CN109235659B - 一种带可提离装置的摩擦摆隔震支座及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种带可提离装置的摩擦摆隔震支座及其施工方法，支座下滑动板、上滑动板和铰接滑块，上滑动板的侧壁中部外侧设有一圈水平的上连接环板，上连接环板上开有一圈等距离间隔设置的上连接环板螺栓孔，上滑动板的上侧表面中部整体下凹形成限位槽，支座还包括可提离装置，可提离装置的底部伸入限位槽中并与其滑动连接，可提离装置与上滑动板通过穿入上连接环板螺栓孔的提离限位销连接，可提离装置与上滑动板之间通过提离限位销上的竖向弹簧上下可弹性复位。本发明可以保证当隔震结构遭遇强震摩擦摆出现拉力时，上滑动板与上支墩竖向脱开，而保证铰接滑块与滑动面不产生脱离，当上支墩复位后，摩擦摆能够继续起到隔震耗能作用。

Description

一种带可提离装置的摩擦摆隔震支座及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种摩擦摆隔震支座，特别是一种防止铰接滑块与滑动面脱开的摩擦摆隔震支座及其施工方法。

背景技术

摩擦摆隔震装置（Friction Pendulum System，简称FPS）是一种广泛应用的隔震装置，其隔震的主要原理是利用滑动面将结构与地面隔离，延长结构振动周期，过滤地震能量向上部结构传递，利用圆弧形滑动面来实现限位、自动复位等功能，同时利用铰接滑块与滑动面之间的滑动摩擦来消耗地震能量，减小地震力的输入。因此摩擦摆隔震支座系统具有隔震原理独特、施工简便、隔震效果稳定可靠等优点。

图1所示为FPS构造和安装简图，它包括一个具有球形曲面的滑块和球形铸钢滑动曲面，铸钢曲面与滑块曲面具有相同的曲率半径，在竖向荷载作用下，曲面压应力均匀，支座可以在水平方向任意滑动。摩擦摆隔震结构在地震作用下，滑块在圆弧状的滑动面上滑动并摩擦耗能，摩擦摆会产生竖向位移和较大的水平位移，滑动面与滑块之间的摩擦力来源于滑动面与铰接滑块之间法向压力与摩擦系数的乘积。

现有的摩擦摆仅适用于铰接滑块与滑动面不脱离的情况，对于摩擦摆隔震结构而言，当结构高宽比较大或地震作用较大时，摩擦摆不可避免的出现滑动面与滑块受拉脱开的情况，当现有的摩擦摆竖向受拉后，上滑动面与滑块脱开，滑块停留在原位置，但上支座板随上支墩进一步产生竖向和水平位移，导致上支座板恢复位置时，滑块与上滑动面之间的水平位置关系无法复原，所以在摩擦摆隔震结构中出现支座受拉情况，导致无法继续产生隔震和摩擦耗能作用，严重制约了摩擦摆在高烈度区高层建筑中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种带可提离装置的摩擦摆隔震支座及其施工方法，要解决摩擦摆隔震支座承受拉力导致铰接滑块与滑动面脱离的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种带可提离装置的摩擦摆隔震支座，包括与下支墩固定连接的下滑动板以及上支墩固定连接的上滑动板，所述下滑动板与上滑动板上下对应设置，所述下滑动板的上侧表面为下滑动曲面，下滑动曲面的四周设有一圈下凸限位环，所述上滑动板的下侧表面为上滑动曲面，上滑动曲面的四周设有一圈上凸限位环，支座还包括下滑动板与上滑动板之间的铰接滑块，所述铰接滑块的表面与上滑动曲面和下滑动曲面具有相同的曲率半径，铰接滑块的上侧与上滑动曲面滑动连接，铰接滑块的下侧与下滑动曲面滑动连接，所述上滑动板的上侧表面与上支墩的下侧表面连接，

所述上滑动板的侧壁中部外侧设有一圈水平的上连接环板，上连接环板与上滑动板一体成型，所述上连接环板上开有一圈等距离间隔设置的上连接环板螺栓孔，所述上滑动板的上侧表面中部整体下凹形成限位槽，

支座还包括埋入上支墩的可提离装置，所述可提离装置的底部伸入限位槽中并与其滑动连接，可提离装置与上滑动板通过穿入上连接环板螺栓孔的提离限位销连接。

所述可提离装置为可提离钢板，所述可提离钢板包括下部的滑动柱体、中部的预埋柱体和上部的连接板体，所述滑动柱体的尺寸与限位槽的槽内尺寸相适应，滑动柱体伸出上支墩的下侧、其底部并与限位槽的槽壁滑动连接，所述预埋柱体与滑动柱体直径相同，连接板体的直径大于滑动柱体的直径，所述预埋柱体和连接板体均预埋在上支墩中。

