CN114775821B - 双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座 - Google Patents

双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座，用于高层连体建筑中的高空廊桥，包括上座，被所述上座旋转扣合的下座，置于所述下座顶部的、且被上座所压的球冠板构件，还包括连接于上座侧边处朝下伸展的抗剪侧板，以及两末端分别连接所述抗剪侧板与上座的弹性件，所述弹性件为板式弹簧，所述板式弹簧被一末端贯穿所述板式弹簧的弧中心、插入并固定于上座的轴栓，板式弹簧两末端分别设置一转轴方向垂直于所述轴栓的滑轮，通过在板式弹簧的末端设置滚轮，将板式弹簧末端与抗剪侧板的线摩擦改为动摩擦，避免了板式弹簧末端对抗剪侧板的剐蹭，进而避免了因板式弹簧卡住抗剪侧板所导致的上座相对下座被卡死，进而避免了支座失去抗震功能。

Description

双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座
本申请是申请号为202110965588.4、申请日为2021年08月20日、名称为防锁死单向滑动减震铰支座的发明申请，因审查员在其发出的审查意见通知书中指出所述发明申请存在单一性的缺陷，而提出的分案申请。
技术领域
本发明涉及固定建筑物的隔震减震结构，特别涉及一种双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座。
背景技术
现有的支座节点，对于动荷载，通常采用通过板式弹簧来实现缓冲。例如公告号CN204385607U的对比文件，公开了一种抗震连接座，如图1至图2所示，该抗震连接座的顺桥向和横桥向，均采用板式弹簧70来进行缓冲，在遭遇地震时，板式弹簧70的末端在收到过大的瞬间动荷载的情况下，板式弹簧70端部高频地剐蹭箱体10的内侧壁，使得箱体10的内侧壁被刮出阶梯式的突起，进而导致板式弹簧70在伸缩时其端部的运动被该突起所阻碍，导致下支座20被箱体10卡死，丧失了抗震功能。
而在高层连体建筑中，通常状况下，两栋塔楼以及其之间的高空廊桥，通过支座节点进行连接，由于高层上的连廊位于高空中，且夹在两栋塔楼之间，风荷载非常大，高层塔楼的风振抖动还会对连廊产生水平向动力放大，如果是多层的连廊，由于其具有更大的受风面积，这一问题会更为严重，由此廊桥的静荷载及动荷载对支座节点以及对单体和廊桥存在较大的不利影响，特别是在类似风荷载这一动荷载的作用下，塔楼及廊桥相互间的影响难以消除。
如果将上述抗震连接座用于高层连体建筑中作为廊桥的支座时，由于高空中的风力相较于地面更大且风向变化得更频密，廊桥在长期受到横桥向风荷载的作用下，横桥向的板式弹簧70端部不断剐蹭箱体10的内侧壁，板簧钢材的强度、硬度均远高于箱体10的钢材，且常规支座成品的板簧端部为尖锐的直角，将使得箱体10的内侧壁被刮出阶梯式的突起，进而导致板式弹簧70在伸缩时其端部的运动被该突起所阻碍，下支座20被箱体10卡死，亦即廊桥被支座卡死。而一旦廊桥被支座卡死，再长期被风荷载所影响，容易导致用于固定板式弹簧70的轴栓受剪断裂，进而使得板式弹簧70散架，最终整个抗震连接座失去抗震功能。
另外，由于板式弹簧的刚度较低，导致高空中的廊桥在遭遇较大的风荷载时，廊桥相对塔楼的振动叠加上塔楼的振动，产生“鞭稍效应”，使得廊桥剧烈抖动，因此实际上在高层建筑中一般采用单向滑动的支座，亦即在支座的横桥向不设置板簧，直接对廊桥桥体的横桥向进行刚性约束。风荷载或地震荷载作用下，各塔楼振动难免不同步，廊桥两端分别跟随相应的塔楼运动，产生扭转及平动，将导致廊桥节点与单向滑动支座间的位移差，对于斜交的连体结构，此位移差尤其明显。但是，横桥向的刚性约束，且由于单向的滑动支座无法消融廊桥节点与单向滑动支座间的位移差，容易导致廊桥桥体在遇到强风、强震时，相对于塔楼而锁死，使得廊桥在两塔楼受扭动的情形下其支座或桥体结构被破坏，引起更严重的后果。
