CN209429300U - 环形形状记忆合金弹簧全方位隔震支座 - Google Patents

Abstract

环形形状记忆合金弹簧全方位隔震支座，属于建筑工程结构抗震领域，为了解决在一定程度同时隔离水平和竖向地震作用的问题，要点是所述的内圆筒嵌套在外圆筒内部，内、外圆筒的下底面接触且内圆筒在外圆筒的下底面可水平滑动，内、外圆筒的间隙安装弹簧，弹簧与外圆筒的内侧面及内圆筒的外侧面均接触，弹簧是由记忆合金环依次首尾连接而形成的环形形状的弹簧，将外圆筒的侧外壁与内圆桶的上底面间以直角型限位板连接，内、外圆筒的组合共有三个且等高，并呈三角形分布，各内圆筒的上底面连接在连接板的一端，连接板的另一端与支撑板连接，支撑板位于三角形的中央位置，效果是具有全方位隔震，可同时承受水平地震作用和竖向地震作用。

Description

环形形状记忆合金弹簧全方位隔震支座

技术领域

本实用新型属于建筑工程结构抗震领域，涉及一种全方位的抗震隔震支座。

背景技术

地震作用是土木工程结构所承受的主要控制荷载，也是导致结构发生破坏和倒塌的主要因素。准确的认识结构在地震作用下的响应并采取可靠的保护措施，不仅关系到结构自身的抗震性能，而其直接关系到人民生命和国家经济财产的安全，具有巨大的社会经济效益。

传统的抗震措施是加强结构体系的强度，这样做既增加了工程造价，抗震效果也不理想。基础隔震技术是近年来迅速发展起来的一种合理、有效的工程抗震方法，通过在建筑物与基础之间设置各种各样的隔震支座，比如滑移、滚动隔震装置，来隔离地震力向上部结构的传递。

已开发的各类隔震装置大多仅仅起到水平向的隔震作用，不能起到水平和竖向同时隔离的作用。然而，大量的实际震害表明，竖向地震对于土木工程结构的破坏是不容忽视的。因此，非常有必要开发能够同时隔离水平和竖向地震作用的隔震装置。

实用新型内容

为了解决在一定程度同时隔离水平和竖向地震作用的问题，本实用新型提出如下技术方案：一种环形形状记忆合金弹簧全方位隔震支座，包括内圆筒、外圆筒、弹簧、限位板、连接板及支撑板，所述的内圆筒嵌套在外圆筒内部，内、外圆筒的下底面接触且内圆筒在外圆筒的下底面可水平滑动，内、外圆筒的间隙安装弹簧，弹簧与外圆筒的内侧面及内圆筒的外侧面均接触，弹簧是由记忆合金环依次首尾连接而形成的环形形状的弹簧，将外圆筒的侧外壁与内圆筒的上底面间以直角型限位板连接，使得直角型限位板的一个直角边覆盖在所述内、外圆筒的间隙，内、外圆筒的组合共有三个且等高，并呈三角形分布，各内圆筒的上底面连接在连接板的一端，连接板的另一端与支撑板连接，支撑板位于三角形的中央位置。

进一步的，三个内、外圆筒形成的三角形为等边三角形，支撑板位于等边三角形的中点位置。

进一步的，内圆筒的上底面、连接板、支撑板基本处于同一平面高度。

进一步的，所述的直角型限位板具有若干个，能够以间隔角度排布在内、外圆筒形成的圆环形间隙的不同位置，将弹簧限制在间隙中。

进一步的，所述的直角型限位板的两个呈直角的边，与外圆筒的侧外壁连接的边为竖直边，且为适配于所述侧外壁的弧形边，与内圆桶的底面连接的边为平面边，且为适配于与其连接的所述弧形边的平面边；外圆筒下底面的内表面镶嵌聚四氟烯滑板。

进一步的，相邻两个记忆合金环间的间距离是：25～35mm。

进一步的，各内圆筒的上底面以螺栓与螺母的连接结构连接在连接板的一端。

进一步的，所述的螺栓与螺母的连接结构是：在连接板的一端开出竖直向的开口，开口的左右两边的钢板壁设置钢板壁的横向螺栓孔，在支撑板的下底面固定设置与开口的宽度适配厚度的竖向杆，其上开出竖向杆的横向螺栓孔，安装时，将竖向杆置于竖直向的开口中，使用螺栓贯穿钢板壁的横向螺栓孔及竖向杆的横向螺栓孔，并由螺母将螺栓固定，螺母固定位置在开口的左右两边的钢板壁的外壁附近，竖向杆被限位于竖直向的开口内，且竖向杆的厚度小于开口的宽度，使得矩形钢板能够以螺栓为轴转动。

