CN117386020B - 分级耗能型三向减隔震支座及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分级耗能型三向减隔震支座及其制作方法属于建筑、桥梁隔震技术领域,支座包括顶板、底板及护筒,护筒内有与顶板相连的竖向减隔震组件,护筒底部与底板的平移结构配合,能够实现水平位移并限制护筒竖向位移;护筒下部内侧设有横向减隔震组件,能够实现横向减隔震及横向复位。竖向地震作用时,通过竖向减隔震组件完成竖向耗能及复位;水平地震作用时,通过平移结构使竖向与横向减隔震组件协同作用实现分级耗能;在正常运营或小震下,可满足结构的变形需求;在设计地震下,竖向与横向减隔震组件一同参与耗能及复位。本发明可实现多级地震设防、震后自复位功能且抗拔能力强,同时支座易于组装、不易损坏且震后可快速修复。
Description
技术领域
本发明属于建筑、桥梁隔震技术领域,尤其涉及一种分级耗能型三向减隔震支座及其制作方法。
背景技术
隔震技术是通过在基础与上部结构之间设置隔震层来实现的,隔震层由隔震支座和耗能元件组成,可有效阻隔地震能量向上部结构传递,并且可以延长上部结构自振周期,减小共振效应,同时可利用耗能元件消耗大部分地震能量,以此来降低结构响应,防止结构在地震中发生破坏。
三向减隔震支座将水平减隔震机制与竖向减隔震原理进行有效结合,在技术效果方面具有明显的优越性,因此三向减隔震支座是目前广泛研究的一种减隔震装置。现有三向减隔震支座主要以竖向减隔震组件与水平减隔震组件组合的方式为主,当竖向减隔震组件与水平减隔震组件采用串联的连接方式时,常常导致支座总体高度较高,且支座本身不具备抗拔复位功能,导致在地震作用下建筑物会出现倾覆现象。当竖向减隔震组件与水平减隔震组件采用并联的连接方式时,需要复杂的解耦构造才能实现水平减隔震与竖向减隔震互不影响,且由于建筑结构在地震作用下竖向刚度要求与竖向隔震的冲突,现有的三向减隔震支座大多承载能力较小且不能根据地震等级多级设防,不适用于高层建筑结构和桥梁结构。因此,亟需研究一种耗能能力强、可分级耗能的低高度三向减隔震支座。
发明内容
本发明的目的是提供一种分级耗能型三向减隔震支座及其制作方法,旨在解决上述现有技术中三向减隔震支座不具备抗拔复位功能和分级耗能功能的技术问题。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:
一种分级耗能型三向减隔震支座,所述三向减隔震支座包括用于与待减震结构的上部构件及下部构件相连的顶板及底板,所述顶板与底板之间设有护筒,所述护筒的内部设有与顶板相连的竖向减隔震组件,用于实现竖向减隔震及竖向复位;所述护筒与底板通过平移结构相连,用于实现水平位移并限制护筒竖向位移;所述护筒的下部内侧设有横向减隔震组件,用于实现横向减隔震及横向复位;所述横向减隔震组件与竖向减隔震组件协同实现分级耗能。
优选的,所述竖向减隔震组件包括高强环簧组、螺母旋转式滚珠丝杠副及SMA索,所述螺母旋转式滚珠丝杠副包括丝杠及螺母,所述丝杠的下端与横向减隔震组件相连,所述螺母与丝杠的上端螺纹配合,所述螺母设置于内套筒内,所述内套筒固定于顶板下表面、且其外表面与外套筒贴合,所述外套筒设置于内套筒与护筒之间,所述外套筒的顶部通过顶板高强螺栓与顶板相连;所述高强环簧组设置于护筒与顶板、护筒与外套筒之间,能够参与竖向耗能及竖向复位;所述SMA索设置于外套筒的下方、且水平铺设在横向减隔震组件的内挡筒内,所述SMA索环绕丝杠设置,所述SMA索的一端固定于丝杠表面、另一端与内挡筒内壁相连。丝杠与螺母一同作用可以将丝杠的竖向运动转化为沿轴向转动。
