CN111042337A - 一种可用于大跨空间结构的新型三维隔震支座 - Google Patents

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李一夫
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Abstract

本发明提供一种可用于大跨空间结构的新型三维隔震支座，涉及建筑物隔震减震技术领域。该支座主要包括钢制圆柱形抗拔支座外壳(1)、承载钢结构Ⅰ(2)、均匀设置的碟形弹簧(3)、连接钢板Ⅱ(4)、橡胶支座(7)、SMA记忆合金丝制成的弹簧(6)、钢圆柱壳Ⅲ(5)。本发明应用前景广泛，可应用于多种建筑结构的减震隔震中：既适用于一般的民用房屋建筑，也适用于大型工业和公共建筑。此外，本发明同时具有减隔水平、竖直多维地震的功能。并且超弹性水平SMA合金丝可提供较大的输出力和稳定的复位性能。

Description

一种可用于大跨空间结构的新型三维隔震支座
技术领域
本发明属于建筑隔震领域，涉及一种可用于大跨空间结构的三维隔震支座及其使用方法。
背景技术
大跨空间结构是现代结构工程领域中一种常见且典型的结构形式，已在我国得到了广泛应用。对于大跨空间结构而言，地震作用的影响不可忽视。为了降低地震作用对大跨空间结构的影响，可以在其中引入隔震支座。目前应用于大跨空间结构的隔震支座通常为针对水平地震作用影响的隔震支座或针对竖向地震作用影响的隔震支座。事实上，水平地震作用和竖向地震作用对大跨空间结构的影响均不可忽略。为此，研发一种可以在大跨空间结构中同时降低水平和竖向地震作用影响的新型三维隔震支座具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种可用于大跨空间结构的新型三维隔震支座，其特征在于:主要包括抗拔支座外壳、竖向隔震系统和水平隔震系统。
所述抗拔支座外壳是一个下端封闭、上端具有开孔的中空圆柱形壳体，其内部容纳竖向隔震系统、水平隔震系统，以及连接两个系统的连接钢板II。
所述竖向隔震系统包括承载钢结构Ⅰ、碟形弹簧。
所述承载钢结构Ⅰ由上钢板、下钢板，以及连接上、下钢板的柱体组成。所述柱体穿过开孔。所述上钢板位于抗拔支座外壳上方、下钢板位于抗拔支座外壳内腔中。
所述下钢板的下表面与若干碟形弹簧相连。
所述水平隔震系统包括连接钢板II、橡胶支座、弹簧和钢圆柱壳III。
若干所述的碟形弹簧的下端连接在连接钢板II的上表面。所述连接钢板II的下方设置橡胶支座。
钢圆柱壳III连接在连接钢板II的下表面。
钢圆柱壳四周设置弹簧，所述弹簧的一端连接在钢圆柱壳III上、另一端连接在抗拔支座外壳的内壁。
进一步，所述抗拔支座外壳为中空的圆柱形钢制外壳。
进一步，所述承载钢结构Ⅰ的横断面为工字形。
进一步，所述若干碟形弹簧均匀布置在下钢板下表面。
进一步，所述橡胶支座上下端分别连接在连接钢板II的下表面和抗拔支座外壳内腔的底面。
进一步，所述承载钢结构Ⅰ的上钢板的下表面与抗拔支座外壳的上端之间具有间隙。所述承载钢结构Ⅰ的下钢板的上表面与抗拔支座外壳内腔的顶面之间具有间隙。
进一步，所述弹簧是由SMA形状记忆合金丝制成。
本发明所公开的支座的有益技术效果是毋庸置疑的。
1)集水平和竖向隔震系统为一体的新型三维隔震支座具有更好的隔震效果和更广泛的适用范围，尤其适用于大跨空间结构；
2)SMA弹簧由具有形状记忆效应和伪弹性的形状记忆合金(SMA)制成。与普通弹簧相比，SMA弹簧因为变形过程中形状记忆合金材料内部发生的热弹性马氏体相变而具有更强的变形恢复能力，是可用于大跨空间结构隔震支座的理想组件。
3)碟形弹簧具有在较小的空间内承受极大载荷的特性。与其他类型的弹簧比较，碟形弹簧单位体积的变形能较大，具有良好的缓冲吸震能力。特别是采用叠合组合时，由于表面摩擦阻力作用，吸收冲击和消散能量的作用更显著。是大跨结构隔震支座的优良组成部分。
附图说明
图1为新型三维隔震支座的剖面结构图；
图2为承载钢结构的结构图；
图3为抗拔支座外壳的结构图。
图中：抗拔支座外壳(1)、开孔(101)、承载钢结构Ⅰ(2)、上钢板(201)、下钢板(202)、柱体(203)、碟形弹簧(3)、连接钢板II(4)、橡胶支座(7)、弹簧(6)、钢圆柱壳III(5)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
一种可用于大跨空间结构的新型三维隔震支座，其特征在于:主要包括抗拔支座外壳1、竖向隔震系统和水平隔震系统。
所述抗拔支座外壳1为中空的圆柱体抗拔钢制外壳，该外壳是一个下端封闭、上端具有开孔101的中空壳体，其内部容纳竖向隔震系统、水平隔震系统，以及连接两个系统的连接钢板II4。
所述竖向隔震系统包括承载钢结构Ⅰ2、碟形弹簧3。
所述承载钢结构Ⅰ2由上钢板201、下钢板202，以及连接上、下钢板的柱体203组成。所述承载钢结构Ⅰ2横断面为工字形。所述柱体203穿过开孔101。上钢板201和下钢板202均为圆形钢板。所述柱体203的直径小于开孔101的直径。
所述上钢板201位于抗拔支座外壳1上方、下钢板202位于抗拔支座外壳1内腔中，二者均不与抗拔支座外壳1接触，即所述上钢板201的下表面与抗拔支座外壳1的上端之间具有间隙。所述下钢板202的上表面与抗拔支座外壳1内腔的顶面之间具有间隙。
所述下钢板202的下表面与若干碟形弹簧3的上端连接。这些碟形弹簧3均匀布置在钢板202下表面。
所述水平隔震系统包括连接钢板II4、橡胶支座7、弹簧6和钢圆柱壳III5。
所述若干碟形弹簧3的下端连接在连接钢板II4的上表面。所述连接钢板II4的下方设置橡胶支座7。所述橡胶支座7上下端分别连接在连接钢板II4的下表面中央和抗拔支座外壳1内腔的底面中央。橡胶支座7由多层天然橡胶与多层相同厚度的薄钢板镶嵌、粘合、硫化而成。上述连接钢板II4的作用是将其上的竖向隔震部分和水平隔震部分连接起来，使两部分成为整体以实现水平和竖向的同时隔震效果。
钢圆柱壳III5连接在连接钢板II4的下表面。
钢圆柱壳III5四周至少各配置一个由SMA记忆合金丝制成的弹簧6。所述SMA记忆合金丝制成的弹簧6的一端连接在钢圆柱壳III5外表面、另一端连接在抗拔支座外壳1的内壁。