进一步的，连接板的另一端与支撑板以螺栓与螺母的连接结构连接。

进一步的，在连接板的另一端开出竖直向的开口，开口的左右两边的钢板壁设置钢板壁的横向螺栓孔，在内圆筒的上底面固定设置与开口的宽度适配厚度的竖向杆，其上开出竖向杆的横向螺栓孔，安装时，将竖向杆置于竖直向的开口中，使用螺栓贯穿钢板壁的横向螺栓孔及竖向杆的横向螺栓孔，并由螺母将螺栓固定，螺母固定位置在开口的左右两边的钢板壁的外壁附近，竖向杆被限位于竖直向的开口内，且竖向杆的厚度小于开口的宽度，使得矩形钢板能够以螺栓为轴转动。

有益效果：本实用新型的隔震支座具有全方位隔震，可同时承受水平地震作用和竖向地震作用，而且构件之间拆卸方便简单，易于日常维护及震后修复。因形状记忆合金材料不可与钢材料进行焊接，所以使用环形形状记忆合金弹簧，可直接放入内外圆筒之间，而且震后可自复位。

附图说明

图1为隔震支座俯视图；

图2为隔震支座立体图；

图3为长方体钢板示意图；

图4为上连接钢板示意图；

图5为方位说明图；

其中：3-1.外圆筒，3-2.内圆筒，3-3.环形形状记忆合金弹簧，3-4.矩形钢板，3-5.圆形钢板，3-6.限位板，3-7.开口，3-8.钢板壁，3-9.钢板壁的横向螺栓孔，3-10.竖向杆，3-11.竖向杆的横向螺栓孔。

具体实施方式

实施例1：如图1，图2所示，一种环形形状记忆合金弹簧全方位隔震支座，包括圆外筒、圆内筒、限位板3-6、环形形状记忆合金弹簧3-3、矩形钢板3-4、圆形钢板3-5，圆形钢板3-5作为上连接钢板。所述环形形状记忆合金弹簧3-3全方位隔震支座下部是由三个内外圆筒3-1组成。内、外圆筒3-1之间放入环形形状记忆合金弹簧3-3，上面安装限位板3-6，防止内外圆筒3-1脱离。外圆筒3-1底面上表面镶嵌聚四氟烯滑板，减小摩擦系数。隔震支座上部分是由圆形钢板和矩形钢板组成，之间通过螺栓和螺母连接起来，使之可以转动，即具有一定的自由度。长方体钢板另一端与下部内圆筒3-2之间也是依靠螺栓和螺母连接。外圆筒3-1成正三角形形状放置，内圆筒3-2放入外圆筒3-1内，内圆筒3-2与外圆筒3-1之间放入环形形状记忆合金弹簧3-3，限位板3-6使用螺栓锚固在外圆筒3-1上。长方体钢板两端分别使用螺栓和螺母与内圆筒3-2和上连接板连接。

当发生水平方向地震作用时，内外圆筒3-1之间发生相对滑动，压缩环形形状记忆合金弹簧3-3，达到耗能减震。当发生竖向地震作用时，内圆筒3-2会向内中心合拢或向外扩张，压缩环形形状记忆合金弹簧3-3，达到耗能减震。

如图1所示，一种环形形状记忆合金弹簧全方位隔震支座，包括内圆筒3-2、外圆筒3-1、环形形状记忆合金弹簧3-3、矩形钢板3-4、圆形钢板3-5，自然的，对于矩形钢板3-4其强度较佳，耐受能力更强，在本方案中起到连接圆形钢板3-5和内圆筒3-2的作用，即其是一种连接板，圆形钢板3-5连接建筑物，并通过连接板与内、外圆筒3-1的组合连接，其是一种支撑板，对于本领域技术人员来说，常用于隔震支座的用于连接作用和支撑作用的板材，即可作为本实施例中的连接板及支撑板。

