CN207988155U - 一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座，包括第一连接座板，连接滑块，中心滑块，第二连接座板；连接滑块的球形凸面与第一连接座板的球形凹面球面接触，中心滑块一端的球形凸面与连接滑块的球形凹面球面接触，中心滑块另一端的球形凸面与第二连接座板的球形凹面球面接触；连接滑块位于第一连接座板和中心滑块之间，中心滑块位于连接滑块和第二连接座板之间，第一连接座板与连接滑块之间的摩擦系数为变值μ₁，连接滑块与中心滑块之间的摩擦系数为定值μ₃，第二连接座板与中心滑块之间的摩擦系数为定值μ₂。本实用新型具有良好的摩擦减震隔震的作用，属于隔震技术领域。

Description

一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座

技术领域

本实用新型涉及隔震技术领域，尤其涉及一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座。

背景技术

结构工程抗震一直是土木工程领域研究的热点。传统的抗震方法是一种硬抗的方法，即通过增加结构构件截面、增加构件配筋等来提高结构的抗力。与传统抗震方法相反，隔震技术通过积极地防御策略阻隔或耗散地震能量，抑制结构地震响应。摩擦摆隔震系统是由平面滑移隔震系统发展而来。它除了具有平面滑移隔震系统对地震激励频率范围低敏感性和高稳定性等特性外，特有的圆弧滑动面使其具有自复位功能。经过30多年的发展，已经发展出多种摩擦摆隔震支座，但传统摩擦摆隔震支座在不同水准地震作用下隔震层的性能没有明显变化，这使得隔震层在罕遇地震和极罕遇地震作用下水平位移可能很大，支座的安全性没有保证。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座，具有良好的摩擦减震隔震的作用。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座，包括第一连接座板，连接滑块，中心滑块，第二连接座板；连接滑块的球形凸面与第一连接座板的球形凹面球面接触，中心滑块一端的球形凸面与连接滑块的球形凹面球面接触，中心滑块另一端的球形凸面与第二连接座板的球形凹面球面接触；连接滑块位于第一连接座板和中心滑块之间，中心滑块位于连接滑块和第二连接座板之间，第一连接座板与连接滑块之间的摩擦系数为变值μ₁，连接滑块与中心滑块之间的摩擦系数为定值μ₃，第二连接座板与中心滑块之间的摩擦系数为定值μ₂，μ₂＝μ₃＜μ₁。

进一步的是：连接滑块的球形凸面上设有第一摩擦层，中心滑块一端的球形凸面设有第二摩擦层，中心滑块另一端的球形凸面设有第三摩擦层，第一连接座板的球形凹面、连接滑块的球形凹面、第二连接座板的球形凹面均为不锈钢面。

进一步的是：第一连接座板与连接滑块之间的摩擦系数μ₁从中心到边缘逐渐增大。

进一步的是：第一连接座板、连接滑块、中心滑块、第二连接座板从上往下依次布置；第一连接座板的下表面为球形凹面，连接滑块的上表面为球形凸面，第一连接座板的球形凹面与连接滑块的球形凸面相适应，第一连接座板的球形凹面覆盖住连接滑块的球形凸面；第二连接座板的上表面为球形凹面，中心滑块的下表面为球形凸面，第二连接座板的球形凹面与中心滑块下端的球形凸面相适应，第二连接座板的球形凹面覆盖住中心滑块下端的球形凸面；连接滑块的下表面为球形凹面，中心滑块的上表面为球形凸面，连接滑块的球形凹面与中心滑块上端的球形凸面相适应，连接滑块的球形凹面覆盖住中心滑块上端的球形凸面。

进一步的是：第一连接座板、连接滑块、中心滑块、第二连接座板从下往上依次布置；第一连接座板的上表面为球形凹面，连接滑块的下表面为球形凸面，第一连接座板的球形凹面与连接滑块的球形凸面相适应，第一连接座板的球形凹面覆盖住连接滑块的球形凸面；第二连接座板的下表面为球形凹面，中心滑块的上表面为球形凸面，第二连接座板的球形凹面与中心滑块上端的球形凸面相适应，第二连接座板的球形凹面覆盖住中心滑块上端的球形凸面；连接滑块的上表面为球形凹面，中心滑块的下表面为球形凸面，连接滑块的球形凹面与中心滑块下端的球形凸面相适应，连接滑块的球形凹面覆盖住中心滑块下端的球形凸面。

进一步的是：第一连接座板球形凹面的边缘处、第二连接座板球形凹面的边缘处、连接滑块球形凹面的边缘处均设有位移约束环，位移约束环的内侧设有橡胶圈，该橡胶圈具有高阻尼性能。