发明内容
本发明的技术目的是提供一种双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座，旨在将支座抗震功能失效的可能性降至最低。
为了实现所述技术目的，本发明可以采用如下技术方案：
一种双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座，用于高层连体建筑中的高空廊桥，包括上座，被所述上座旋转扣合的下座，置于所述下座顶部的、且被上座所压的球冠板构件，还包括连接于上座侧边处朝下伸展的抗剪侧板，以及两末端分别连接所述抗剪侧板与上座的弹性件，其特征在于：所述弹性件为板式弹簧，所述板式弹簧被一末端贯穿所述板式弹簧的弧中心、插入并固定于上座的轴栓，板式弹簧两末端分别设置一转轴方向垂直于所述轴栓的滑轮。
通过在板式弹簧的末端设置滚轮，将板式弹簧末端与抗剪侧板的线摩擦改为动摩擦，避免了板式弹簧末端对抗剪侧板的剐蹭，进而避免了因板式弹簧卡住抗剪侧板所导致的上座相对下座被卡死，进而避免了支座失去抗震功能。
上述技术方案，可以作如下改进：
作为进一步改进，所述上座包括上座板和位于所述上座板下端面中心处的传力过渡件，所述抗剪侧板固定于上座板侧边处的下端面；
所述下座包括下座板，以及固定于所述下座板上端面中心处的、且顶面为凹球面的抗拔立柱；
所述球冠板构件置于所述抗拔立柱的凹球面之上，所述传力过渡件为一盖体，以旋转卡扣的方式扣合抗拔立柱。
作为进一步改进，还包括L型防撞键，其处于所述板簧组件之上，短边固定于所述抗剪侧板的内壁，短边的顶部抵紧所述上座板的底壁，长边指向所述传力过渡件，传力过渡件面向所述L型防撞键的侧面开设有用于供L型防撞键伸入的导向槽，所述导向槽的上槽壁长于下槽壁，所述上槽壁被L型防撞键的长边所抵紧。
上述改进，支座在动荷载的作用下，使得上座板受到向上的拔力时，通过抗剪侧板将力经碟簧组件传至传力过渡件，由于传力过渡件与下座板的抗拔立柱以旋转卡扣的方式相扣合，从而使得上座板不会被拔起。
作为一种改进，所述板式弹簧仅设置于所述防卡死抗拔铰支座的顺桥向形变方向上，防卡死抗拔铰支座的横桥向形变方向上则设置碟簧组件。
由于横桥向形变的弹性件所采用的碟簧组件，具有刚度大，容许位移量小的特点，能有效抵抗风荷载对高空廊桥的影响，同时由于碟簧组件的结构特点，能彻底避免支座内的弹性件卡死下座，进而避免了弹性件失效所导致的抗震功能丧失。
作为进一步改进，碟簧组件所在的抗剪侧板为横桥向抗剪板，所述碟簧组件的两末端分别连接所述横桥向抗剪板和传力过渡件，所述传力过渡面向所述抗剪侧板的侧面开设一用于放置板簧组件的梯形凹槽，所述梯形凹槽的最大宽度大于板簧组件的最大拉伸长度。
上述改进，廊桥在动荷载的作用下，使得上座板受到向上的拔力时，通过抗剪侧板将力经碟簧组件传至传力过渡件，由于传力过渡件与下座板的抗拔立柱以旋转卡扣的方式相扣合，从而使得上座板不会被廊桥拔起。
作为进一步改进，所述碟簧组件包括蝶形弹簧和导向件，所述导向件包括被抗剪侧板所抵紧的碟簧导向板，以及至少三根等间距地设置在所述碟簧导向板面向所述传力过渡件一侧的被所述碟形弹簧套接的导向柱，传力过渡件的侧面开设有与所述导向柱相对应的且被其插入的导向孔；
所述横桥向抗剪板底端固定连接一向所述导向孔所在方向水平延展的防脱落板。
上述改进，碟簧组件在静止状态下其导向柱部分插入导向孔内，当廊桥受到横桥向的风荷载时，横桥向抗剪板通过碟簧导向板挤压碟形弹簧，从而使得导向柱能更深地插入传力过渡件的导向孔内，基于碟形弹簧大刚度小位移的特点，在大幅降低廊桥水平向的抖动时，而导向柱和导向孔的设置则避免了廊桥的上下抖动，提高了廊桥的舒适度。此外，防脱落板还可以放置碟簧组件的脱落，同时使碟簧组件的形变方向维持水平向。
作为进一步改进，所述横桥向抗剪板还包括至少三条等间距地设置于其外壁上的加强肋。
上述改进，通过设置多条加强肋，能进一步提升横桥向抗剪板在承受风荷载时的抗剪性能。
上述技术方案，相对于现有技术，具有如下有益效果：
