CN108505626B - 一种用于裙摆钢屋盖与高层建筑连接的多级触发装配式隔震支座 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑结构减隔震技术领域，具体涉及一种用于裙摆钢屋盖与高层建筑连接的多级触发装配式隔震支座，该隔震支座包括固定在高层建筑预埋钢板上的滑移部和固定在裙摆钢屋盖底部端板上的隔震部，所述滑移部与隔震部组装形成多级触发装配式结构。本发明的有益效果是：本发明的多级触发装配式隔震支座，具有分级隔震、装配连接、原理简单、性能可靠和方便更换等优点。本发明可以实现裙摆钢屋盖与高层建筑连接的分级隔震控制，具有小震通过滑移部滑移隔震、中震和大震通过滑移部、隔震部双重减震、震后支座自复位、可装配化等优点，可广泛应用于裙摆屋盖与主楼连接中，在现浇结构和装配式结构领域具有广阔的应用前景。

Description

一种用于裙摆钢屋盖与高层建筑连接的多级触发装配式隔震 支座

技术领域

本发明属于建筑结构减隔震技术领域，具体涉及一种用于裙摆钢屋盖与高层建筑连接的多级触发装配式隔震支座。

背景技术

目前隔震支座多用于连接桥面和桥墩、上部结构和基础，实现桥梁和建筑结构的减震作用。随着城市化进程的不断加快和高层建筑的不断兴建，很多高层结构都设有裙房，很多工程为施工方便，在裙房钢屋盖和主楼连接处都采用刚性连接，由于主楼与裙房高度、质量、刚度相差很多，这种刚性连接方式可能造成整体质量中心与刚度中心偏离较大，在地震作用下会出现扭转效应，造成连接部位发生破坏。而这种刚性连接多采用现场焊接连接，刚度大，抗震和变形能力较弱。

因此，目前新建的部分高层结构，在裙房屋盖与主楼的连接处采用弱连接方式，如隔震支座。然而，钢屋盖在遇地震或较小风荷载作用下易产生水平和竖向位移，且屋盖振动频繁，因此裙房钢屋盖与主楼连接处隔震支座易疲劳、磨损，甚至产生拉力，导致传统隔震支座后期失去变形能力，发生受拉破坏，无法发挥隔震作用。特别是，在罕遇地震或较大风荷载作用下，支座会产生较大的位移，超过其极限变形发生支座破坏，导致裙房与主楼连接处破坏。大多数结构采用的隔震支座仅靠摩擦摆或叠层橡胶隔震进行隔震，作用对象广泛，缺乏针对性；隔震支座若长期在小震和较小风荷载作用下，支座极易产生疲劳，隔震能力降低，当遭遇较大地震或风荷载作用，支座由于疲劳受损或受拉则无法发挥原有隔震能力。

发明内容

为了克服和避免裙摆钢屋盖与高层建筑刚性连接的抗震性能弱，以及现有隔震支座减震率小，易疲劳、不能抵抗钢屋盖较大倾覆力矩等缺点，本发明旨在提供一种用于裙摆钢屋盖与高层建筑连接的多级触发装配式隔震支座，既用于装配式结构连接，施工快捷，又可发挥不同隔震支座的隔震作用，达到1+1>2的隔震效果。该多级触发装配式隔震支座由下部滑移部和上部隔震部装配而成，上部隔震部设置多级触发自锁开关，在较小的风荷载和地震作用时，滑移部发挥作用，多级触发自锁开关自锁；当发生较大风荷载和地震时，多级触发开关熔断，隔震部进入工作状态，起到多级隔震作用。该多级触发装配式隔震支座可发挥支座小震滑移、中震和大震双重减震、震后支座自复位的优点。该多级触发装配式隔震支座采用螺栓装配而成，滑移部或隔震部任一发生破坏，可以单独更换并装配形成整体，施工快捷、成本低、功能明确、减震高效，在现浇结构和装配式结构领域具有广阔的应用前景。

本发明提供了如下的技术方案：

一种用于裙摆钢屋盖与高层建筑连接的多级触发装配式隔震支座，该隔震支座包括固定在高层建筑预埋钢板上的滑移部和固定在裙摆钢屋盖底部端板上的隔震部，所述滑移部与隔震部组装形成多级触发装配式结构。

优选的，所述滑移部包括固定在高层建筑预埋钢板上的下支板以及与隔震部中间支板构成固定连接的滑移支板，所述下支板上板面设有弧面状凹槽，该凹槽中心处设有T型拉板，所述滑移支板下表面设有弧面状凸台，所述弧面状凸台内设有与T型拉板构成套接配合的T型槽，所述弧面状凹槽的曲率与弧面状凸台的曲率相适配。