进一步的是：第一摩擦层、第二摩擦层、第三摩擦层均由以聚四氟乙烯为基的合成材料制成。

进一步的是：第一连接座板包括一体形成的第一连接平板和第一竖直块，第一竖直块位于第一连接平板的端面上，第一连接座板的球形凹面设置在第一竖直块的上；第二连接座板包括一体形成的第二连接平板和第二竖直块，第二竖直块位于第二连接平板的端面上，第二连接座板的球形凹面设置在第二竖直块上。

进一步的是：第一连接座板和第二连接座板上设有多个预留螺栓孔。

一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座，包括由上往下依次设置的上连接座板，上滑块，中心滑块，下滑块，下连接座板；上滑块的球形凸面与上连接座板的球形凹面球面接触，中心滑块上端的球形凸面与上滑块的球形凹面球面接触，中心滑块下端的球形凸面与下滑块的球形凹面球面接触，下滑块的球形凸面与下连接座板的球形凹面球面接触；上滑块位于上连接座板和中心滑块之间，中心滑块位于上滑块和下滑块之间，下滑块位于中心滑块和下连接座板之间，上连接座板与上滑块之间的摩擦系数为变值μ₁，上滑块与中心滑块之间的摩擦系数为定值μ₃，中心滑块与下滑块之间的摩擦系数为定值μ₄，下连接座板与下滑块之间的摩擦系数为变值μ₂，μ₃＝μ₄＜μ₁，μ₃＝μ₄＜μ₂。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

本摩擦摆隔震支座在侧向力作用下可形成多个滞回特性段，且不同滞回特性段的过渡平滑。在不同强度的地震作用下，该摩擦摆隔震支座的刚度和阻尼也不同，实现刚度和阻尼的自适应性，且不同刚度和阻尼性能段间平滑过渡。该摩擦摆隔震支座有多个滑移界面，在支座平面尺寸一定的情况下，相比传统摩擦摆支座可发生的侧向变形更大，具有良好的摩擦减震隔震的作用。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的隔震支座的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2的隔震支座的结构示意图。

图3是本实用新型实施例3的隔震支座的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记，现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下：

实施例1和实施例2的附图标记：1为第一连接座板，2为第二连接座板，3为连接滑块，4为中心滑块，5为第一连接座板的球形凹面，6为位移约束环，7为橡胶圈，8为连接滑块的球形凹面，9为第二连接座板的球形凹面，1-1为第一连接平板，1-2为第一竖直块，2-1为第二连接平板，2-2为第二竖直块。

实施例3的附图标记：1为上连接座板，2为下连接座板，3为上滑块，4为中心滑块，5为下滑块，6为位移约束环，7为橡胶圈，8为上连接座板的球形凹面，9为上滑块的球形凹面，10为下滑块的球形凹面，11为下连接座板的球形凹面。

实施例1

结合图1所示，一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座，包括第一连接座板，连接滑块，中心滑块，第二连接座板。连接滑块的球形凸面与第一连接座板的球形凹面球面接触，中心滑块一端的球形凸面与连接滑块的球形凹面球面接触，中心滑块另一端的球形凸面与第二连接座板的球形凹面球面接触；连接滑块位于第一连接座板和中心滑块之间，中心滑块位于连接滑块和第二连接座板之间，第一连接座板与连接滑块之间的摩擦系数为变值μ₁，连接滑块与中心滑块之间的摩擦系数为定值μ₃，第二连接座板与中心滑块之间的摩擦系数为定值μ₂，μ₂＝μ₃＜μ₁。

第一连接座板、连接滑块、中心滑块、第二连接座板从上往下依次布置。第一连接座板的下表面为球形凹面，连接滑块的上表面为球形凸面，第一连接座板的球形凹面与连接滑块的球形凸面相适应，第一连接座板的球形凹面覆盖住连接滑块的球形凸面，实现了连接滑块和第一连接座板之间的球面接触，连接滑块和第一连接座板可以做相对的球面滑动。第二连接座板的上表面为球形凹面，中心滑块的下表面为球形凸面，第二连接座板的球形凹面与中心滑块下端的球形凸面相适应，第二连接座板的球形凹面覆盖住中心滑块下端的球形凸面，实现了中心滑块和第二连接座板之间的球面接触，中心滑块和第二连接座板可以做相对的球面滑动。中心滑块的上表面和下表面均为球形凸面。连接滑块的下表面为球形凹面，中心滑块的上表面为球形凸面，连接滑块的球形凹面与中心滑块上端的球形凸面相适应，连接滑块的球形凹面覆盖住中心滑块上端的球形凸面。