Claims (7)

1.一种可用于大跨空间结构的新型三维隔震支座，其特征在于:主要包括所述抗拔支座外壳(1)、竖向隔震系统和水平隔震系统；
所述抗拔支座外壳(1)是一个下端封闭、上端具有开孔(101)的中空圆柱形壳体，其内部容纳竖向隔震系统、水平隔震系统，以及连接两个系统的连接钢板II(4)；
所述竖向隔震系统包括承载钢结构Ⅰ(2)、碟形弹簧(3)；
所述承载钢结构Ⅰ(2)由上钢板(201)、下钢板(202)，以及连接上、下钢板的柱体(203)组成；所述柱体(203)穿过开孔(101)；所述上钢板(201)位于抗拔支座外壳(1)上方、下钢板(202)位于抗拔支座外壳(1)内腔中；
所述下钢板(202)的下表面与若干碟形弹簧(3)的上端相连；
所述水平隔震系统包括连接钢板II(4)、橡胶支座(7)、弹簧(6)和钢圆柱壳III(5)；
若干所述的碟形弹簧(3)的下端与连接钢板II(4)的上表面相连；所述连接钢板II(4)的下方设置橡胶支座(7)；
钢圆柱壳III(5)与连接钢板II(4)的下表面相连；
钢圆柱壳III(5)四周配置弹簧(6)所述弹簧(6)的另一端与抗拔支座外壳(1)的内壁相连。
2.根据权利要求1所述的一种新型三维隔震支座，其特征在于：所述抗拔支座外壳(1)为中空的圆柱形钢制外壳。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型三维隔震支座，其特征在于：所述承载钢结构Ⅰ(2)的横断面为工字形。
4.根据权利要求1或3所述的一种新型三维隔震支座，其特征在于：所述若干碟形弹簧(3)均匀分布在下钢板(202)下表面。
5.根据权利要求1所述的一种新型三维隔震支座，其特征在于：所述橡胶支座(7)上下端分别连接在连接钢板II(4)的下表面和抗拔支座外壳(1)内腔的底面。
6.根据权利要求1所述的一种新型三维隔震支座，其特征在于：所述上钢板(201)的下表面与抗拔支座外壳(1)的上端之间具有间隙；所述下钢板(202)的上表面与抗拔支座外壳(1)内腔的顶面之间具有间隙。
7.根据权利要求1所述的一种新型三维隔震支座，其特征在于：所述弹簧(6)是由SMA记忆合金丝制成。
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