进一步的，所述的内圆筒3-2嵌套在外圆筒3-1内部，内、外圆筒3-1的下底面接触且内圆筒3-2在外圆筒3-1的下底面可水平滑动，外圆筒3-1的下底面被固定地基上，内、外圆筒3-1的间隙安装弹簧，弹簧为记忆合金弹簧，弹簧与外圆筒3-1的内侧面及内圆筒3-2的外侧面均接触，弹簧是由记忆合金环依次首尾连接而形成的环形形状的弹簧，本实施例的内圆筒3-2水平滑动且配合环形的记忆合金弹簧使用，弹簧被外圆筒3-1侧面限位，从而在水平震动时，滑动的内圆筒3-2接触被外圆筒3-1限位的弹簧，能够实现水平方向上的减震效果。为了配合滑动效果，外圆筒3-1下底面的内表面镶嵌聚四氟烯滑板，减小摩擦系数。

进一步的，将外圆筒3-1的侧外壁与内圆桶的上底面间以直角型限位板3-6连接，使得直角型限位板3-6的一个直角边覆盖在所述内、外圆筒3-1的间隙，所述的直角型限位板3-6 具有若干个，以能够以间隔角度排布在内、外圆筒3-1形成的圆环形间隙的不同位置，将弹簧限制在间隙中，防止弹簧由间隙脱离，所述的直角型限位板3-6的两个呈直角的边，与外圆筒3-1的侧外壁连接的边为竖直边，且为适配于所述侧外壁的弧形边，与内圆桶的底面连接的边为平面边，且为适配于与其连接的所述弧形边的平面边。

进一步的，由上述限定的内、外圆筒3-1的组合共有三个且等高即圆筒的平面处于同一位置，并呈三角形分布，作为进一步的方案，该三角形为等边三角形，其减震均匀性较好，从而使得三个内、外圆筒3-1的使用强度更容易保持一致，能够延长使用时间，各内圆筒3-2的上底面，由螺栓和螺母连接在矩形钢板3-4的一端，矩形钢板3-4的另一端与圆形钢板3-5连接，使得分布呈三角形的内、外圆筒3-1的组合，由三个矩形钢板3-4将三个所述组合与位于三角形中央的圆形钢板3-5相连，特别的，使得分布呈等边三角形的内、外圆筒 3-1的组合，由三个矩形钢板3-4将三个所述组合与位于三角形中心的圆形钢板3-5相连，且内圆筒3-2的上底面、矩形钢板3-4、圆形钢板3-5基本处于同一平面高度，即螺栓和螺母连接并不导致连接处被造成角度倾斜，圆形钢板3-5固定连接建筑物，上述结构，发生竖向震动，内圆筒3-2会向内中心合拢或向外扩张，压缩环形形状的记忆合金弹簧，达到耗能减震，而由三角形组合该结构，特别是等边三角形排布，能够均匀耗能，耗能效果好，且相较于其他图形位置的排布，支撑座的的三角形排布的强度效果更佳，特别是竖直方向的震动引起的拉伸，其承受能力更强。

进一步的，所述的环形形状记忆合金弹簧3-3，其是密集的连接的记忆合金环形成，其产生弹性的面是弹簧的各个环形的环边，且，环间密度适宜，即由于环排布的较为密实，一个水平滑动方向，圆筒在该水平方向滑动导致的撞击的环的数量较多，每个环被外圆筒3-1 所限位，导致内、外圆筒3-1挤压该环而产生弹性，相同时间挤压的环的数量越多环分布越密实，则弹性越大，耗能效果越好，但是，过于密实的环的分布又导致环被形成类平面反而弹性降低，因而，本实施例选择相邻两个记忆合金环间的间距离是：25～35mm，在该环间距下，既避免了因过密而环形成了面而导致环的弹性降低，又避免了因过疏导致的被撞击的环较少而弹性降低。