所述连接板体伸出预埋柱体的部分开有两圈螺栓孔，分别为内侧等距离间隔设置的可提离钢板锚固螺栓孔和外侧等距离间隔设置的连接螺栓孔，所述可提离钢板锚固螺栓孔内自下而上贯穿有可提离钢板锚固螺栓，所述连接螺栓孔与上连接环板螺栓孔上下一一相对设置，两孔内穿入提离限位销。

所述提离限位销包括埋入上支墩的上杆，所述上杆的顶部贯穿通过上连接环板螺栓孔，其顶部通过螺母锚固在连接板体的上侧表面，所述提离限位销的中部为中杆，所述中杆外侧套有竖向弹簧，竖向弹簧的两端分别顶在上支墩与上连接环板之间，所述提离限位销的下部为下杆，所述下杆贯穿连接螺栓孔，其底部通过螺母锚固在上连接环板的下方，所述下杆在连接螺栓孔内可上下滑动。

所述下滑动板的底部外扩形成下连接环板，所述下连接环板上开有一圈等距离间隔设置的下连接环板螺栓孔，所述下连接环板螺栓孔内穿有锚入下支墩内的下滑动板螺栓。

所述限位槽的槽深为铰接滑块滑出上滑动板的极限高度即摩擦摆隔震支座竖向提离高度。

一种带可提离装置的摩擦摆隔震支座的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，在工厂中制作下滑动板、铰接滑块和上滑动板；

步骤二，施工下支墩，下滑动板通过下滑动板螺栓锚入下支墩；

步骤三，将铰接滑块放置在下滑动板的中央，然后封盖上滑动板；

步骤四，在上滑动板的顶部限位槽放置可提离装置，

步骤五，一一对齐上连接环板螺栓孔与连接螺栓孔，并在两者之间安装提离限位销；

步骤六，在可提离钢板锚固螺栓孔上的安装锚固螺栓；

步骤七，施工上支墩。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明是为了解决现有摩擦摆隔震结构在地震激励下，当支座出现拉应力时，滑块与滑动面脱离的缺点。本发明支座底部通过螺栓与下支墩连接，与常规摩擦摆隔震支座的不同点在于上滑动板不直接与上支墩连接，而是在上滑动板开限位槽。通过初步计算分析得到摩擦摆隔震支座竖向提离高度，乘以放大系数得到可提离装置与支座上盘的限位槽深度，即预留高度。当支座处于拉剪工作模式时，可提离装置的钢板与上滑动板的限位槽竖向脱开，但设计的预留高度能够保证钢板不会完全脱离限位槽，上滑动板不承受拉力，上滑动板与下滑动板及铰接滑块不会脱离，此时支座剪力为零，但提离装置与上盖板之间的剪力依然通过卡槽与上盖板接触传递。

本发明可以保证当结构遭遇强震出现拉应力时，上滑动板与上支墩竖向脱开，而保证铰接滑块与滑动面不产生脱离，当上支墩复位后，摩擦摆能够继续起到隔震耗能作用。本发明构造简单，能够使摩擦摆应用于高烈度区，大大推动了摩擦摆隔震结构的应用范围。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是背景技术现有FPS结构示意图。

图2是本发明的侧视结构示意图。

图3是本发明下滑动板的上侧立体结构示意图。

图4是本发明上滑动板的下侧立体结构示意图。

图5是本发明上滑动板的上侧立体结构示意图。

图6是本发明可提离装置的下侧立体结构示意图。

附图标记：1－下支墩、2－下滑动板、21－下滑动曲面、22－下凸限位环、23－下连接环板、24－下连接环板螺栓孔、3－上支墩、4－上滑动板、41－上滑动曲面、42－上凸限位环、43－上连接环板、44－上连接环板螺栓孔、45－限位槽、5－铰接滑块、6－可提离装置、61－滑动柱体、62－预埋柱体、63－连接板体、64－可提离钢板锚固螺栓孔、65－连接螺栓孔、7－提离限位销、71－上杆、72－中杆、73－下杆、9－下滑动板螺栓、11－可提离钢板锚固螺栓、12－竖向弹簧。

