CN218843400U - 一种用于悬挑结构的抗震支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于建筑物抗震领域，具体涉及一种用于悬挑结构的抗震支座。本实用新型包括上支座体、下支座体以及连接两者的球冠部，其特征在于：所述下支座体上设置有具备水平承载功能的水平缓冲层，水平缓冲层上铅垂凹设有定位孔；球冠部处铅垂向下的延伸有定位销，该定位销与定位孔间形成插接配合，且该定位销与定位孔之间存有可供球冠部在预设范围内动作的预留间隙。本实用新型具备更高的水平耗能效果，且整体性好，制造工艺简单，安装操作方便。

Description

一种用于悬挑结构的抗震支座

技术领域

本实用新型属于建筑物抗震领域，具体涉及一种用于悬挑结构的抗震支座。

背景技术

地震是一种突发性的自然灾害，具备破坏力强、影响范围广和对建筑物的破坏性极大的特点。如何简单有效地提高建筑物的抗震性能，一直是建筑物抗震领域的研究重点。同时，随着大型、高层建筑越来越多，人们对建筑产品的使用功能、立面效果的新颖和时尚又有了更高的要求，建筑物上往往会设计各式悬挑结构以达到大空间、大跨度满足使用要求；这种高空大跨度悬挑结构，在给建筑物添加亮点的同时，也给其抗震性带来了很大影响。

以体育场的屋盖悬挑为例，通常屋盖悬挑于看台之上，荷载主要依靠型钢立柱配合拉索结构向下传递，并会在屋盖与立柱结合处设置球型支座，该球型支座主要由上支座体、下支座体、中间球冠板以及弧面滑板组成。由于上述球型支座单纯依靠弧面滑板的球面滑动来传递和耗散水平荷载，因此往往存在以下问题：一方面，只能缓解水平地震作用对悬挑屋盖的水平作用力，而无法解决竖向地震作用时对悬挑屋盖的竖向作用力。当遭遇台风或在竖向地震作用下，屋盖结构会产生上下方向的振动，此时球型支座缺少对竖向能量的耗散；当竖向振动过大时，球型支座可能沿竖向发生剪切破坏或者导致上部悬挑屋盖发生倒塌状况。另一方面，纯依靠球面耗能，仅适用于传递静力荷载或者较小动力荷载，一旦发生大震，其巨大荷载仍会破坏球型支座，从而危及屋盖悬挑甚至整个建筑物的使用稳定性和安全性。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种用于悬挑结构的抗震支座，其具备更高的水平耗能效果，且整体性好，制造工艺简单，安装操作方便。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种用于悬挑结构的抗震支座，包括上支座体、下支座体以及连接两者的球冠部，其特征在于：所述下支座体上设置有具备水平承载功能的水平缓冲层，水平缓冲层上铅垂凹设有定位孔；球冠部处铅垂向下的延伸有定位销，该定位销与定位孔间形成插接配合，且该定位销与定位孔之间存有可供球冠部在预设范围内动作的预留间隙。

优选的，所述球冠部包括安装于上支座体处的中间球冠板，水平缓冲层上凹设有与中间球冠板的曲面外形轮廓相吻合的凹面，该凹面与中间球冠板之间夹设有弧面滑板；所述定位销的顶端固定在中间球冠板上，且弧面滑板上预设有可供定位销穿过的避让孔。

优选的，所述下支座体外形呈桶口朝上的桶体状，水平缓冲层包括与下支座体同轴布置且位于下支座体桶腔内的筒体状的弹性体以及位于弹性体筒腔内的中间冠状台；中间冠状台的顶面处凹设有所述凹面，定位孔同轴布置于中间冠状台上。