(1)通过在顺桥向的板簧组件上安装滚轮，基本杜绝上座被卡死的可能，保证了支座抗震功能的有效性；
(2)通过防脱落板和L型防撞键的设置，结合传力过渡件，在顺桥向和横桥向均加强了上座的抗拔性能；
(3)通过横桥向布置的碟簧组件，有效降低了高空种风荷载对支座的影响，提高了廊桥的舒适度；
(4)通过横桥向布置的碟簧组件，以及顺桥向布置的板簧组件，使得支座的双向刚度不一致，同时由于碟簧组件具有刚度大，容许位移量小的特点，能有效抵抗廊桥所遭受的重现期较大的强风，而相对于横桥向刚性约束的支座，本双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座，由于能消融廊桥节点与单向滑动支座间的位移差，从而很大程度上避免因廊桥相对于塔楼锁死而导致的桥体结构被破坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为对比文件说明书附图的图1；
图2为对比文件说明书附图的图2；
图3为实施例一至二所述上座的立体图；
图4为实施例一至二所述上座的结构爆炸图；
图5为实施例一至三所述下座的立体图；
图6为实施例一至三所述传力过渡件在俯视角度的立体图；
图7为实施例一至三所述传力过渡件在仰视角度的立体图；
图8为实施例一至三所述球冠板构件的结构爆炸图；
图9为实施例一至二所述碟簧组件的立体图；
图10为实施例一至二所述碟簧组件的结构爆炸图；
图11为实施例一至三所述板簧组件安装在传力过渡件时的立体图；
图12为实施例一至三所述板簧组件的结构爆炸图；
图13为实施例一至二所述双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座的立体图；
图14为实施例一所述双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座的爆炸图；
图15为实施例一所述双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座的半剖图；
图16为实施例二所述双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座的被部分剖切的立体图；
图17为实施例二所述双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座的半剖图；
图18为实施例三所述双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座的半剖图；
图19为实施例三所述双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座在去掉上座板后的俯视图；
为了帮助理解本发明，在此提供在附图中找到的组件和/或零部件对应的编号如下：
1、上座；11、上座板；12、传力过渡件；121、导向孔；122、梯形凹槽；123、导向槽；124、上槽壁；125、下槽壁；13、平面不锈钢板；14、平面滑动板；2、下座；21、下座板；22、抗拔立柱；220、凹球面；3、球冠板构件；31、球冠；32、球面滑板；33、平面滑动圆板；34、平面不锈钢圆板；4、碟簧组件；41、蝶形弹簧；42、导向柱；43、碟簧导向板；5、板簧组件；51、板式弹簧；52、轴栓；53、滑轮；6、抗剪侧板；61、顺桥向抗剪板；62、横桥向抗剪板；620、加强肋；7、防脱落板；8、螺栓；9、L型防撞键；
应该理解的是，附图不一定是按比例绘制的。显而易见地,上述附图仅仅是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以参照这些附图而获得其他的附图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
实施例一
本实施例提供了一种双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座，包括上座1、下座2、球冠板构件3、弹性件、抗剪侧板6以及L型防撞键9。
