CN105926430A - 具有耗能功能和自动复位功能的减震球形钢支座 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有耗能功能和自动复位功能的减震球形钢支座。包括：活动球形刚支座，在所述活动球形刚支座中设置周期性阻尼结构，所述周期性阻尼结构的内外两侧设置板簧材料，并且在所述周期性阻尼结构中交替设置板簧和软钢材料，所述板簧与软钢材料的接触形式为摩擦接触。本发明实施例的具有耗能功能和自动复位功能的减震球形钢支座具有构造简单、施工便捷、易操作的明显优点。通过板簧材料与软钢材料的协同作用提供了一种既能自动复位又能减震耗能的隔震耗能结构，提高了活动球形钢支座结构的安全性及舒适感。

Description

具有耗能功能和自动复位功能的减震球形钢支座
技术领域
本发明涉及减震型支座技术领域，尤其涉及一种具有耗能功能和自动复位功能的减震球形钢支座。
背景技术
在结构控制中，减震是减轻地震灾害的一种有效方法，一种性能优良、合理有效的减震耗能支座能够大大减小上部结构的地震反应，提高结构的安全度，实现传统抗震结构所不能达到的抗震效果。然而目前情况下，已有的减震耗能支座还存在着或多或少的缺陷，难以达到令人满意的效果。随着减震耗能技术在我国的发展和应用，研制适合我国国情的、具有良好性能的新型减震耗能支座具有一定的现实意义。
我国对减震型支座的研究始于近几年，还没有形成成熟的系列化产品，仅部分减震型支座用于建筑和桥梁结构，研制的步伐较国外相对滞后。在一些大型结构工程中，具有足够大的承载能力的盆式支座和球形支座具有良好效果。减震技术在桥梁结构中的应用往往是通过减、隔震支座来实现的。减震支座一般是通过橡胶的变形耗能，钢构件的屈服耗能或者滑动摩擦耗能来达到减震的目的，同时通过地震作用下支座的变形使桥梁结构的周期延长来达到隔震目的。
球形支座广泛应用于大跨建筑结构、大跨桥梁结构、超高层建筑连廊结构中，具有万向转动的理想较特点，球形支座的类型包括固定支座、单向自由活动支座、双向自由活动支座、单向弹性支座、双向弹性支座等，但一般都不具有阻尼耗能功能。减震球型支座的开发研制起步较晚，二十世纪八十年代中期，新西兰、日本、美国、德国等少数先进发达国家开始系统性研究减震支座，截至目前，新西兰和日本研制的铅芯板式橡胶支座较为成功，已广泛应用于新西兰、日本、美国、德国等多座桥梁及建筑结构工程，部分工程已经受过强烈地震的考验，减震支座的抗震性能优越。
现在越来越多的工程对球形钢支座提出了地震时的消能要求，以及在常遇地震和大风时的刚度和复位要求，目前，还没有一种对球形钢支座的结构进行有效的消能减震设计的方案。
发明内容
本发明的实施例提供了一种具有耗能功能和自动复位功能的减震球形钢支座，以实现对球形钢支座的结构进行有效的消能减震作用。
本发明提供了如下方案：
一种具有耗能功能和自动复位功能的减震球形钢支座，包括：活动球形刚支座，在所述活动球形刚支座中设置周期性阻尼结构，所述周期性阻尼结构包括板簧材料和软钢材料。
进一步地，所述的周期性阻尼结构单方向或者双方向布置在活动球形刚支座的两侧。
进一步地，所述周期性阻尼结构的内外两侧设置板簧材料，并且在所述周期性阻尼结构中交替设置板簧和软钢材料。
进一步地，所述周期性阻尼结构中设置的板簧与软钢材料的接触形式为摩擦接触。
进一步地，所述周期性阻尼结构中板簧和软钢材料的组合形式包括“2+1”、“3+2”或者“4+3”。
进一步地，在所述活动球形刚支座中设置板簧和软钢材料完毕后，在活动球形刚支座结构两侧扣上弹簧卡进行绑定，并在活动球形刚支座结构的中部打入中心螺栓。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的具有耗能功能和自动复位功能的减震球形钢支座具有构造简单、施工便捷、易操作的明显优点。通过板簧材料与软钢材料的协同作用提供了一种既能自动复位又能减震耗能的隔震耗能结构，提高了结构安全性及舒适感。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种周期性阻尼的结构示意图；
图2为一种双向活动球形钢支座的结构示意图；
图3为本发明一种具有耗能功能和自动复位功能的减震球形钢支座的结构示意图；
图中：1、板簧 2、软钢 3、板簧 4、弹簧卡 5、中心螺栓 6、活动球形钢支座 7、周期性阻尼结构。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本发明实施例在球形钢支座的抗侧力结构中设置消能装置，通过消能装置的局部变形提供附加阻尼，以消耗输入上部结构的地震能量，从而使主体结构构件在地震下不发生严重破坏。
上述消能装置为一种周期性阻尼结构，具有消能、减震和复位的功能。所述的周期性阻尼结构，使用高强板簧材料，使支座具有自动复位的能力；板簧材料中间加入塑性较好的软钢材料，使支座具有现有支座不具备的耗能能力。
上述周期性阻尼结构呈现一种阶梯形状的变截面形式，可采用“2+1”、“3+2”、“4+3”等组合形式，即结构内外两侧为板簧材料，并且交替布置板簧和软钢材料。“2+1”表示在两块板簧中间加入一块软钢，“3+2”表示在三块板簧中间加入两块软钢，“4+3”表示在四块板簧中间加入三块软钢。
本发明实施例提供的一种周期性阻尼结构示意图如图1所示，包括板簧1、软钢2、板簧3、弹簧卡4和中心螺栓5。在图1中，采用“2+1”的组合形式，即内外侧分别布置板簧1和板簧3，在板簧1和板簧3中间加入软钢2。整个结构呈现一种阶梯形状的变截面形式。组合完毕后在结构两侧扣上弹簧卡4进行绑定，在结构中部打入中心螺栓5，进一步加固结构。
所述的周期性阻尼结构中使用的板簧与软钢材料的接触形式为摩擦接触。
将如图1的周期性阻尼结构以简支梁的形式放入到如图2的双向活动球形钢支座中，使之组合成为如图3所示的一种具有耗能功能和自动复位功能的减震球形钢支座，包括：活动球形钢支座6和周期性阻尼结构7，周期性阻尼结构在活动球形钢支座中有两种布置方式：一种是单方向(如x向或y向)布置在球芯两侧，另一方向不设置位移空间，此方式为单向减震支座；第二种方式是双向(x向和y向)布置在球芯两侧，此方式为双向减震支座。周期性阻尼结构以简支梁的形式放入到如图2的双向活动球形钢支座中，是指该周期性阻尼结构沿纵向方向无位移约束。
本发明实施例在球形钢支座的抗侧力结构中设置周期性阻尼结构，通过周期性阻尼结构的局部变形提供附加阻尼，以消耗输入上部结构的地震能量，从而使主体结构构件在地震下不发生严重破坏。通过阻尼器的耗能减小球形钢支座结构在地震、风振及车致振动作用下的响应，通过一定的弹簧刚度，提供常遇地震以及正常使用时风振、车振变形后的自动复位。
综上所述，本发明实施例的具有耗能功能和自动复位功能的减震球形钢支座具有构造简单、施工便捷、易操作的明显优点。通过板簧材料与软钢材料的协同作用提供了一种既能自动复位又能减震耗能的隔震耗能结构，提高了结构安全性及舒适感。
地震后，只需对隔震耗能支座进行必要的检查和维修，无需考虑建筑物本身的修复，震后可很快恢复生产和使用。虽然隔震耗能支座需要增加部分造价，但由于地震时上部结构的地震作用大大降低，使得上部结构的构件断面可以大大减小，因此总造价仍可降低，具有明显的社会效益和经济效益。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
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 (6)