优选的,所述高强环簧组包括外环簧及内环簧,所述外环簧环绕于外套筒外表面、且设置于护筒的凸檐上表面与顶板下表面之间,用于当上部构件下降时参与竖向耗能及竖向复位;所述内环簧环绕于外套筒外部、且设置于护筒的凸缘内部下表面与外套筒的底部凸檐上表面之间,当上部构件抬升时参与竖向耗能及复位,或上下部构件发生横向相对位移时参与横向分级耗能及复位;所述外套筒的下端凸缘能够对三向减隔震支座的水平及竖向位移进行限位。
优选的,所述内套筒的内部设有橡胶垫块,所述橡胶垫块的顶部固定于顶板下表面,能够参与横向分级耗能可并防止SMA索过度拉伸而失效。
优选的,所述SMA索由形状记忆合金制作而成,通过丝杠转动带动SMA索拉伸从而提供竖向耗能及复位能力,同时制作时需预留一定长度以满足在正常运营或小震作用下结构的变形需求。
优选的,所述平移结构包括底板高强螺栓和十字型卡槽,所述十字型卡槽及底板高强螺栓均为四个、且均布于底板的四周,所述底板高强螺栓贯穿十字型卡槽与护筒的底部相连;所述十字型卡槽包括护筒环向卡槽和底板径向卡槽,所述底板径向卡槽径向设置于底板上,四个护筒环向卡槽周向设置于护筒的底壁上,所述护筒环向卡槽与底板径向卡槽十字交叉;十字型卡槽能够对三向减隔震支座的水平及竖向位移进行限位。
优选的,所述护筒为分体式结构,包括上护筒和下护筒,所述上护筒的下端凸檐及下护筒的上端凸檐通过多个护筒高强螺栓相连,所述外套筒设置于上护筒内部,所述外环簧周向设置于上护筒的顶部凸檐与顶板之间;所述下护筒的底部与底板高强螺栓相连,所述横向减隔震组件设置于下护筒的内部、且贯穿下护筒及底板中部的倒梯形孔与下方下部构件相连;所述上护筒及下护筒的外壁上间隔设有多个加劲板。
优选的,所述横向减隔震组件包括活动块和剪力键,所述活动块的四周设有内挡筒,所述内挡筒的内侧底部设有环形盖板,所述环形盖板通过盖板高强螺栓与内挡筒内侧的活动块顶部相连,所述竖向减隔震组件的丝杠底部凸缘设置于环形盖板的下方,所述竖向减隔震组件的SMA索设置于环形盖板上;所述活动块的底部设有倒梯形凸块,所述倒梯形凸块的下部贯穿下护筒及底板中部的倒梯形孔与下部构件的凹槽配合,能够将三向减隔震支座的水平运动转化为活动块的竖向运动;所述剪力键设置于倒梯形凸块的下表面上,用于与下部构件的凹槽中部配合,能够实现三向减隔震支座的横向分级耗能。其中,所述活动块的顶面上设有与丝杠底部凸缘相匹配的沉槽。
优选的,所述外套筒与上护筒的接触面之间设有聚四氟乙烯板,所述丝杠与活动块及环形盖板的接触面之间设有聚四氟乙烯板,所述活动块与下护筒的接触面之间设有聚四氟乙烯板,所述下护筒与底板的接触面之间设有聚四氟乙烯板。
本发明还提供一种分级耗能型三向减隔震支座的制作方法,组装上述三向减隔震支座包括以下步骤:
步骤一:首先在横向减隔震组件的活动块顶部沉槽及竖向减隔震组件的丝杠底部凸缘上表面铺设聚四氟乙烯板,并将竖向减隔震组件的丝杠底部固定于横向减隔震组件的活动块与环形盖板之间,将竖向减隔震组件的SMA索一端固定于丝杠表面、另一端固定于活动块四周的内挡筒内侧,并预留一定长度以满足在正常运营或小震作用下结构的变形需求;
步骤二:在底板上表面及护筒内表面铺设聚四氟乙烯板,将平移结构的十字型卡槽调整到相对应位置,然后将底板高强螺栓穿过十字型卡槽使护筒与底板竖向固定,再在活动块底部的倒梯形凸块与护筒底部及底板的倒梯形孔接触面之间铺设聚四氟乙烯板,将步骤一中组装好的活动块安装就位;