在一种实施例中，如图3、4所示，所述的螺栓与螺母的连接结构是：在矩形钢板3-4的一端开出竖直向的开口3-7，开口3-7的左右两边的钢板壁3-8设置钢板壁的横向螺栓孔3-9，在圆形钢板3-5的下底面固定设置与开口3-7的宽度适配厚度的竖向杆3-10，其上开出竖向杆的横向螺栓孔3-11，安装时，将竖向杆3-10置于竖直向的开口3-7中，使用螺栓贯穿钢板壁的横向螺栓孔3-9及竖向杆的横向螺栓孔3-11，并由螺母将螺栓固定，螺母固定位置在开口3-7的左右两边的钢板壁3-8的外壁附近，竖向杆3-10被限位于竖直向的开口3-7内，且竖向杆的厚度小于开口3-7的宽度，使得矩形钢板能够以螺栓为轴转动，从而使得螺栓与螺母的连接具有沿着竖向杆方向的自由度，自然的，也可以在矩形钢板3-4的另一端开出竖直向的开口3-7，开口3-7的左右两边的钢板壁3-8设置钢板壁的横向螺栓孔3-9，在内圆筒3-2的上底面固定设置与开口3-7的宽度适配厚度的竖向杆3-10，其上开出竖向杆的横向螺栓孔3-11，安装时，将竖向杆3-10置于竖直向的开口3-7中，使用螺栓贯穿钢板壁的横向螺栓孔3-9及竖向杆的横向螺栓孔3-11，并由螺母将螺栓固定，螺母固定位置在开口 3-7的左右两边的钢板壁3-8的外壁附近，竖向杆3-10被限位于竖直向的开口3-7内，且竖向杆的厚度(T)小于开口3-7的宽度(W)，使得矩形钢板能够以螺栓为轴转动，从而使得螺栓与螺母的连接也具有自由度。由以上使得在竖直向上的拉伸和压缩能够具有较好的自由度。所述的支撑板、连接板、内圆筒在竖直空间中的位置是：支撑板位于连接板的上方，连接板位于内圆筒的上底面，然而，在未产生竖直拉伸或压缩时，即静止状态，三平面基本位于同一平面高度。本实用新型的隔震支座具有全方位隔震，可同时承受水平地震作用和竖向地震作用，而且构件之间拆卸方便简单，易于日常维护及震后修复。因形状记忆合金材料不可与钢材料进行焊接，所以使用环形形状记忆合金弹簧，可直接放入内外圆筒之间，而且震后可自复位。本实用新型通过螺栓、螺母结构，使得连接板在至少一个方向具有自由度，即能够以轴转动，从而，用于隔震支座中使得其能够实现在连接板在竖直方向上的弹性拉伸和压缩，协助耗能。

基于上述的环形形状记忆合金弹簧3-3全方位隔震支座，其实施方法如下：如图2所示，为了能够更为明白地展示竖直拉伸导致的变形耗能的效果，图2放大了变形的效果，能够使得本领域技术人员更容易明白其竖直拉伸所达到的拉伸状态。

外圆筒3-1的下底面的外表面连接地基，圆形钢板3-5连接建筑物，当地基具有水平方向地震作用时，外圆筒3-1下底面的内表面与内圆筒3-2下底面的外表面发生水平方向的相对滑动，内圆筒3-2水平滑动以在水平方向压缩环形形状的记忆合金弹簧，以弹簧的弹性耗能，且对于圆形钢板3-5其位于三角形中央，特别是位于等边三角形的中点位置，由内圆筒 3-2构成三角形的三个方向对圆形钢板3-5受到的水平震动耗能，耗能位置更为全面、均匀，耗能效果较佳，且耗能位置间形成约束能够增强底座强度；当地基具有竖向地震作用时，建筑物相对于地基被提升或下降，圆形钢板3-5受到竖直方向的拉伸或压缩力，又因圆形钢板 3-5处于排布成三角形的中央位置，特别是等边三角形的中点位置，从而具有水平方向的拉力或推力，从而引起内圆筒3-2的水平滑动，以使圆形钢板3-5通过矩形钢板3-4拉伸或压缩与其连接的内圆筒3-2，内圆筒3-2向内中心合拢或向外扩张，在限位板3-6的作用下阻止了内圆筒3-2被拉伸出外圆筒3-1，并在内圆筒3-2向内中心合拢或向外扩张时，由内圆筒3-2的外侧面压缩环形形状记忆合金弹簧3-3，以弹簧的弹性耗能。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种环形形状记忆合金弹簧全方位隔震支座，其特征在于，包括内圆筒(3-2)、外圆筒(3-1)、弹簧、限位板(3-6)、连接板及支撑板，所述的内圆筒(3-2)嵌套在外圆筒(3-1)内部，内、外圆筒(3-1)的下底面接触且内圆筒(3-2)在外圆筒(3-1)的下底面可水平滑动，内、外圆筒(3-1)的间隙安装弹簧，弹簧与外圆筒(3-1)的内侧面及内圆筒(3-2)的外侧面均接触，弹簧是由记忆合金环依次首尾连接而形成的环形形状的弹簧，将外圆筒(3-1)的侧外壁与内圆桶的上底面间以直角型限位板(3-6)连接，使得直角型限位板(3-6)的一个直角边覆盖在所述内、外圆筒(3-1)的间隙，内、外圆筒(3-1)的组合共有三个且等高，并呈三角形分布，各内圆筒(3-2)的上底面连接在连接板的一端，连接板的另一端与支撑板连接，支撑板位于三角形的中央位置。