具体地，如图5至图8、图11至图12、以及图18至图19所示，上座1包括由上座板11，位于上座板11下端面中心处的传力过渡件12，自上至下依次设置在上座板11与传力过渡件12之间的平面不锈钢板13和平面滑动板14。下座2包括下座板21，以及固定于下座板21上端面中心处的、且顶面为凹球面220的抗拔立柱22。传力过渡件12为一盖体，抗拔立柱22被传力过渡件12以旋转卡扣的方式所扣合，球冠板构件3置于抗拔立柱22的凹球面220之上，被传力过渡件12所压。弹性件为板式弹簧51，板式弹簧51被一末端贯穿板式弹簧51的弧中心、插入并固定于上座1的轴栓52，板式弹簧51两末端分别设置一转轴方向垂直于轴栓52的滑轮53。L型防撞键9处于板簧组件5之上，短边固定于抗剪侧板6的内壁，短边的顶部抵紧上座板11的底壁，长边指向传力过渡件12，传力过渡件12面向L型防撞键9的侧面开设有用于供L型防撞键9伸入的导向槽123，导向槽123的上槽壁124长于下槽壁125，上槽壁124被L型防撞键9的长边所抵紧。
实施例二
本实施例提供了另一种双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座，用于高层连体建筑中的高空廊桥，包括上座1、下座2、球冠板构件3、弹性件、抗剪侧板6以及防脱落板7。
具体地，如图3至图4所示，上座1包括由上座板11，位于上座板11下端面中心处的传力过渡件12，自上至下依次设置在上座板11与传力过渡件12之间的平面不锈钢板13和平面滑动板14。
具体地，如图5至图7所示，下座2包括下座板21，以及固定于下座板21上端面中心处的、且顶面为凹球面220的抗拔立柱22。其中，传力过渡件12为一盖体，抗拔立柱22被传力过渡件12以旋转卡扣的方式所扣合。
具体地，如图8所示，球冠板构件3置于抗拔立柱22的凹球面220之上，被传力过渡件12所压。其中，球冠板构件3包括球冠31，贴合球冠31底弧面的球面滑板32，贴合球冠31顶面的平面滑动圆板33，被夹在传力过渡件12和平面滑动板14之间的平面不锈钢圆板34。
具体地，如图9至图10所示，对于形变方向为横桥向的弹性件，采用碟簧组件4。碟簧组件4包括蝶形弹簧41和导向件，导向件包括被抗剪侧板6所抵紧的碟簧导向板43，以及五根等间距地设置在碟簧导向板43面向传力过渡件12一侧的、并被碟形弹簧套接的导向柱42。
具体地，如图11至图12所示，对于形变方向为顺桥向的弹性件，采用板簧组件5。板簧组件5包括板式弹簧51，一末端贯穿板式弹簧51的弧中心、插入并固定于传力过渡件12的轴栓52，转轴方向垂直于轴栓52、且安装于板式弹簧51两末端的滑轮53。
具体地，如图13至图15所示，抗剪侧板6固定于上座板11侧边处的下端面，板簧组件5所在的抗剪侧板6为顺桥向抗剪板61，碟簧组件4所在的抗剪侧板6为横桥向抗剪板62。防脱落板7通过螺栓8固定连接在横桥向抗剪板62底端，并向导向孔121所在方向水平延展的，横桥向抗剪板62的外壁上等间距地设置九条加强肋620。
具体地，如图6至图7、以及图13至图14所示，传力过渡件12的面向横桥向抗剪板62的侧面开设有与导向柱42相对应的且被其插入的导向孔121，传力过渡件12面向顺桥向抗剪板61的侧面开设一用于放置板簧组件5的梯形凹槽122，梯形凹槽122的最大宽度大于板式弹簧51的最大拉伸长度。
如图15所示，碟簧组件4在静止状态下其导向柱42部分插入导向孔121内，当廊桥受到横桥向的风荷载时，横桥向抗剪板62通过碟簧导向板43挤压碟形弹簧，从而使得导向柱42能更深地插入传力过渡件12的导向孔121内，廊桥在动荷载的作用下，使得上座板11受到向上的拔力时，抗剪侧板6通过防脱落板7将力经碟簧组件4传至传力过渡件12，由于传力过渡件12与下座板21的抗拔立柱22以旋转卡扣的方式相扣合，从而使得上座板11不会被廊桥拔起。
实施例三