第一连接座板的球形凹面的球面半径和连接滑块的球形凸面的球面半径均为定值R₁，第二连接座板的球形凹面的球面半径和中心滑块下端的球形凸面的球面半径均为定值R₂，连接滑块的球形凹面的球面半径和中心滑块上端的球形凸面的球面半径均为定值R₃，R₂＝R₃且R₂+R₃＞R₁。第一连接座板的球形凹面的面积大于连接滑块的球形凸面的面积，第二连接座板的球形凹面的面积大于中心滑块下端的球形凸面的面积，连接滑块的球形凹面的面积大于中心滑块上端的球形凸面的面积。第二连接座板的球形凹面和连接滑块的球形凹面对称设计，从俯视方向上看，第二连接座板的球形凹面、连接滑块的球形凹面、连接滑块的球形凸面均落在第一连接座板的球形凹面的范围内。

连接滑块的球形凸面上设有第一摩擦层，中心滑块上端的球形凸面设有第二摩擦层，中心滑块下端的球形凸面设有第三摩擦层。第一连接座板的球形凹面、连接滑块的球形凹面、第二连接座板的球形凹面均为不锈钢面。第一摩擦层、第二摩擦层、第三摩擦层均由以聚四氟乙烯为基的合成材料制成。第一摩擦层整个表面的粗糙度是一致的，第二摩擦层整个表面的粗糙度是一致的，第三摩擦层整个表面的粗糙度是一致的；第一连接座板的整个球形凹面的粗糙度是变化的，且从第一连接座板球形凹面的中心到边缘逐渐增大，即越来越粗糙。这样能保证第一连接座板与连接滑块之间的摩擦系数μ₁为变值，连接滑块与中心滑块之间的摩擦系数μ₃为定值，第二连接座板与中心滑块之间的摩擦系数μ₂为定值。

μ₁是连接滑块在第一连接座板上相对位移的线性或非线性函数，该函数关系式应连续可导且一阶导数大于零。μ₂和μ₃在整个摩擦界面内为定值。

第一连接座板与连接滑块之间的摩擦系数μ₁从中心到边缘逐渐增大。

第一连接座板球形凹面的边缘处、第二连接座板球形凹面的边缘处、连接滑块球形凹面的边缘处均设有位移约束环，位移约束环的内侧设有橡胶圈，该橡胶圈具有高阻尼性能。

第一连接座板包括一体形成的第一连接平板和第一竖直块，第一竖直块位于第一连接平板的下端面上，第一连接座板的球形凹面设置在第一竖直块的上；第二连接座板包括一体形成的第二连接平板和第二竖直块，第二竖直块位于第二连接平板的上端面上，第二连接座板的球形凹面设置在第二竖直块上。

第一连接座板和第二连接座板上设有多个预留螺栓孔。第一连接座板的上表面为平面，第一连接座板上表面的边缘处预留螺栓孔与上部结构连接，第二连接座板的下表面为平面，第二连接座板下表面的边缘处预留螺栓孔与下部结构连接。

通过合理地设计支座性能控制参数即R₁、R₂、R₃、μ₁、μ₂、μ₃，在众值烈度地震和基本烈度地震作用下支座的侧向变形主要由中心滑块在连接滑块的球形凹面上和第二连接座板的球形凹面上的滑动引起。当地震动强度增大至罕遇烈度地震和极罕遇烈度地震作用时，中心滑块与连接滑块下端球形凹面边缘的橡胶圈以及第二连接座板球形凹面边缘的橡胶圈发生碰撞，即中心滑块碰撞到连接滑块下端的橡胶圈和第二连接座板球形凹面边缘的橡胶圈，然后中心滑块在连接滑块下端球形凹面的相对滑移停止，中心滑块在第二连接座板球形凹面的相对滑移也停止，支座整体侧向变形的进一步增大主要由连接滑块在第一连接座板球形凹面上的相对滑动引起。其中位移约束环内侧的橡胶圈可以缓冲连接滑块的碰撞。连接滑块、中心滑块、第二连接座板形成第一重摩擦摆机制，连接滑块、第一连接座板形成第二重摩擦摆机制。

