CN106320555A - 变曲率摩擦摆隔震支座 - Google Patents

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Abstract

本发明公开变曲率摩擦摆隔震支座，其包括：底支撑滑座、设置于底支撑滑座上方的顶支撑滑座以及滑块组件，滑块组件设置于底支撑滑座与顶支撑滑座之间，其用于滑动连接底支撑滑座与顶支撑滑座，底支撑滑座的上表面设有向内凹陷的变曲率的第一滑动面，滑动组件置于该第一滑动面内。本发明变曲率摩擦摆隔震支座具有明显的隔震效果，有利于提高隔震结构的安全水准，可以更好的避免共振发生。

Description

变曲率摩擦摆隔震支座
技术领域
本发明属于建筑结构减隔震技术领域，具体涉及一种变曲率摩擦摆隔震支座。
背景技术
隔震技术是50年来结构抗震领域突出的研究成果，在我国得到广泛的应用，其中摩擦摆隔震支座是一种新兴的隔震技术。摩擦摆隔震支座水平刚度与上部结构自重成正比，结构自振周期与自身质量无关，同时结构刚心与质心自动重合，受扭转影响小。相比于传统橡胶支座，摩擦摆隔震支座水平变形能力及竖向承载能力更大，并且不会发生如橡胶高温软化、低温硬化、疲劳老化等不利情况。
隔震建筑和隔震桥梁在地震下的失效模式明确，在超出设计的地震下均容易因隔震层过大变形而破坏，冗余度低。普通摩擦摆隔震支座由于轨道曲率恒定，提供隔震层的水平刚度始终不变，在不同烈度地震下性能没有明显区别，对严重影响隔震结构安全的超大震下隔震层水平变形没有特殊考虑。此外，隔震层刚度恒定易引发近断层地震低频共振，不利于隔震结构安全。
故一种可以有效提高隔震效果，改变支座水平刚度的变曲率摩擦摆隔震支座亟待提出。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了变曲率摩擦摆隔震支座，其具有明显的隔震效果，有利于提高隔震结构的安全水准，可以更好的避免共振发生。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
变曲率摩擦摆隔震支座，包括：底支撑滑座、设置于底支撑滑座上方的顶支撑滑座以及滑块组件，滑块组件设置于底支撑滑座与顶支撑滑座之间，其用于滑动连接底支撑滑座与顶支撑滑座，底支撑滑座的上表面设有向内凹陷的变曲率的第一滑动面，滑动组件置于该第一滑动面内。
本发明一种变曲率摩擦摆隔震支座结构简单，通过构造变曲率的第一滑动面，改变不同变形下摩擦摆隔震支座的水平刚度，使隔震支座在中小震下具有较低水平刚度，具有明显隔震效果；在对隔震结构安全具有一定威胁的大震超大震下具有较高水平刚度，在保证一定隔震效果的同时优先确保隔震支座不破坏，有利于提高隔震结构的安全水准，减小大震超大震下隔震支座水平变形。隔震支座的刚度不固定使结构不具备明确的自振周期，可以更好的避免共振发生。滑动面轨道变曲率设计同时能够提供一个可根据多级性能目标和多级地震动优化的系统。
在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：
作为优选的方案，第一滑动面的曲率由中心向外侧逐渐增大。
采用上述优选的方案，隔震结构在强震下的安全性，减小大震超大震下隔震支座水平变形，并解决隔震结构易受近断层地震低频共振的问题。
作为优选的方案，在顶支撑滑座的中心向底支撑滑座延伸突出有连接部，在连接部的下表面设有向内凹陷的第二滑动面。
采用上述优选的方案，结构简单，便于滑块组件与顶支撑滑座的连接。
作为优选的方案，滑动组件为一个滚珠，滚珠与第二滑动面相契合，且置于该第二滑动面内。
采用上述优选的方案，结构简单，可以有效保证滚珠与第一滑动面进行稳定的接触。
作为优选的方案，滑动组件包括两个或两个以上的滚珠以及连接滑块，在连接滑块的上表面设有向外突出的第三滑动面，且第三滑动面与第二滑动面相契合；
在连接滑块的下表面设有两个或两个以上的向内凹陷的第四滑动面，滚珠与第四滑动面相契合，且滚珠置于该第四滑动面内。
采用上述优选的方案，结构简单，可以有效保证多个滚珠与第一滑动面进行稳定的接触。
作为优选的方案，两个或两个以上的滚珠呈对称设置。
采用上述优选的方案，保证隔震支座整体的稳定性。