优选的，所述T型拉板与T型槽之间留有空隙，该空隙处设置降低T型拉板与T型槽之间震动的填充材料；所述弧面状凹槽与弧面状凸台之间留有空隙，该空隙处设置降低弧面状凹槽与弧面状凸台之间摩擦力的第一滑板。

优选的，所述隔震部包括固定在裙摆钢屋盖底部端板上的上支板以及与滑移部滑移支板构成固定连接的中间支板，所述上支板包括上端板、下端板以及将上端板、下端板连接成一体的连接部，所述中间支板呈凹槽状，凹槽两侧顶部相对延伸出一对顶板，所述下端板插接在顶板、凹槽状中间支板围合形成的空间内。

优选的，所述下端板与凹槽状中间支板之间留有空隙，该空隙处设置降低隔震部震动的减震单元；所述下端板与顶板下板面之间留有空隙，该空隙处设置降低下端板与顶板下板面之间摩擦力的第二滑板。

优选的，所述隔震部还包括多级触发自锁开关，所述多级触发自锁开关自上而下贯穿下端板、凹槽状中间支板和滑移支板并将三者相连。

优选的，所述连接部呈方柱状，所述多级触发自锁开关为四个，四个多级触发自锁开关沿着方柱状连接部的四个方向均布设置。

优选的，所述填充材料为泡沫填充材料，所述第一滑板为弧面状四氟滑板。

优选的，所述减震单元为叠层橡胶钢板，所述第二滑板为平面型不锈钢滑板。

优选的，所述平面形不锈钢滑板上板面与顶板通过钢板覆膜胶粘接、下板面呈便于滑移的光滑设置。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用的一种用于裙摆钢屋盖与高层建筑连接的多级触发装配式隔震支座，具有分级隔震、装配连接、原理简单、性能可靠和方便更换等优点。本发明可以实现裙摆钢屋盖与高层建筑连接的分级隔震控制，具有小震通过滑移部滑移隔震、中震和大震通过滑移部、隔震部双重减震、震后支座自复位、可装配化等优点，可广泛应用于裙摆屋盖与主楼连接中，在现浇结构和装配式结构领域具有广阔的应用前景。

2、本发明的隔震支座，由上部的隔震部和下部滑移部装配组成，在中间支板和滑移支板上均预留螺栓孔，通过高强抗剪螺栓连接，易于更换，方便装配。

3、本发明的隔震支座，在上支板和下支板均预留螺栓孔，在裙摆钢屋盖底部端板、高层建筑混凝土预埋钢板上均预留螺栓孔，采用高强螺栓将隔震支座与裙摆钢屋盖、高层建筑相连接。

4、本发明的中间支板具有限位的作用，可以防止滑移部水平位移过大滑出，平面形不锈钢滑板具有抗拉作用，可以防止隔震部因竖向位移过大使得叠层橡胶钢板受拉损伤，可使隔震支座在较大荷载作用下，瞬间固定限位，增加裙房与主楼连接处的抗侧刚度，在荷载作用后，均恢复变形，释放水平和竖向约束，实现自复位。

5、本发明的隔震支座，在上支座板和中间支座板设有多级触发自锁开关，自锁开关由Ni、Ti形状记忆合金螺杆构成，在小震和较小风荷载作用下，滑移部通过弧面状四氟滑板的滑动隔震，由于多级触发自锁开关的自锁，多级触发开关处于关闭状态，具有叠层橡胶钢板的隔震部只在螺杆8%～10%的变形量下水平位移，此时因螺杆的变形恢复能力使隔震部具有强大的自复位性能。

6、本发明的隔震支座，在大震和较大风荷载作用下，由于多级触发自锁开关Ni、Ti形状记忆合金螺杆的抗剪强度有限，当叠层橡胶钢板水平位移较大使螺杆受剪断开，从中间支板孔洞中脱落，多级触发自锁开关打开，此时具有叠层橡胶钢板的隔震部发挥隔震作用，使其抵御较大的水平振动，耗散地震能量，起到多级触发隔震1+1>2的作用。在荷载作用后，由于隔震部和Ni、Ti形状记忆合金的自复位性能，多级触发装配式隔震支座恢复原状，重新插入Ni、Ti形状记忆合金螺杆，多级触发自锁开关关闭，恢复多级自锁触发。