具体实施方式

实施例参见图1-6所示，一种带可提离装置的摩擦摆隔震支座，包括与下支墩1固定连接的下滑动板2以及上支墩3固定连接的上滑动板4，所述下滑动板2与上滑动板4上下对应设置，所述下滑动板2的上侧表面为下滑动曲面21，下滑动曲面的四周设有一圈下凸限位环22，所述上滑动板4的下侧表面为上滑动曲面41，上滑动曲面41的四周设有一圈上凸限位环42，支座还包括下滑动板2与上滑动板4之间的铰接滑块5，所述铰接滑块5的表面与上滑动曲面41和下滑动曲面21具有相同的曲率半径，铰接滑块5的上侧与上滑动曲面41滑动连接，铰接滑块5的下侧与下滑动曲面21滑动连接，所述上滑动板4的上侧表面与上支墩3的下侧表面连接。

所述上滑动板4的侧壁中部外侧设有一圈水平的上连接环板43，上连接环板43与上滑动板一体成型，所述上连接环板43上开有一圈等距离间隔设置的上连接环板螺栓孔44，所述上滑动板4的上侧表面中部整体下凹形成限位槽45。

支座还包括埋入上支墩的可提离装置6，所述可提离装置6的底部伸入限位槽45中并与其滑动连接，可提离装置6与上滑动板4通过穿入上连接环板螺栓孔44的提离限位销7连接，可提离装置6与上滑动板4之间通过地震的往复运动复位。

所述可提离装置6为可提离钢板，所述可提离钢板包括下部的滑动柱体61、中部的预埋柱体62和上部的连接板体63，所述滑动柱体61的尺寸与限位槽45的槽内尺寸相适应，滑动柱体61伸出上支墩3的下侧、其底部并与限位槽45的槽壁滑动连接，所述预埋柱体62与滑动柱体61与直径相同，连接板体63的直径大于滑动柱体61的直径，所述预埋柱体62和连接板体63均预埋在上支墩中。

所述连接板体63伸出预埋柱体62的部分开有两圈螺栓孔，分别为内侧等距离间隔设置的可提离钢板锚固螺栓孔64和外侧等距离间隔设置的连接螺栓孔65，所述可提离钢板锚固螺栓孔64内自下而上贯穿有可提离钢板锚固螺栓11，所述连接螺栓孔65与上连接环板螺栓孔44上下一一相对设置，两孔内穿入提离限位销7。

所述提离限位销7包括埋入上支墩3的上杆71，所述上杆71的顶部贯穿通过上连接环板螺栓孔44，其顶部通过螺母锚固在连接板体63的上侧表面，所述提离限位销7的中部为中杆72，所述中杆72外侧套有竖向弹簧13，竖向弹簧13的两端分别顶在上支墩3与上连接环板43之间，所述提离限位销7的下部为下杆73，所述下杆73外侧可套有预埋套筒并贯穿连接螺栓孔，其底部通过螺母锚固在上连接环板43的下方，所述下杆73在预埋套筒内可上下滑动。

所述下滑动板2的底部外扩形成下连接环板23，所述下连接环板上23开有一圈等距离间隔设置的下连接环板螺栓孔24，所述下连接环板螺栓孔24内穿有锚入下支墩1内的下滑动板螺栓9。

所述限位槽45的槽深为铰接滑块5滑出上滑动板4的极限高度即摩擦摆隔震支座竖向提离高度。该提离高度需要根据具体工程计算确定。

这种带可提离装置的摩擦摆隔震支座的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，在工厂中制作下滑动板2、铰接滑块5和上滑动板4；

步骤二，施工下支墩1，下滑动板2通过下滑动板2螺栓锚入下支墩1；

步骤三，将铰接滑块5放置在下滑动板2的中央，然后封盖上滑动板4；

步骤四，在上滑动板4的顶部限位槽45内放置可提离装置6，

步骤五，一一对齐上连接环板螺栓孔44与连接螺栓孔65，并在两者之间安装提离限位销7；

步骤六，在可提离钢板锚固螺栓孔64上的安装可提离钢板锚固螺栓11；

步骤七，施工上支墩3。

本发明在压剪模式时，上滑动板与可提离装置直接接触传递压力，剪力通过可提离装置的钢板与上滑动板的限位槽接触传递剪力。

本发明在拉剪模式时，可提离装置的钢板与上滑动板的限位槽竖向脱开，由于设计的脱开距离能够保证钢板不会完全脱离限位槽，且两侧与上滑动板采用螺栓连接，当钢板与卡槽相对脱开时，螺栓上的弹簧对上滑动板产生向下的压力，上滑动板不承受拉力，上滑动板与下滑动板及铰接滑块不会脱离，此时支座剪力为零，但提离装置与上滑动板之间的剪力依然通过限位槽与上滑动板接触传递。由于地震作用为往复作用，当拉剪转换为压剪模式时，支座由于上滑动板与下滑动板及铰接滑块并未脱离，仍然能够很好的发挥作用。

Claims (4)