作为优选的方案，滑动组件为滑动摩擦块，在滑动摩擦块的上表面设有向外突出的第五滑动面，且第五滑动面与第二滑动面相契合，在滑动摩擦块的下表面设有向外突出的变曲率的第六滑动面，第六滑动面与第一滑动面接触。
采用上述优选的方案，采用变曲率的第六滑动面与第一滑动面接触，可以有效保证二者之间不会出现接触不良的问题。
作为优选的方案，在第一滑动面的边缘设有一圈向外突出的限位环。
采用上述优选的方案，限位环对进行良好的限位。
作为优选的方案，顶支撑滑座通过上锚固组件与上部结构柱连接。
采用上述优选的方案，可以有效对顶支撑滑座进行固定。
作为优选的方案，底支撑滑座通过下锚固组件与下部结构柱连接。
采用上述优选的方案，可以有效对底支撑滑座进行固定。
附图说明
图1为本发明实施例提供的变曲率摩擦摆隔震支座的结构示意图之一。
图2为本发明实施例提供的第一滑动面的剖视图。
图3为本发明实施例提供的变曲率摩擦摆隔震支座的结构示意图之二。
图4为本发明实施例提供的变曲率摩擦摆隔震支座的结构示意图之三。
图5为本发明实施例提供的变曲率摩擦摆隔震支座的结构示意图之四。
其中：1底支撑滑座、11第一滑动面、12支座底板、2顶支撑滑座、21连接部、211第二滑动面、22支座顶板、3滚珠、41上锚固组件、42限位环、43下锚固组件、5连接滑块、51第三滑动面、52第四滑动面、53避空空腔、6滑动摩擦块、61第五滑动面、62第六滑动面。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
为了达到本发明的目的，变曲率摩擦摆隔震支座的其中一些实施例中，
如图1所示，变曲率摩擦摆隔震支座包括：底支撑滑座1、设置于底支撑滑座1上方的顶支撑滑座2以及滑块组件，滑块组件设置于底支撑滑座1与顶支撑滑座2之间，其用于滑动连接底支撑滑座1与顶支撑滑座2，底支撑滑座1的上表面设有向内凹陷的变曲率的第一滑动面11，滑动组件置于该第一滑动面11内。第一滑动面11的曲率由中心向外侧逐渐增大。在本实施例中，底支撑滑座1和顶支撑滑座2为尺寸相同的扁圆柱体，也可以为其他形状。
在顶支撑滑座2的中心向底支撑滑座1延伸突出有连接部21，连接部21为圆柱体，在连接部21的下表面设有向内凹陷的第二滑动面211。
滑动组件为一个滚珠3，滚珠3的尺寸与第二滑动面211相契合，且置于该第二滑动面211内。滚珠由高强度复合材料制成，如合金滚珠，滚珠3与顶支撑滑座2共同形成活动关节，保证顶支撑滑座2的支座顶板22时刻处于水平位置。支座顶板22上部靠近边缘位置布置上锚固组件41，用于连接上部结构柱。
第一滑动面11顶部边缘设有一圈限位环42，底支撑滑座1的支座底板12通过下锚固组件43与下部结构柱相连。
本发明采用变曲率球面作为第一滑动面11，为保证隔震支座水平刚度随滑动组件位移增长，要求位移一高度轨道函数对位移的一阶导数为正，同时二阶导数大于其一阶导数与位移之比，构造轨道函数如位移的三次函数、指数函数、三角函数等形式，控制小位移下支座轨道曲率较小，并随位移逐渐增大。
如图2中，由下至上三条轨道函数分别为位移的三次函数、指数函数、三角函数形式，具体形式如下如：
h＝ax3
h = k e x - 1 e - 1
h=-log(cos(ωx))
本发明一种变曲率摩擦摆隔震支座结构简单，通过构造变曲率的第一滑动面11，改变不同变形下摩擦摆隔震支座的水平刚度，使隔震支座在中小震下具有较低水平刚度，具有明显隔震效果；在对隔震结构安全具有一定威胁的大震超大震下具有较高水平刚度，在保证一定隔震效果的同时优先确保隔震支座不破坏，有利于提高隔震结构的安全水准，减小大震超大震下隔震支座水平变形。隔震支座的刚度不固定使结构不具备明确的自振周期，可以更好的避免共振发生。滑动面轨道变曲率设计同时能够提供一个可根据多级性能目标和多级地震动优化的系统。通过滚珠3作为滑动组件，解决变曲率摩擦摆支座常见的滑块组件与第一滑动面11接触不良的问题。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在第一滑动面11、第二滑动面211以及滚珠3的表面喷涂聚四氟乙烯等低摩擦材料或润滑剂。
采用上述优选的方案，可以降低摩擦。
如图3所示，为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，滑动组件包括两个滚珠3以及连接滑块5，在连接滑块5的上表面设有向外突出的第三滑动面51，且第三滑动面51与第二滑动面211相契合；