步骤三:先将内套筒固定于顶板,并将橡胶垫块放置于内套筒内且固定于顶板下表面,再在护筒内表面铺设聚四氟乙烯板,并在护筒顶部凸檐上表面布置外环簧,然后在外套筒外表面铺设聚四氟乙烯板,并在外套筒下端凸缘上布置内环簧,再将外套筒上端插入护筒的凸缘内侧与内套筒之间,利用顶板高强螺栓连接固定顶板与外套筒;
步骤四:通过旋转步骤一中组装好的丝杠插入内套筒内,使得SMA索无旋转拉伸,完成三向减隔震支座的装配;
最后将制作好的三向减隔震支座通过螺栓与待减震结构的上部构件及下部构件连接。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:与现有技术相比,采用本发明能够在受到竖向地震作用时,竖向减隔震组件的高强环簧组能够摩擦耗能、吸收地震动能量,竖向减隔震组件的内套筒与丝杠在竖直方向发生相对位移可使丝杠发生转动,从而带动SMA索拉伸消耗地震能量并提供竖向复位,从而完成竖向减隔震与竖向复位;在受到水平地震作用时,通过底板上的平移结构实现支座自由水平位移并限制护筒竖向位移,同时利用横向减隔震组件的活动块底部倒梯形凸块与护筒、底板及下部构件凹槽组合形成的倒梯形凹槽相配合,可将支座水平运动转化为活动块竖向运动,进而可通过竖向减隔震组件完成横向减隔震及横向复位,并且竖向减隔震组件与横向减隔震组件配合可实现支座的横向分级耗能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例提供的一种分级耗能型三向减隔震支座的外形图;
图2是图1中三向减隔震支座的主视图;
图3是图1中三向减隔震支座的俯视图;
图4是图1中三向减隔震支座的仰视图;
图5是图3的A-A剖视图;
图6是图5中上护筒及外套筒的组装过程外形图;
图7是图5中盖板、丝杠、SMA索及活动块的组装过程外形图;
图8是图5中下护筒及底板的组装过程外形图;
图9是本发明实施例中步骤一安装后的结构图;
图10是本发明实施例中步骤二安装后的结构图;
图11是本发明实施例中步骤三安装后的结构图;
图12是本发明实施例中步骤四安装后的结构图;
图中:1-1、顶板,1-2、内套筒;2-1、底板,2-2、底板径向卡槽;3、上护筒;4-1、下护筒,4-2、护筒环向卡槽;5、外套筒;6-1、沉槽,6-2、内挡筒,6-3、倒梯形凸块;7-1、外环簧,7-2、内环簧;8、丝杠;9、环形盖板;10、SMA索; 11、加劲板;12、橡胶垫块;13-1、顶板高强螺栓;13-2、盖板高强螺栓,13-3、底板高强螺栓,13-4、护筒高强螺栓;14、聚四氟乙烯板;15、剪力键。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参照图1-4,本发明实施例提供的一种分级耗能型三向减隔震支座,所述三向减隔震支座包括用于与待减震结构的上部构件及下部构件相连的顶板1-1及底板2-1,所述顶板1-1与底板2-1之间设有护筒,所述护筒的内部设有与顶板1-1相连的竖向减隔震组件,用于实现竖向减隔震及竖向复位;所述护筒的底部与底板2-1上的平移结构配合,用于实现水平位移并限制护筒竖向位移;所述护筒的下部内侧设有横向减隔震组件,用于实现横向减隔震及横向复位;所述横向减隔震组件与竖向减隔震组件协同实现分级耗能。