实施例2

除以下特征外，其余未提及的技术特征同实施例1。

结合图2所示，实施例1的摩擦摆隔震支座和实施例2的摩擦摆隔震支座结构上是一模一样的，只是实施例1的第一连接座板、连接滑块、中心滑块、第二连接座板是从上往下布置的，实施例2的第一连接座板、连接滑块、中心滑块、第二连接座板从下往上依次布置。比如：第一连接座板的上表面为球形凹面，连接滑块的下表面为球形凸面，第一连接座板的球形凹面与连接滑块的球形凸面相适应，第一连接座板的球形凹面覆盖住连接滑块的球形凸面；第二连接座板的下表面为球形凹面，中心滑块的上表面为球形凸面，第二连接座板的球形凹面与中心滑块上端的球形凸面相适应，第二连接座板的球形凹面覆盖住中心滑块上端的球形凸面；连接滑块的上表面为球形凹面，中心滑块的下表面为球形凸面，连接滑块的球形凹面与中心滑块下端的球形凸面相适应，连接滑块的球形凹面覆盖住中心滑块下端的球形凸面。

实施例3

除以下特征外，其余未提及的技术特征同实施例1。

结合图3所示，一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座，包括由上往下依次设置的上连接座板，上滑块，中心滑块，下滑块，下连接座板；上滑块的球形凸面与上连接座板的球形凹面球面接触，中心滑块上端的球形凸面与上滑块的球形凹面球面接触，中心滑块下端的球形凸面与下滑块的球形凹面球面接触，下滑块的球形凸面与下连接座板的球形凹面球面接触；上滑块位于上连接座板和中心滑块之间，中心滑块位于上滑块和下滑块之间，下滑块位于中心滑块和下连接座板之间，上连接座板与上滑块之间的摩擦系数为变值μ₁，上滑块与中心滑块之间的摩擦系数为定值μ₃，中心滑块与下滑块之间的摩擦系数为定值μ₄，下连接座板与下滑块之间的摩擦系数为变值μ₂，μ₃＝μ₄＜μ₁，μ₃＝μ₄＜μ₂。

实施例3的上连接座板即是实施例1的第一连接座板，实施例3的上滑块即是实施例1的连接滑块，实施例3的中心滑块即是实施例1的中心滑块。上滑块和下滑块是上下对称设计的，上连接座板和下连接座板也是上下对称设计的。本实施例的上连接座板、上滑块、中心滑块之间的结构关系与实施例1的第一连接座板、连接滑块、中心滑块之间的结构关系是一样的，本实施例的下连接座板、下滑块、中心滑块之间的结构关系与实施例2的第一连接座板、连接滑块、中心滑块之间的结构关系是一样的。

对于本实施例而言：上连接座板与上滑块之间的摩擦系数为变值μ₁，上滑块与中心滑块之间的摩擦系数为定值μ₃，下滑块与中心滑块之间的摩擦系数为定值μ₄，下连接座板与下滑块之间的摩擦系数为变值μ₂，其中，μ₃＝μ₄＜μ₁，μ₃＝μ₄＜μ₂。上连接座板的球形凹面的球面半径和上滑块的球形凸面的球面半径均为定值R₁，下连接座板的球形凹面的球面半径和下滑块下端的球形凸面的球面半径均为定值R₂，上滑块的球形凹面的球面半径和中心滑块上端的球形凸面的球面半径均为定值R₃，下滑块的球形凹面的球面半径和中心滑块下端的球形凸面的球面半径均为定值R₄，R₃＝R₄＜R₁＝R₂且R₃+R₄＞R₁＝R₂。

通过合理地设计支座性能控制参数即R₁、R₂、R₃、R₄、μ₁、μ₂、μ₃、μ₄，在众值烈度地震和基本烈度地震作用下，支座的整体侧向变形主要由中心滑块在上滑块的球形凹面上和下滑块的球形凹面上的滑动引起(即形成了第一个摩擦摆机制)。当地震动强度增大至罕遇烈度地震和极罕遇烈度地震作用时，中心滑块与上滑块下端球形凹面边缘的橡胶圈以及下滑块的球形凹面边缘的橡胶圈发生碰撞，即中心滑块碰撞到上滑块下端的橡胶圈和下滑块上端的橡胶圈，然后中心滑块在上滑块下端球形凹面的相对滑移停止，中心滑块在下滑块球形凹面的相对滑移也停止，支座整体变形的进一步增大由上滑块在上连接座板球形凹面上的相对滑动和下滑块在下连接座板球形凹面上的相对滑动引起(即形成了第二个摩擦摆机制)。其中位移约束环内侧的橡胶圈可以缓冲上滑块和下滑块的碰撞。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座，其特征在于：包括第一连接座板，连接滑块，中心滑块，第二连接座板；连接滑块的球形凸面与第一连接座板的球形凹面球面接触，中心滑块一端的球形凸面与连接滑块的球形凹面球面接触，中心滑块另一端的球形凸面与第二连接座板的球形凹面球面接触；连接滑块位于第一连接座板和中心滑块之间，中心滑块位于连接滑块和第二连接座板之间，第一连接座板与连接滑块之间的摩擦系数为变值μ₁，连接滑块与中心滑块之间的摩擦系数为定值μ₃，第二连接座板与中心滑块之间的摩擦系数为定值μ₂，μ₂＝μ₃＜μ₁。