附图说明

图1是隔震支座立体结构图；

图2是隔震支座结构示意图；

图3A是下支板的俯视图；

图3B是下支板的俯视图；

图4A滑移支板的俯视图；

图4B滑移支板的侧视图；

图5填充材料的侧视图；

图6第一滑板的侧视图；

图7A上支板的俯视图；

图7B上支板的侧视图；

图8A中间支板的俯视图；

图8B中间支板的侧视图；

图9A减震单元的俯视图；

图9B减震单元的侧视图；

图10第二滑板的俯视图；

图11多级触发自锁开关的侧视图。

附图中标记的含义如下：

10、高层建筑；11、预埋钢板；20、滑移部；21、下支板；211、弧面状凹槽；2111、T型拉板；22、滑移支板；221、弧面状凸台；2211、T型槽；23、填充材料；24、第一滑板；30、裙摆钢屋盖；31、底部端板；40、隔震部；41、上支板；411、上端板；412、下端板；413、连接部；42、中间支板；421、顶板；43、减震单元；44、第二滑板；45、多级触发自锁开关。

实施方式

下面结合具体实施例对本发明做具体说明。

如图1、2所示，一种用于裙摆钢屋盖与高层建筑连接的多级触发装配式隔震支座，该隔震支座包括固定在高层建筑10预埋钢板11上的滑移部20和固定在裙摆钢屋盖30底部端板31上的隔震部40，所述滑移部20与隔震部40组装形成多级触发装配式结构。

在一个优选的实施例中，如图1、2、3A、3B、4A、4B所示，滑移部20包括固定在高层建筑10预埋钢板11上的下支板21以及与隔震部40中间支板42构成固定连接的滑移支板22，下支板21上板面设有弧面状凹槽211，该凹槽中心处设有T型拉板2111，滑移支板22下表面设有弧面状凸台221，弧面状凸台221内设有与T型拉板2111构成套接配合的T型槽2211，弧面状凹槽211的曲率与弧面状凸台221的曲率相适配。

在一个优选的实施例中，如图1、2、3A、3B、4A、4B、5、6所示，T型拉板2111与T型槽2211之间留有空隙，该间隙的水平活动范围为10～20mm，竖向活动范围为5～10mm，该空隙处设置降低T型拉板2111与T型槽2211之间震动的填充材料23；弧面状凹槽211与弧面状凸台221之间留有空隙，该空隙处设置降低弧面状凹槽211与弧面状凸台221之间摩擦力的第一滑板24。

在一个优选的实施例中，如图1、2、7A、7B、8A、8B、所示，隔震部40包括固定在裙摆钢屋盖30底部端板31上的上支板41以及与滑移部20滑移支板22构成固定连接的中间支板42，上支板41包括上端板411、下端板412以及将上端板411、下端板412连接成一体的连接部413，中间支板42呈凹槽状，凹槽两侧顶部相对延伸出一对顶板421，下端板412插接在顶板421、凹槽状中间支板42围合形成的空间内。

在一个优选的实施例中，如图1、2、7A、7B、8A、8B、9、10所示，下端板412与凹槽状中间支板42之间留有空隙，该空隙处设置降低隔震部40震动的减震单元43；下端板412与顶板421下板面之间留有空隙，该空隙处设置降低下端板412与顶板421下板面之间摩擦力的第二滑板44。

在一个优选的实施例中，如图1、2、7A、7B、11所示，所述隔震部40还包括多级触发自锁开关45，多级触发自锁45开关自上而下贯穿下端板412、凹槽状中间支板42和滑移支板22并将三者相连。

在一个优选的实施例中，如图1、2、7A、7B、11所示，连接部413呈方柱状，多级触发自锁开关45为四个，四个多级触发自锁45开关沿着方柱状连接部413的四个方向均布设置。

在一个优选的实施例中，填充材料23为泡沫填充材料，第一滑板24为弧面状四氟滑板；减震单元43为叠层橡胶钢板，第二滑板44为平面型不锈钢滑板，厚度大于5mm；平面形不锈钢滑板上板面与顶板421通过钢板覆膜胶粘接、下板面呈便于滑移的光滑设置；叠层橡胶钢板内部橡胶层与上支板41、中间支板42、内部钢板经过高温、高压硫化在一起，不易分离。

下面结合附图说明本发明的具体实施过程：

第一步：在裙摆钢屋盖30工字型梁底部焊接底部端板31，底部端板31大小和螺栓孔均与上支板41的上端板411一致，在高层建筑10混凝土结构中预埋钢板11，预埋钢板11大小和螺栓孔均与下支板21的下底板一致，并插入预埋高强螺栓；

第二步：将多级触发装配式隔震支座的上端板411与裙摆钢屋盖30底部端板31通过螺栓装配，下支板21与主楼钢筋混凝土结构预埋钢板11通过螺栓装配；

第三步：在多级触发装配式隔震支座的上端板411的四个孔洞中插入Ni、Ti形状记忆合金螺杆，并保证Ni、Ti形状记忆合金螺杆的下表面与滑移支板22的下表面平齐；

第四步：当裙房钢屋盖与主楼遭遇较小地震、风等荷载作用，多级触发隔震支座的多级触发自锁开关45处于关闭状态，底部滑移部20通过四氟滑板的滑动隔震，具有叠层橡胶钢板的隔震部40在螺杆8%～10%的变形量下水平位移，隔震部40依靠Ni、Ti形状记忆合金的变形恢复能力而自复位水平隔震，竖向主要依靠叠层橡胶钢板隔震。