在本发明的一个具体实施例中,如图5-7、9-12所示,所述竖向减隔震组件包括高强环簧组、螺母旋转式滚珠丝杠副及SMA索10,所述螺母旋转式滚珠丝杠副包括丝杠13-1及螺母,所述丝杠13-1的下端与横向减隔震组件相连,所述螺母与丝杠13-1的上端螺纹配合,所述螺母设置于内套筒1-2内,所述内套筒1-2固定于顶板1-1下表面、且其外表面与外套筒5贴合,所述外套筒5设置于内套筒1-2与护筒之间,所述外套筒5的顶部通过顶板高强螺栓13-1与顶板1-1相连;所述高强环簧组设置于护筒与顶板1-1、护筒与外套筒5之间,能够参与竖向耗能及竖向复位;所述SMA索10设置于外套筒5的下方、且水平铺设在横向减隔震组件的内挡筒6-2内,所述SMA索10环绕丝杠13-1设置,所述SMA索10的一端固定于丝杠13-1表面、另一端与内挡筒6-2内壁相连。其中,所述内套筒1-2的内部设有橡胶垫块12,所述橡胶垫块12的顶部固定于顶板1-1下表面,能够参与横向分级耗能可并防止SMA索10过度拉伸而失效。其中,螺母可以与内套筒一体设计,丝杠13-1与螺母一同作用可以将丝杠13-1的竖向运动转化为沿丝杠的轴向转动。
具体制作时,所述SMA索10为由形状记忆合金制作而成的拉索。SMA为shapememory alloy的英文缩写,意指形状记忆合金。通过丝杠转动带动SMA索拉伸从而提供竖向耗能及复位能力,同时制作时需预留一定长度以满足在正常运营或小震作用下结构的变形需求。
作为一种优选结构,如图5所示,所述高强环簧组包括外环簧7-1及内环簧7-2,所述外环簧7-1环绕于外套筒5外表面、且设置于护筒的凸檐上表面与顶板1-1下表面之间,用于当上部构件下降时参与竖向耗能及竖向复位;所述内环簧7-2环绕于外套筒7-2外部、且设置于护筒的凸缘内部下表面与外套筒5的底部凸檐上表面之间,当上部构件抬升时参与竖向耗能及复位,或上下部构件发生横向相对位移时参与横向分级耗能及复位;所述外套筒5的下端凸缘能够对三向减隔震支座的水平及竖向位移进行限位。
在本发明的一个具体实施例中,如图4、8所示,所述平移结构包括底板高强螺栓13-3和十字型卡槽,所述十字型卡槽及底板高强螺栓13-3均为四个、且均布于底板2-1的四周,所述底板高强螺栓13-3贯穿十字型卡槽与护筒的底部相连;所述十字型卡槽包括护筒环向卡槽4-2和底板径向卡槽2-2,所述底板径向卡槽2-2径向设置于底板2-1上,四个护筒环向卡槽4-2周向设置于护筒的底壁上,所述护筒环向卡槽4-2与底板径向卡槽2-2十字交叉;十字型卡槽与外套筒5下端凸缘能够对三向减隔震支座的自由水平位移并限制护筒的竖向位移。其中,底板径向卡槽2-2长度根据位移需求进行设置,护筒环向卡槽4-2长度根据位移需求进行设置。
作为一种优选方案,如图1、2、5所示,所述护筒为分体式结构,包括上护筒3和下护筒4-1,所述上护筒3的下端凸檐及下护筒4-1的上端凸檐通过多个护筒高强螺栓13-4相连,所述外套筒5设置于上护筒3内部,所述外环簧7-1周向设置于上护筒3的顶部凸檐与顶板1-1之间;所述下护筒4-1的底部与底板高强螺栓13-3相连;所述横向减隔震组件设置于下护筒4-1的内部、且贯穿下护筒4-1及底板2-1中部的倒梯形孔与下方下部构件相连;所述上护筒3及下护筒4-1的外壁上间隔设有多个加劲板11,所述加劲板11布置于每个护筒高强螺栓13-4的两侧;所述加劲板11的竖向边缘固定在护筒的外壁上、水平边缘固定在护筒凸缘外的表面上。