1.一种带可提离装置的摩擦摆隔震支座，包括与下支墩（1）固定连接的下滑动板（2）以及上支墩（3）固定连接的上滑动板（4），所述下滑动板（2）与上滑动板（4）上下对应设置，所述下滑动板（2）的上侧表面为下滑动曲面（21），下滑动曲面的四周设有一圈下凸限位环（22），所述上滑动板（4）的下侧表面为上滑动曲面（41），上滑动曲面（41）的四周设有一圈上凸限位环（42），支座还包括下滑动板（2）与上滑动板（4）之间的铰接滑块（5），所述铰接滑块（5）的表面与上滑动曲面（41）和下滑动曲面（21）具有相同的曲率半径，铰接滑块（5）的上侧与上滑动曲面（41）滑动连接，铰接滑块（5）的下侧与下滑动曲面（21）滑动连接，所述上滑动板（4）的上侧表面与上支墩（3）的下侧表面连接，

其特征在于：所述上滑动板（4）的侧壁中部外侧设有一圈水平的上连接环板（43），上连接环板（43）与上滑动板一体成型，所述上连接环板（43）上开有一圈等距离间隔设置的上连接环板螺栓孔（44），所述上滑动板（4）的上侧表面中部整体下凹形成限位槽（45），

支座还包括埋入上支墩的可提离装置（6），所述可提离装置（6）的底部伸入限位槽（45）中并与其滑动连接，可提离装置（6）与上滑动板（4）通过穿入上连接环板螺栓孔（44）的提离限位销（7）连接，

所述可提离装置（6）为可提离钢板，所述可提离钢板包括下部的滑动柱体（61）、中部的预埋柱体（62）和上部的连接板体（63），所述滑动柱体（61）的尺寸与限位槽（45）的槽内尺寸相适应，滑动柱体（61）伸出上支墩（3）的下侧、其底部并与限位槽（45）的槽壁滑动连接，所述预埋柱体（62）与滑动柱体（61）与直径相同，连接板体（63）的直径大于滑动柱体（61）的直径，所述预埋柱体（62）和连接板体（63）均预埋在上支墩中，

所述提离限位销（7）包括埋入上支墩（3）的上杆（71），所述上杆（71）的顶部贯穿通过上连接环板螺栓孔（44），其顶部通过螺母锚固在连接板体（63）的上侧表面，所述提离限位销（7）的中部为中杆（72），所述中杆（72）外侧套有竖向弹簧（13），竖向弹簧（13）的两端分别顶在上支墩（3）与上连接环板（43）之间，所述提离限位销（7）的下部为下杆（73），所述下杆（73）贯穿连接螺栓孔，其底部通过螺母锚固在上连接环板（43）的下方，所述下杆（73）在连接螺栓孔内可上下滑动，

所述下滑动板（2）的底部外扩形成下连接环板（23），所述下连接环板（23）上开有一圈等距离间隔设置的下连接环板螺栓孔（24），所述下连接环板螺栓孔（24）内穿有锚入下支墩（1）内的下滑动板螺栓（9）。

2.根据权利要求1所述的带可提离装置的摩擦摆隔震支座，其特征在于：所述连接板体（63）伸出预埋柱体（62）的部分开有两圈螺栓孔，分别为内侧等距离间隔设置的可提离钢板锚固螺栓孔（64）和外侧等距离间隔设置的连接螺栓孔（65），所述可提离钢板锚固螺栓孔（64）内自下而上贯穿有可提离钢板锚固螺栓（11），所述连接螺栓孔（65）与上连接环板螺栓孔（44）上下一一相对设置，两孔内穿入提离限位销（7）。

3.根据权利要求1或2所述的带可提离装置的摩擦摆隔震支座，其特征在于：所述限位槽（45）的槽深为铰接滑块（5）滑出上滑动板（4）的极限高度即摩擦摆隔震支座竖向提离高度。

4.一种根据权利要求2所述的带可提离装置的摩擦摆隔震支座的施工方法，其特征在于，施工步骤如下：

步骤一，在工厂中制作下滑动板（2）、铰接滑块（5）和上滑动板（4）；

步骤二，施工下支墩（1），下滑动板（2）通过下滑动板（2）螺栓锚入下支墩（1）；

步骤三，将铰接滑块（5）放置在下滑动板（2）的中央，然后封盖上滑动板（4）；

步骤四，在上滑动板（4）的顶部限位槽（45）内放置可提离装置（6），

步骤五，一一对齐上连接环板螺栓孔（44）与连接螺栓孔（65），并在两者之间安装提离限位销（7）；

步骤六，在可提离钢板锚固螺栓孔（64）上安装可提离钢板锚固螺栓（11）；

步骤七，施工上支墩（3）。

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