优选的，下支座体的桶口处布置用于限制中间冠状台作上行动作的止口板。

优选的，所述弹性体为内嵌有钢丝网的高温硫化橡胶体。

优选的，所述定位销为一组，且球冠部的球心位于定位销的铅垂轴线上。

优选的，中间球冠板的用于配合弧面滑板的曲面上布置有一层不锈钢板，不锈钢板上开设有可供定位销穿过的贯通孔。

优选的，上支座体与球冠部之间设置有弹性伸缩方向为铅垂方向的弹性耗能件，从而使上支座体和球冠部之间可产生铅垂向的相近及相离动作；上支座体的外缘处向下支座体的桶口处延伸有用于包覆该桶口的限位环，限位环与下支座体外壁间存有可供两组支座体产生相近及相离动作的配合间隙；限位环的下环面布置内翻板，以便配合下支座体外壁处预设的凸环，从而限制限制上支座体动作幅度。

优选的，所述弹性耗能件为耗能压簧；上支座体处铅垂向下的延伸有上限位杆，球冠部处铅垂向上的延伸有下限位杆；上限位杆和下限位杆彼此同轴且相邻端存有动作间隙，弹性耗能件的两端分别同轴套设在相应的限位杆上。

优选的，所述上支座体与下支座体彼此同轴，上支座体的顶面布置耳板，下支座体的底面设置预埋件。

本实用新型的有益效果在于：

1)、通过上述方案，本实用新型针对水平地震作用，设计了两组耗能组件；小震时，在依靠常规的球冠部形成基本水平耗能元件的同时，通过定位销与定位孔的设计，可避免球冠部位移过界，以有效维持本实用新型在整体构造上的定向性。预留间隙则确保定位销在小震时具备充足的动作空间。大震时，定位销会逐渐挤压至定位孔孔壁处，进而带动水平缓冲层产生随动变形；也即此时既有球冠部的运动耗能，又有水平缓冲层的辅助耗能，两者协调变形，最终确保上部结构的安全性和稳定性。

至此，本实用新型具备更高的水平耗能效果，且整体性好，制造工艺简单，安装操作方便。

2)、在上述结构的基础上，球冠部既可以直接采用球面配合压在水平缓冲层上，也可以优选采用本实用新型所述的弧面滑板，从而提升球冠部的滑动可靠性。此时，当本实用新型承受的水平荷载较小时，通过中间球冠板的前后左右滑动，由于有球面高差的存在，地震产生的动能转换为势能，起到了“减震”作用；同时由于摩擦阻力的存在，起到了“阻尼”作用，消耗了一部分地震能量，以达到使用目的。

3)、具体设计时，中间冠状台和弹性体共同构成了所述的水平缓冲层。中间冠状台衔接弹性体和球冠部，既保证了球冠部的球面滑动功能，又通过中间冠状台的力传递性，来确保弹性体的水平缓冲效果，一举多得。当本实用新型承受的水平荷载较大时，球冠部可与水平缓冲层共同配合来抵消荷载作用；此时，中间球冠板位移较大，使得中间球冠板的定位销可带动中间冠状台移动，随后，中间冠状台挤压高温硫化橡胶材质或其他弹性材质的弹性体，即可达到依靠剪切变形吸收和耗散地震能量的功能。

4)、进一步的，在上述二级耗能的前提下，本实用新型还增设了耗能弹簧所形成的弹性耗能件，从而通过耗能弹簧的拉伸和压缩变形，有效缓解竖向地震作用对建筑物的竖向作用力，避免发生如屋盖倒塌等灾害现象。耗能弹簧配合前述二级耗能共同组合形成三级耗能组件，使本实用新型具有了三向抗震的特点，成效显著。

5)、通过预埋件、耳板分别将相应的支座体固定到混凝土基础和上层钢结构上。通过上支座体、限位环和内翻板的配合，也能防止雨水侵蚀本实用新型的内部，最终保证整体结构的安全性和耐久性。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的剖视图；