在本发明的一个具体实施例中,如图5、9、10所示,所述横向减隔震组件包括活动块和剪力键15,所述活动块的四周设有内挡筒6-2,所述内挡筒6-2的内侧底部设有环形盖板9,所述环形盖板9通过盖板高强螺栓13-2与内挡筒内侧的活动块顶部相连,所述竖向减隔震组件的丝杠8底部凸缘设置于环形盖板9的下方,所述竖向减隔震组件的SMA索10设置于环形盖板9上;所述活动块的底部设有倒梯形凸块6-3,所述倒梯形凸块6-3的下部贯穿下护筒4-1及底板2-1中部的倒梯形孔与下部构件的凹槽配合,能够将三向减隔震支座的水平运动转化为活动块的竖向运动;所述剪力键15设置于倒梯形凸块6-3的下表面上,用于与下部构件的凹槽中部配合,能够实现三向减隔震支座的横向分级耗能。
具体设计时,所述活动块的顶面上设有与丝杠8底部凸缘相匹配的沉槽6-1,如图5、9所示。利用活动块与环形盖板对丝杠的底部凸檐进行限位,可实现丝杠的可靠固定。
进一步优化上述技术方案,如图5所示,所述外套筒5与上护筒3的接触面之间设有聚四氟乙烯板14,所述丝杠8与活动块及环形盖板9的接触面之间设有聚四氟乙烯板14,所述活动块与下护筒4-1的接触面之间设有聚四氟乙烯板14,所述下护筒4-0与底板2-1的接触面之间设有聚四氟乙烯板14。利用聚四氟乙烯摩擦系数低的优点,可减小支座内部相邻两个零件之间发生移位时的摩擦力。
本发明还提供一种分级耗能型三向减隔震支座的制作方法,组装上述三向减隔震支座,包括以下步骤:
步骤一:首先在活动块沉槽6-1内铺设聚四氟乙烯板14,然后将丝杠8底部凸缘放置于活动块圆形沉槽6-1内;在丝杠8底部凸缘上表面铺设环形聚四氟乙烯板14,将环形盖板9套装于丝杠8底部凸缘上表面,并将环形盖板高强螺栓13-2穿过环形盖板9及活动块的预留螺栓孔,最后将SMA索10一端固定于丝杠8表面另一端固定于活动块内挡筒6-2内侧,并预留一定长度以满足在正常运营或小震作用下结构的变形需求。
步骤二:在底板2-1上表面铺设聚四氟乙烯板14,将下护筒环向卡槽4-2与底板径向卡槽2-2调整到相对应位置,然后将底板高强螺栓13-3穿过两个卡槽使得下护筒4-1与底板2-1竖向固定,再在倒梯形凸块6-3表面铺设聚四氟乙烯板14,之后下部构件需根据正常变形需求在倒梯形凹槽下表面制作出与剪力键15相配合的剪力键槽。
当布置固定支座时,需在待减震结构的下部构件上制作出与剪力键15长度、宽度对应的剪力键槽使之不能移动;当布置竖向或横向活动支座时,需在待减震结构的下部构件上制作出宽度为剪力键15宽度,长度为满足正常变形需求长度的剪力键槽;当布置多向活动支座时,需在待减震结构的下部构件上制作出满足竖向及横向位移需求的矩形槽。
特别的,在制作底板径向卡槽2-2及护筒环形向卡槽4-2时,其长度也应在满足设计位移需求时考虑到结构正常运营状况下温度等因素引起的变形需求,从而增加相应的卡槽长度。
步骤三:先将螺母固定于内套筒1-2内并将其固定于顶板1-1,并将橡胶垫块12放置于内套筒1-2内且固定于顶板1-1下表面,再将上护筒3内表面铺设聚四氟乙烯板14,并在上护筒3环形上表面布置外环簧7-1,然后在外套筒5外表面铺设聚四氟乙烯板14,并在外套筒5下端凸缘上布置内环簧7-2,再将外套筒5插入上护筒3上缘凸缘内侧与内套筒1-2之间、且旋转外套筒5使之与顶板1-1预留螺栓孔相对应,最后将顶板高强螺栓13-1穿过顶板1-1及外套筒5预留螺栓孔使得上护筒3与顶板1-1通过高强环簧组相连完成。
步骤四:通过旋转步骤三组装好的支座上部组件将丝杠8插入内套筒1-2内并使上护筒3与下护筒4-1预留螺栓孔对准,将护筒高强螺栓13-4穿过上下护筒4-1预留螺栓孔;完成三向减隔震支座的装配。
最后将制作好的三向减隔震支座通过螺栓与待减震结构的上下部构件连接,待减震结构的下部构件上设有与活动块底部倒梯形凸块6-3相对应的倒梯形凹槽。
本发明的应用过程如下:
在受到竖向地震作用时,内外环簧可独立作用,其中当上部构件下降时由外环簧摩擦耗能、吸收地震动能量,当上部构件抬升时由内环簧摩擦耗能、吸收地震动能量,同时不论上部构件与活动块抬升或下降,内套筒与丝杠在竖直方向发生相对位移都可使得丝杠发生转动,从而带动SMA索拉伸消耗地震能量并提供竖向复位,从而完成竖向减隔震与竖向复位。同时在正常运营或小震作用下,SMA索不参与耗能,直到设计地震作用时,剪力键剪坏,SMA索开始参与竖向耗能及复位,且外套筒下端凸缘可对支座的竖向位移进行限位。
在受到水平地震作用时,十字型卡槽可实现支座自由水平位移并限制护筒竖向位移,同时活动块底部倒梯形凸块与护筒、底板及下部构件凹槽组合形成的倒梯形凹槽相配合,可将支座水平运动转化为活动块竖向运动,进而可通过螺母旋转式滚珠丝杠副、SMA索及内环簧协同完成横向减隔震及横向复位,并且活动块底部剪力键及橡胶垫块、内环簧可实现支座的横向分级耗能。
正常运营或小震下,剪力键及其对应凹槽可满足结构的变形需求;在设计地震下,剪力键剪断,SMA索与橡胶垫块一同参与消耗地震能量并提供复位;在罕遇地震下,内环簧一同参与耗能及复位,与此同时,橡胶垫块可防止SMA索过度拉伸而失效,且十字型卡槽也可对支座的横向位移进行限位。
综上所述,采用本发明可实现多级地震设防、震后自复位功能且抗拔能力强,同时支座易于组装、不易损坏且震后可快速修复。在受到竖向地震时,竖向减隔震组件通过高强环簧组及滚珠丝杠副的变直线运动为旋转运动的机理实现竖向减隔震及复位;在受到水平地震时,支座可将水平运动转化为活动块的竖向运动,进而通过竖向减隔震组件实现水平向减隔震及复位;同时,活动块底部剪力键及橡胶垫块、内环簧可实现支座的横向分级耗能。
在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。
Claims (5)
1.一种分级耗能型三向减隔震支座,其特征在于:所述三向减隔震支座包括用于与待减震结构的上部构件及下部构件相连的顶板及底板,所述顶板与底板之间设有护筒,所述护筒的内部设有与顶板相连的竖向减隔震组件,用于实现竖向减隔震及竖向复位;所述护筒与底板通过平移结构相连,用于实现水平位移并限制护筒竖向位移;所述护筒的下部内侧设有横向减隔震组件,用于实现横向减隔震及横向复位;所述横向减隔震组件与竖向减隔震组件协同实现分级耗能;
所述竖向减隔震组件包括高强环簧组、螺母旋转式滚珠丝杠副及SMA索,所述螺母旋转式滚珠丝杠副包括丝杠及螺母,所述丝杠的下端与横向减隔震组件相连,所述螺母与丝杠的上端螺纹配合,所述螺母设置于内套筒内,所述内套筒固定于顶板下表面、且其外表面与外套筒贴合,所述内套筒的内部设有橡胶垫块;所述外套筒设置于内套筒与护筒之间,所述外套筒的顶部与顶板相连;所述高强环簧组设置于护筒与顶板、护筒与外套筒之间,能够参与竖向耗能及竖向复位;所述SMA索设置于外套筒的下方、且水平铺设在横向减隔震组件的内挡筒内,所述SMA索环绕丝杠设置,所述SMA索的一端固定于丝杠表面、另一端与内挡筒内壁相连;
所述高强环簧组包括外环簧及内环簧,所述外环簧环绕于外套筒外表面、且设置于护筒的凸檐上表面与顶板下表面之间,用于当上部构件下降时参与竖向耗能及竖向复位;所述内环簧环绕于外套筒外部、且设置于护筒的凸缘内部下表面与外套筒的底部凸檐上表面之间,当上部构件抬升时参与竖向耗能及复位,或上下部构件发生横向相对位移时参与横向分级耗能及复位;所述外套筒的下端凸缘能够对三向减隔震支座的水平及竖向位移进行限位;