2.如权利要求1所述的环形形状记忆合金弹簧全方位隔震支座，其特征在于，三个内、外圆筒(3-1)形成的三角形为等边三角形，支撑板位于等边三角形的中点位置。

3.如权利要求1所述的环形形状记忆合金弹簧全方位隔震支座，其特征在于，内圆筒(3-2)的上底面、连接板、支撑板基本处于同一平面高度。

4.如权利要求1所述的环形形状记忆合金弹簧全方位隔震支座，其特征在于，所述的直角型限位板(3-6)具有若干个，能够以间隔角度排布在内、外圆筒(3-1)形成的圆环形间隙的不同位置，将弹簧限制在间隙中。

5.如权利要求4所述的环形形状记忆合金弹簧全方位隔震支座，其特征在于，所述的直角型限位板(3-6)的两个呈直角的边，与外圆筒(3-1)的侧外壁连接的边为竖直边，且为适配于所述侧外壁的弧形边，与内圆桶的底面连接的边为平面边，且为适配于与其连接的所述弧形边的平面边；外圆筒(3-1)下底面的内表面镶嵌聚四氟烯滑板。

6.如权利要求1所述的环形形状记忆合金弹簧全方位隔震支座，其特征在于，各内圆筒(3-2)的上底面以螺栓与螺母的连接结构连接在连接板的一端。

7.如权利要求6所述的环形形状记忆合金弹簧全方位隔震支座，其特征在于，所述的螺栓与螺母的连接结构是：在连接板的一端开出竖直向的开口(3-7)，开口(3-7)的左右两边的钢板壁(3-8)设置钢板壁的横向螺栓孔(3-9)，在支撑板的下底面固定设置与开口(3-7)的宽度适配厚度的竖向杆(3-10)，其上开出竖向杆的横向螺栓孔(3-11)，安装时，将竖向杆(3-10)置于竖直向的开口(3-7)中，使用螺栓贯穿钢板壁的横向螺栓孔(3-9)及竖向杆的横向螺栓孔(3-11)，并由螺母将螺栓固定，螺母固定位置在开口(3-7)的左右两边的钢板壁(3-8)的外壁附近，竖向杆(3-10)被限位于竖直向的开口(3-7)内，且竖向杆的厚度小于开口(3-7)的宽度，使得连接板能够以螺栓为轴转动。

8.如权利要求1所述的环形形状记忆合金弹簧全方位隔震支座，其特征在于，连接板的另一端与支撑板以螺栓与螺母的连接结构连接。

9.如权利要求8所述的环形形状记忆合金弹簧全方位隔震支座，其特征在于，在连接板的另一端开出竖直向的开口(3-7)，开口(3-7)的左右两边的钢板壁(3-8)设置钢板壁的横向螺栓孔(3-9)，在内圆筒(3-2)的上底面固定设置与开口(3-7)的宽度适配厚度的竖向杆(3-10)，其上开出竖向杆的横向螺栓孔(3-11)，安装时，将竖向杆(3-10)置于竖直向的开口(3-7)中，使用螺栓贯穿钢板壁的横向螺栓孔(3-9)及竖向杆的横向螺栓孔(3-11)，并由螺母将螺栓固定，螺母固定位置在开口(3-7)的左右两边的钢板壁(3-8)的外壁附近，竖向杆(3-10)被限位于竖直向的开口(3-7)内，且竖向杆的厚度小于开口(3-7)的宽度，使得连接板能够以螺栓为轴转动。