图3为球冠部与下支座体的装配状态图；

图4为中间球冠板及定位销的结构示意图。

本实用新型各标号与组件名称的实际对应关系如下：

10-上支座体；11-限位环；12-内翻板；13-上限位杆；14-耳板；

20-下支座体；21-止口板；22-凸环；23-预埋件；

30-球冠部；31-中间球冠板；31a-定位销；32-下限位杆；

33-弧面滑板；

40-水平缓冲层；41-中间冠状台；41a-定位孔；42-弹性体；

50-弹性耗能件；60-聚四氟乙烯板。

具体实施方式

为便于理解，此处结合附图，对本实用新型的具体结构及工作方式作以下进一步描述：

本实用新型的具体结构如图1-4所示，其主要结构包括带有耳板14的上支座体10、一级耗能组件、二级耗能组件、三级耗能组件和带有预埋件23的下支座体20。其中，一级耗能组件由耗能弹簧搭配相应的限位杆形成；二级耗能组件由球冠部30构成，而三级耗能组件由水平缓冲层40构成，具体参照图1-2所示。本实用新型通过设计上述三级耗能结构，使其具有三向抗震的特点。

设计时，如图2-3所示，下支座体20外形呈开口朝上的圆桶体状。下支座体20的桶口处可以独立形成凸环22和限位环11，也可以通过紧固螺钉等直接装配一个预先制作的压环。同时，如图2所示的，上支座体10的边缘向下凸出形成限位环11，限位环11下侧设有内翻板12，限位环11与内翻板12可以是一体式构造，也可以通过紧固螺栓等彼此固定；装配时，依靠内翻板12与凸环22的彼此限位，可确保下支座体20和上支座体10的最大间距维持在既定范围内。

如图2所示的，水平缓冲层40包括由外而内依序布置的弹性体42和中间冠状台41。中间冠状台41的中部贯通设置定位孔41a。球冠部30包括安装于上支座体10处的中间球冠板31、位于中间球冠板31的曲面下方的不锈钢板以及位于不锈钢板下方的弧面滑板33；弧面滑板33再与中间冠状台41上预设的凹面间形成的滑动配合。中间冠状台41外侧与下支座体20桶壁之间设有高温硫化橡胶体材质的弹性体42，弹性体42内还嵌设钢丝网以提升其性能。不锈钢板和弧面滑板33共同构成了滑动层，以便根据需求实现球冠部30的滑动卸力及减震功能。中间球冠板31与下支座体20之间设有聚四氟乙烯板60。前述限位环11的目的则是限制位于下支座体20内的中间冠状台41的上行动作。

在图3-4中，可看出中间球冠板31处下限位杆32的安装位置；图2中则可看出上支座体10处上限位杆13的安装位置。作为弹性耗能件50的耗能弹簧一端套在上限位杆13处，另一端套在下限位杆32处，以形成所述一级耗能组件。在图4结构中可看出，该一级耗能组件为多组，图4中为五组。

实际设计时，本实用新型中的上支座体10、下支座体20、中间球冠板31以及中间冠状台41均可采用钢材料，使之具有更高的竖向承载力，更能承载质量较大的屋盖结构。

为便于进一步理解本实用新型，此处给出本实用新型的工作过程如下：

1)、使用时通过预埋件23、耳板14分别将相应的支座体固定到混凝土基础和上层钢结构上。

2.1)、当本实用新型承受竖向荷载时，通过一级耗能组件的耗能弹簧的拉伸和压缩变形来消耗能量，以达到竖向减震目的。

2.2)、当本实用新型承受的水平荷载较小时，此时二级耗能组件工作，也即：中间球冠板31相对中间冠状台41产生前、后、左、右滑动，由于有球面高差的存在，地震产生的动能转换为势能，起到了“减震”作用；同时由于摩擦阻力的存在，起到了“阻尼”作用，消耗了一部分地震能量，以达到水平减震目的。

2.3)、当本实用新型承受的水平荷载较大时，此时二级耗能组件和三级耗能组件产生联合动作，也即利用球冠部30与水平缓冲层40共同配合来抵消荷载作用。此时，由于中间球冠板31位移较大，超过了定位销31a在预留间隙内的允许动作幅度；因此，中间球冠板31的定位销31a可带动中间冠状台41一起移动，中间冠状台41开始挤压内嵌钢丝网的高温硫化橡胶材质的弹性体42，从而依靠剪切变形吸收和耗散地震能量，以达到水平减震目的。