第五步：当裙房钢屋盖与主楼遭遇较大地震、风等荷载作用，多级触发装配式隔震支座的水平位移较大，底部滑移部20依靠T形槽限位，上部叠层橡胶钢板水平位移较大使螺杆受剪断开，从中间支板42孔洞中脱落，多级触发自锁开关45打开，此时具有叠层橡胶钢板的隔震部40加入水平隔震，实现双重隔震支座的水平隔震能力，耗散较大的地震能量，减小较大的水平振动，竖向仍然依靠叠层橡胶钢板隔震。

第六步：当裙房钢屋盖与主楼所受地震、风等荷载作用后，观察Ni、Ti形状记忆合金螺杆，若仅是螺杆受弯，可通过加热使其恢复原状，若螺杆剪断，可重新插入新的Ni、Ti形状记忆合金螺杆，使多级触发自锁开关处于关闭状态，恢复多级触发自锁开关。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于裙摆钢屋盖与高层建筑连接的多级触发装配式隔震支座，其特征在于，该隔震支座包括固定在高层建筑（10）预埋钢板（11）上的滑移部（20）和固定在裙摆钢屋盖（30）底部端板（31）上的隔震部（40），所述滑移部（20）与隔震部（40）组装形成多级触发装配式结构；

所述滑移部（20）包括固定在高层建筑（10）预埋钢板（11）上的下支板（21）以及与隔震部（40）中间支板（42）构成固定连接的滑移支板（22），所述下支板（21）上板面设有弧面状凹槽（211），该凹槽中心处设有T型拉板（2111），所述滑移支板（22）下表面设有弧面状凸台（221），所述弧面状凸台（221）内设有与T型拉板（2111）构成套接配合的T型槽（2211），所述弧面状凹槽（211）的曲率与弧面状凸台（221）的曲率相适配；

所述T型拉板（2111）与T型槽（2211）之间留有空隙，该空隙处设置降低T型拉板（2111）与T型槽（2211）之间震动的填充材料（23）；所述弧面状凹槽（211）与弧面状凸台（221）之间留有空隙，该空隙处设置降低弧面状凹槽（211）与弧面状凸台（221）之间摩擦力的第一滑板（24）；

所述隔震部（40）包括固定在裙摆钢屋盖（30）底部端板（31）上的上支板（41）以及与滑移部（20）滑移支板（22）构成固定连接的中间支板（42），所述上支板（41）包括上端板（411）、下端板（412）以及将上端板（411）、下端板（412）连接成一体的连接部（413），所述中间支板（42）呈凹槽状，凹槽两侧顶部相对延伸出一对顶板（421），所述下端板（412）插接在顶板（421）、凹槽状中间支板（42）围合形成的空间内；

所述填充材料（23）为泡沫填充材料，所述第一滑板（24）为弧面状四氟滑板。

2.根据权利要求1所述的一种用于裙摆钢屋盖与高层建筑连接的多级触发装配式隔震支座，其特征在于，所述下端板（412）与凹槽状中间支板（42）之间留有空隙，该空隙处设置降低隔震部（40）震动的减震单元（43）；所述下端板（412）与顶板（421）下板面之间留有空隙，该空隙处设置降低下端板（412）与顶板（421）下板面之间摩擦力的第二滑板（44）。

3.根据权利要求2所述的一种用于裙摆钢屋盖与高层建筑连接的多级触发装配式隔震支座，其特征在于，所述隔震部（40）还包括多级触发自锁开关（45），所述多级触发自锁开关（45）自上而下贯穿下端板（412）、凹槽状中间支板（42）和滑移支板（22）并将三者相连。

4.根据权利要求3所述的一种用于裙摆钢屋盖与高层建筑连接的多级触发装配式隔震支座，其特征在于，所述连接部（413）呈方柱状，所述多级触发自锁开关（45）为四个，四个多级触发自锁开关（45）沿着方柱状连接部（413）的四个方向均布设置。

5.根据权利要求2所述的一种用于裙摆钢屋盖与高层建筑连接的多级触发装配式隔震支座，其特征在于，所述减震单元（43）为叠层橡胶钢板，所述第二滑板（44）为平面型不锈钢滑板。

6.根据权利要求5所述的一种用于裙摆钢屋盖与高层建筑连接的多级触发装配式隔震支座，其特征在于，所述平面型不锈钢滑板上板面与顶板（421）通过钢板覆膜胶粘接、下板面呈便于滑移的光滑设置。