所述平移结构包括底板高强螺栓和十字型卡槽,所述十字型卡槽及底板高强螺栓均为四个、且均布于底板的四周,所述底板高强螺栓贯穿十字型卡槽与护筒的底部相连;所述十字型卡槽包括护筒环向卡槽和底板径向卡槽,所述底板径向卡槽径向设置于底板上,四个护筒环向卡槽周向设置于护筒的底壁上,所述护筒环向卡槽与底板径向卡槽十字交叉;十字型卡槽能够对三向减隔震支座的水平及竖向位移进行限位;
所述护筒为分体式结构,包括上护筒和下护筒,所述上护筒的下端凸檐及下护筒的上端凸檐通过多个护筒高强螺栓相连,所述外套筒设置于上护筒内部,所述外环簧周向设置于上护筒的顶部凸檐与顶板之间;所述下护筒的底部与底板高强螺栓相连,所述横向减隔震组件设置于下护筒的内部、且贯穿下护筒及底板中部的倒梯形孔与下方的下部构件相连;所述上护筒及下护筒的外壁上间隔设有多个加劲板;
所述横向减隔震组件包括活动块和剪力键,所述活动块的四周设有内挡筒,所述内挡筒的内侧底部设有环形盖板,所述环形盖板通过盖板高强螺栓与内挡筒内侧的活动块顶部相连,所述竖向减隔震组件的丝杠底部凸缘设置于环形盖板的下方,所述竖向减隔震组件的SMA索设置于环形盖板上;所述活动块的底部设有倒梯形凸块,所述倒梯形凸块的下部贯穿下护筒及底板中部的倒梯形孔与下部构件的凹槽配合,能够将三向减隔震支座的水平运动转化为活动块的竖向运动;所述剪力键设置于倒梯形凸块的下表面上,用于与下部构件的凹槽中部配合,能够实现三向减隔震支座的横向分级耗能。
2.根据权利要求1所述的分级耗能型三向减隔震支座,其特征在于:所述橡胶垫块的顶部固定于顶板下表面,能够参与横向分级耗能并防止SMA索过度拉伸而失效。
3.根据权利要求1所述的分级耗能型三向减隔震支座,其特征在于:所述SMA索由形状记忆合金制作而成,通过丝杠转动带动SMA索拉伸实现竖向耗能及复位。
4.根据权利要求1所述的分级耗能型三向减隔震支座,其特征在于:所述外套筒与上护筒的接触面之间设有聚四氟乙烯板,所述丝杠与活动块及环形盖板的接触面之间设有聚四氟乙烯板,所述活动块与下护筒的接触面之间设有聚四氟乙烯板,所述下护筒与底板的接触面之间设有聚四氟乙烯板。
5.一种分级耗能型三向减隔震支座的制作方法,其特征在于,组装如权利要求4所述的三向减隔震支座,包括以下步骤:
步骤一:首先在横向减隔震组件的活动块顶部沉槽及竖向减隔震组件的丝杠底部凸缘上表面铺设聚四氟乙烯板,并将竖向减隔震组件的丝杠底部固定于横向减隔震组件的活动块与环形盖板之间,将竖向减隔震组件的SMA索一端固定于丝杠表面、另一端固定于活动块四周的内挡筒内侧,并预留一定长度以满足在正常运营或小震作用下结构的变形需求;
步骤二:在底板上表面及护筒内表面铺设聚四氟乙烯板,将平移结构的十字型卡槽调整到相对应位置,然后将底板高强螺栓穿过十字型卡槽使护筒与底板竖向固定,再在活动块底部的倒梯形凸块与护筒底部及底板的倒梯形孔接触面之间铺设聚四氟乙烯板,将步骤一中组装好的活动块安装就位;
步骤三:先将内套筒固定于顶板,并将橡胶垫块放置于内套筒内且固定于顶板下表面,再在护筒内表面铺设聚四氟乙烯板,并在护筒顶部凸檐上表面布置外环簧,然后在外套筒外表面铺设聚四氟乙烯板,并在外套筒下端凸缘上布置内环簧,再将外套筒上端插入护筒的凸缘内侧与内套筒之间,利用顶板高强螺栓连接固定顶板与外套筒;
步骤四:通过旋转步骤三中组装好的组件将丝杠插入内套筒内,使得SMA索无旋转拉伸,完成三向减隔震支座的装配;
最后将制作好的三向减隔震支座通过螺栓与待减震结构的上部构件及下部构件连接。
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