型惯容隔震系统 |
CN109235248A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-01-18 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种耗能的球形钢支座 |
CN109235248B (zh) * | 2018-11-14 | 2023-09-12 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种耗能的球形钢支座 |
CN109371828A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-02-22 | 苏州海德新材料科技股份有限公司 | 复合隔震支座 |
WO2020140297A1 (zh) * | 2018-12-30 | 2020-07-09 | 桥致通(武汉)技术有限公司 | 新型复合阻尼减隔震支座 |
CN109750889A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-05-14 | 浙江农林大学暨阳学院 | 大跨网格结构多向承载、抗震球铰支座节点 |
CN109898411A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-06-18 | 北京建筑大学 | 一种滚球支座 |
CN110397175B (zh) * | 2019-07-02 | 2021-09-28 | 广州大学 | 一种sma负刚度减震装置 |
CN110397175A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-11-01 | 广州大学 | 一种sma负刚度减震装置 |
CN111335147A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-06-26 | 西安石油大学 | 一种自复位的高阻尼橡胶与sma钢棒联合的防落梁装置 |
CN112301879A (zh) * | 2020-10-07 | 2021-02-02 | 大连理工大学 | 一种水平全方向位移放大型sma耗能减震装置 |
CN113323481A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-31 | 重庆大学 | 一种附加震后可更换的u型阻尼器的柱脚节点 |
CN114790785A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-07-26 | 广州大学 | 一种适用于建筑结构的大承载力高耗能三维隔震支座 |
CN115538636A (zh) * | 2022-10-12 | 2022-12-30 | 衡水震泰隔震器材有限公司 | 一种防分离摩擦摆隔震支座 |
CN116181141A (zh) * | 2023-03-24 | 2023-05-30 | 兰州理工大学 | 一种以sma拉索改进的三重摩擦摆减隔震支座 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104763057A (zh) | Sma-摩擦摆间隙复合隔震支座 | |
CN203782881U (zh) | 一种隔震支座 | |
CN203741993U (zh) | 带有抗拉拔装置的摩擦摆式隔震支座 | |
WO2019029197A1 (zh) | 一种电涡流摩擦摆减隔震支座 | |
CN104805926B (zh) | 形状记忆合金摩擦复合隔振器 | |
KR100917093B1 (ko) | 합성마찰 진자형 내진장치 | |
Brito et al. | Shaking table tests of a reinforced concrete bridge pier with a low‐cost sliding pendulum system | |
CN102979181A (zh) | 用于大跨度空间结构(网架)的智能隔震减震镍钛合金支座 | |
CN201554142U (zh) | 摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座 | |
CN116181141A (zh) | 一种以sma拉索改进的三重摩擦摆减隔震支座 | |
CN201053103Y (zh) | 一种球型减隔震支座 | |
CN204162994U (zh) | 弧形钢阻尼球钢支座 | |
CN201416607Y (zh) | 蜂窝式形状记忆合金多维减振器 | |
CN109779367A (zh) | 一种可复位摩擦阻尼器 | |
CN210562648U (zh) | 一种钢结构支座 | |
CN110017050A (zh) | 自复位隔震支座 | |
CN204940108U (zh) | 减隔震防落梁金属耗能支座 | |
CN209741653U (zh) | 一种具有钢弹簧和阻尼装置的双曲面球型减隔震支座 | |
CN204609034U (zh) | 风摆式阻尼器 | |
CN203487451U (zh) | 大跨度桥梁的水平弹性阻尼系统 | |
Nakashima et al. | Post-Kobe approach for design and construction of base-isolated buildngs | |
Lu et al. | Hysteretic behavior of a shape memory alloy-friction damper and seismic performance assessment of cable supported structures and reticulated shells | |
Kong et al. | Seismic performance of column supporting single-layer reticulated domes with friction pendulum bearings | |
CN201560504U (zh) | 自适应多球面摩擦滑动隔震支座 | |
CN211596377U (zh) | 一种带拉索的减隔震支座 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150708 |