在连接滑块5的下表面设有两个向内凹陷的第四滑动面52，滚珠3与第四滑动面52相契合，且滚珠3置于该第四滑动面52内。在连接滑块5上设有避空空腔53，避空空腔53防止连接滑块5与底支撑滑块1发生干涉。在本实施例中，连接滑块5为圆柱体，其也可以为其他形状。
采用上述优选的方案，结构简单，可以有效保证多个滚珠3与第一滑动面11进行稳定的接触。
进一步，两个滚珠3以底支撑滑座1的中心轴线为中线呈对称设置。
采用上述优选的方案，保证隔震支座整体的稳定性。
进一步，在第三滑动面51、第四滑动面52以及滚珠3的表面喷涂聚四氟乙烯等低摩擦材料或润滑剂。
采用上述优选的方案，可以降低摩擦。
如图4所示，为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，滑动组件为滑动摩擦块6，在滑动摩擦块6的上表面设有向外突出的第五滑动面61，且第五滑动面61与第二滑动面211相契合，在滑动摩擦块6的下表面设有向外突出的变曲率的第六滑动面62，第六滑动面62与第一滑动面11接触。在本实施例中，滑动摩擦块6为圆柱体，其也可以为其他形状。
采用上述优选的方案，采用变曲率的第六滑动面62与第一滑动面11接触，可以有效保证二者之间不会出现接触不良的问题。为保证滑动摩擦块6在滑动过程中，第六滑动面62与第一滑动面11充分接触，可以相同函数形式设计第六滑动面62，并以滑动过程中接触点附近曲率一致为目标计算得到第六滑动面62。
进一步，在第五滑动面61、第六滑动面62以及滚珠3的表面喷涂聚四氟乙烯等低摩擦材料或润滑剂。
采用上述优选的方案，可以降低摩擦。
如图5所示，为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，限位环42的截面呈上小下大的梯形。
采用上述优选的方案，保证限位环42的稳定性。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.变曲率摩擦摆隔震支座，包括：底支撑滑座、设置于所述底支撑滑座上方的顶支撑滑座以及滑块组件，所述滑块组件设置于所述底支撑滑座与所述顶支撑滑座之间，其用于滑动连接所述底支撑滑座与所述顶支撑滑座，其特征在于，所述底支撑滑座的上表面设有向内凹陷的变曲率的第一滑动面，所述滑动组件置于该第一滑动面内。
2.根据权利要求1所述的变曲率摩擦摆隔震支座，其特征在于，所述第一滑动面的曲率由中心向外侧逐渐增大。
3.根据权利要求2所述的变曲率摩擦摆隔震支座，其特征在于，在所述顶支撑滑座的中心向所述底支撑滑座延伸突出有连接部，在所述连接部的下表面设有向内凹陷的第二滑动面。
4.根据权利要求3所述的变曲率摩擦摆隔震支座，其特征在于，所述滑动组件为一个滚珠，所述滚珠与所述第二滑动面相契合，且置于该第二滑动面内。
5.根据权利要求3所述的变曲率摩擦摆隔震支座，其特征在于，所述滑动组件包括两个或两个以上的滚珠以及连接滑块，在所述连接滑块的上表面设有向外突出的第三滑动面，且所述第三滑动面与所述第二滑动面相契合；
在所述连接滑块的下表面设有两个或两个以上的向内凹陷的第四滑动面，所述滚珠与所述第四滑动面相契合，且所述滚珠置于该第四滑动面内。
6.根据权利要求5所述的变曲率摩擦摆隔震支座，其特征在于，两个或两个以上的滚珠呈对称设置。
7.根据权利要求3所述的变曲率摩擦摆隔震支座，其特征在于，所述滑动组件为滑动摩擦块，在所述滑动摩擦块的上表面设有向外突出的第五滑动面，且所述第五滑动面与所述第二滑动面相契合，在所述滑动摩擦块的下表面设有向外突出的变曲率的第六滑动面，所述第六滑动面与所述第一滑动面接触。
8.根据权利要求1-7任一项所述的变曲率摩擦摆隔震支座，其特征在于，在所述第一滑动面的边缘设有一圈向外突出的限位环。
9.根据权利要求8所述的变曲率摩擦摆隔震支座，其特征在于，所述顶支撑滑座通过上锚固组件与上部结构柱连接。
10.根据权利要求9所述的变曲率摩擦摆隔震支座，其特征在于，所述底支撑滑座通过下锚固组件与下部结构柱连接。
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