2.按照权利要求1所述的一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座，其特征在于：连接滑块的球形凸面上设有第一摩擦层，中心滑块一端的球形凸面设有第二摩擦层，中心滑块另一端的球形凸面设有第三摩擦层，第一连接座板的球形凹面、连接滑块的球形凹面、第二连接座板的球形凹面均为不锈钢面。

3.按照权利要求1所述的一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座，其特征在于：第一连接座板与连接滑块之间的摩擦系数μ₁从中心到边缘逐渐增大。

4.按照权利要求1所述的一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座，其特征在于：第一连接座板、连接滑块、中心滑块、第二连接座板从上往下依次布置；第一连接座板的下表面为球形凹面，连接滑块的上表面为球形凸面，第一连接座板的球形凹面与连接滑块的球形凸面相适应，第一连接座板的球形凹面覆盖住连接滑块的球形凸面；第二连接座板的上表面为球形凹面，中心滑块的下表面为球形凸面，第二连接座板的球形凹面与中心滑块下端的球形凸面相适应，第二连接座板的球形凹面覆盖住中心滑块下端的球形凸面；连接滑块的下表面为球形凹面，中心滑块的上表面为球形凸面，连接滑块的球形凹面与中心滑块上端的球形凸面相适应，连接滑块的球形凹面覆盖住中心滑块上端的球形凸面。

5.按照权利要求1所述的一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座，其特征在于：第一连接座板、连接滑块、中心滑块、第二连接座板从下往上依次布置；第一连接座板的上表面为球形凹面，连接滑块的下表面为球形凸面，第一连接座板的球形凹面与连接滑块的球形凸面相适应，第一连接座板的球形凹面覆盖住连接滑块的球形凸面；第二连接座板的下表面为球形凹面，中心滑块的上表面为球形凸面，第二连接座板的球形凹面与中心滑块上端的球形凸面相适应，第二连接座板的球形凹面覆盖住中心滑块上端的球形凸面；连接滑块的上表面为球形凹面，中心滑块的下表面为球形凸面，连接滑块的球形凹面与中心滑块下端的球形凸面相适应，连接滑块的球形凹面覆盖住中心滑块下端的球形凸面。

6.按照权利要求4或5所述的一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座，其特征在于：第一连接座板球形凹面的边缘处、第二连接座板球形凹面的边缘处、连接滑块球形凹面的边缘处均设有位移约束环，位移约束环的内侧设有橡胶圈。

7.按照权利要求2所述的一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座，其特征在于：第一摩擦层、第二摩擦层、第三摩擦层均由以聚四氟乙烯为基的合成材料制成。

8.按照权利要求4或5所述的一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座，其特征在于：第一连接座板包括一体形成的第一连接平板和第一竖直块，第一竖直块位于第一连接平板的端面上，第一连接座板的球形凹面设置在第一竖直块的上；第二连接座板包括一体形成的第二连接平板和第二竖直块，第二竖直块位于第二连接平板的端面上，第二连接座板的球形凹面设置在第二竖直块上。

9.按照权利要求4或5所述的一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座，其特征在于：第一连接座板和第二连接座板上设有多个预留螺栓孔。

10.一种变摩擦的多重摩擦摆隔震支座，其特征在于：包括由上往下依次设置的上连接座板，上滑块，中心滑块，下滑块，下连接座板；上滑块的球形凸面与上连接座板的球形凹面球面接触，中心滑块上端的球形凸面与上滑块的球形凹面球面接触，中心滑块下端的球形凸面与下滑块的球形凹面球面接触，下滑块的球形凸面与下连接座板的球形凹面球面接触；上滑块位于上连接座板和中心滑块之间，中心滑块位于上滑块和下滑块之间，下滑块位于中心滑块和下连接座板之间，上连接座板与上滑块之间的摩擦系数为变值μ₁，上滑块与中心滑块之间的摩擦系数为定值μ₃，中心滑块与下滑块之间的摩擦系数为定值μ₄，下连接座板与下滑块之间的摩擦系数为变值μ₂，μ₃＝μ₄＜μ₁，μ₃＝μ₄＜μ₂。