在实施例二的基础上，如图3至图13、图16至图17所示，在顺桥向抗剪板61的内壁、板式弹簧51的上方设置一L型防撞键9，其短边通过螺栓8安装于顺桥向抗剪板61的内壁，而短边的顶部则抵紧上座板11的底壁，L型防撞键9的则长边指向传力过渡件12，梯形凹槽122上用于固定轴栓52的壁面处开设有用于供L型防撞键9伸入的导向槽123，导向槽123的上槽壁124长于下槽壁125，上槽壁124被L型防撞键9的长边所抵紧。
固定于顺桥向抗剪板61上的L型防撞键9，其长边伸入导向槽123内，L型防撞键9的长边抵紧导向槽123的上槽壁124，当廊桥受到横桥向的风荷载时，顺桥向抗剪板61挤压板簧组件5。而当上座板11受到向上的拔力时，通过L型防撞键9将力传至传力过渡件12上的导向槽123，而传力过渡件12与下座板21的抗拔立柱22以旋转卡扣的方式相扣合。
以上对本发明进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座，用于高层连体建筑中的高空廊桥，包括上座(1)，被所述上座(1)旋转扣合的下座(2)，置于所述下座(2)顶部的、且被上座(1)所压的球冠板构件(3)，还包括连接于上座(1)侧边处朝下伸展的抗剪侧板(6)，以及两末端分别连接所述抗剪侧板(6)与上座(1)的弹性件，其特征在于：所述上座(1)包括上座板(11)和位于所述上座板(11)下端面中心处的传力过渡件(12)，所述抗剪侧板(6)固定于上座板(11)侧边处的下端面；
所述下座(2)包括下座板(21)，以及固定于所述下座板(21)上端面中心处的、且顶面为凹球面(220)的抗拔立柱(22)；
所述球冠板构件(3)置于所述抗拔立柱(22)的凹球面(220)之上，所述传力过渡件(12)为一盖体，以旋转卡扣的方式扣合抗拔立柱(22)；
所述弹性件包括顺桥向布置的板式弹簧(51)和横桥向布置的碟簧组件⑷，其中：
所述板式弹簧(51)被一末端贯穿所述板式弹簧(51)的弧中心、插入并固定于上座(1)的轴栓(52)，板式弹簧(51)两末端分别设置一转轴方向垂直于所述轴栓(52)的滑轮(53)；
碟簧组件(4)所在的抗剪侧板(6)为横桥向抗剪板(62)，所述碟簧组件(4)的两末端分别连接所述横桥向抗剪板(62)和传力过渡件(12)，所述传力过渡件(12)面向所述抗剪侧板(6)的侧面开设一用于放置板簧组件(5)的梯形凹槽(122)，所述梯形凹槽(122)的最大宽度大于板簧组件(5)的最大拉伸长度。
2.根据权利要求1所述的双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座，其特征在于： 还包括L型防撞键(9)，其处于所述板簧组件(5)之上，短边固定于所述抗剪侧板(6)的内壁，短边的顶部抵紧所述上座板(11)的底壁，长边指向所述传力过渡件(12)，传力过渡件(12)面向所述L型防撞键(9)的侧面开设有用于供L型防撞键(9)伸入的导向槽(123)，所述导向槽(123)的上槽壁(124)长于下槽壁(125)，所述上槽壁(124)被L型防撞键(9)的长边所抵紧。
3.根据权利要求2所述的双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座，其特征在于：所述碟簧组件(4)包括碟形弹簧(41)和导向件，所述导向件包括被抗剪侧板(6)所抵紧的碟簧导向板(43)，以及至少三根等间距地设置在所述碟簧导向板(43)面向所述传力过渡件(12)一侧的被所述碟形弹簧套接的导向柱(42)，传力过渡件(12)的侧面开设有与所述导向柱(42)相对应的且被其插入的导向孔(121)；
所述横桥向抗剪板(62)底端固定连接一向所述导向孔(121)所在方向水平延展的防脱落板(7)。
4.根据权利要求3所述的双向不等刚度的防卡死抗拔铰支座，其特征在于：所述横桥向抗剪板(62)还包括至少三条等间距地设置于其外壁上的加强肋(620)。
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