1.一种具有耗能功能和自动复位功能的减震球形钢支座，其特征在于，包括：活动球形刚支座，在所述活动球形刚支座中设置周期性阻尼结构，所述周期性阻尼结构包括板簧材料和软钢材料。
2.根据权利要求1所述的具有耗能功能和自动复位功能的减震球形钢支座，其特征在于，所述的周期性阻尼结构单方向或者双方向布置在活动球形刚支座的两侧。
3.根据权利要求1或2所述的具有耗能功能和自动复位功能的减震球形钢支座，其特征在于，所述周期性阻尼结构的内外两侧设置板簧材料，并且在所述周期性阻尼结构中交替设置板簧和软钢材料。
4.根据权利要求3所述的具有耗能功能和自动复位功能的减震球形钢支座，其特征在于，所述周期性阻尼结构中设置的板簧与软钢材料的接触形式为摩擦接触。
5.根据权利要求4所述的具有耗能功能和自动复位功能的减震球形钢支座，其特征在于，所述周期性阻尼结构中板簧和软钢材料的组合形式包括“2+1”、“3+2”或者“4+3”。
6.根据权利要求5所述的具有耗能功能和自动复位功能的减震球形钢支座，其特征在于，在所述活动球形刚支座中设置板簧和软钢材料完毕后，在活动球形刚支座结构两侧扣上弹簧卡进行绑定，并在活动球形刚支座结构的中部打入中心螺栓。
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