当然，对于本领域技术人员而言，本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而还包括在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现的相同或类似结构。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.一种用于悬挑结构的抗震支座，包括上支座体(10)、下支座体(20)以及连接两者的球冠部(30)，其特征在于：所述下支座体(20)上设置有具备水平承载功能的水平缓冲层(40)，水平缓冲层(40)上铅垂凹设有定位孔(41a)；球冠部(30)处铅垂向下的延伸有定位销(31a)，该定位销(31a)与定位孔(41a)间形成插接配合，且该定位销(31a)与定位孔(41a)之间存有可供球冠部(30)在预设范围内动作的预留间隙。

2.根据权利要求1所述的一种用于悬挑结构的抗震支座，其特征在于：所述球冠部(30)包括安装于上支座体(10)处的中间球冠板(31)，水平缓冲层(40)上凹设有与中间球冠板(31)的曲面外形轮廓相吻合的凹面，该凹面与中间球冠板(31)之间夹设有弧面滑板(33)；所述定位销(31a)的顶端固定在中间球冠板(31)上，且弧面滑板(33)上预设有可供定位销(31a)穿过的避让孔。

3.根据权利要求2所述的一种用于悬挑结构的抗震支座，其特征在于：所述下支座体(20)外形呈桶口朝上的桶体状，水平缓冲层(40)包括与下支座体(20)同轴布置且位于下支座体(20)桶腔内的筒体状的弹性体(42)以及位于弹性体(42)筒腔内的中间冠状台(41)；中间冠状台(41)的顶面处凹设有所述凹面，定位孔(41a)同轴布置于中间冠状台(41)上。

4.根据权利要求3所述的一种用于悬挑结构的抗震支座，其特征在于：下支座体(20)的桶口处布置用于限制中间冠状台(41)作上行动作的止口板(21)。

5.根据权利要求3或4所述的一种用于悬挑结构的抗震支座，其特征在于：所述弹性体(42)为内嵌有钢丝网的高温硫化橡胶体。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种用于悬挑结构的抗震支座，其特征在于：所述定位销(31a)为一组，且球冠部(30)的球心位于定位销(31a)的铅垂轴线上。

7.根据权利要求2或3或4所述的一种用于悬挑结构的抗震支座，其特征在于：中间球冠板(31)的用于配合弧面滑板(33)的曲面上布置有一层不锈钢板，不锈钢板上开设有可供定位销(31a)穿过的贯通孔。

8.根据权利要求3或4所述的一种用于悬挑结构的抗震支座，其特征在于：上支座体(10)与球冠部(30)之间设置有弹性伸缩方向为铅垂方向的弹性耗能件(50)，从而使上支座体和球冠部之间可产生铅垂向的相近及相离动作；上支座体(10)的外缘处向下支座体(20)的桶口处延伸有用于包覆该桶口的限位环(11)，限位环(11)与下支座体(20)外壁间存有可供两组支座体产生相近及相离动作的配合间隙；限位环(11)的下环面布置内翻板(12)，以便配合下支座体外壁处预设的凸环(22)，从而限制限制上支座体(10)动作幅度。

9.根据权利要求8所述的一种用于悬挑结构的抗震支座，其特征在于：所述弹性耗能件(50)为耗能压簧；上支座体(10)处铅垂向下的延伸有上限位杆(13)，球冠部(30)处铅垂向上的延伸有下限位杆(32)；上限位杆(13)和下限位杆(32)彼此同轴且相邻端存有动作间隙，弹性耗能件(50)的两端分别同轴套设在相应的限位杆上。

10.根据权利要求9所述的一种用于悬挑结构的抗震支座，其特征在于：所述上支座体(10)与下支座体(20)彼此同轴，上支座体(10)的顶面布置耳板(14)，下支座体(20)的底面设置预埋件(23)。

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