本發(fā)明涉及減隔震技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于建筑隔震領(lǐng)域豎向抗拉的滑動(dòng)隔震裝置及其設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

隨著隔震技術(shù)的發(fā)展，隔震技術(shù)因其能夠大幅減小上部結(jié)構(gòu)的地震作用、減小主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸的特點(diǎn)，被推廣運(yùn)用于高層建筑尤其是住宅建筑中已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。在高寬比較大的隔震結(jié)構(gòu)中，采用純橡膠隔震支座有時(shí)難以達(dá)到最優(yōu)的減震效果；同時(shí)在高烈度區(qū)，還容易發(fā)生邊緣隔震支座受拉的現(xiàn)象，而橡膠隔震支座本身的抗拉能力很弱，存在一定的安全隱患。另一方面，現(xiàn)有技術(shù)采用的是滾珠滑軌，支座的受壓承載力有限，且支座由全鋼組成，豎向剛度很大，容易分配到較大比例的豎向力，更加不利；若隔震建筑設(shè)計(jì)位移較大，則支座本身的尺寸會(huì)很大，不容易設(shè)計(jì)和應(yīng)用；設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮受彎情況，一旦受彎可能會(huì)出現(xiàn)摩擦力大大增加，或是不可預(yù)測(cè)的破壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種可抗拉的滑動(dòng)隔震支座及其設(shè)計(jì)方法，要解決傳統(tǒng)的隔震支座隔震層剛度大，減震效果差，結(jié)構(gòu)豎向抗拉力及結(jié)構(gòu)抗傾覆能力差的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種可抗拉的滑動(dòng)隔震支座，由上而下依次包括上導(dǎo)軌、滑塊和下導(dǎo)軌；所述滑塊包括與上導(dǎo)軌滑動(dòng)連接的上滑塊、與下導(dǎo)軌滑動(dòng)連接的下滑塊和橡膠中間夾層，上滑塊、橡膠中間夾層和下滑塊通過(guò)連接件連接；

所述上滑塊頂部沿其長(zhǎng)度方向有一條X向滑槽；

所述下滑塊底部沿其長(zhǎng)度方向有一條Y向滑槽；

所述橡膠中間夾層連接在上滑塊與下滑塊之間、交接位置處，橡膠中間夾層的厚度為6~12mm。

優(yōu)選的，所述上導(dǎo)軌固定連接在上支墩底部；所述下導(dǎo)軌固定連接在下支墩頂部；所述滑塊連接在上導(dǎo)軌與下導(dǎo)軌的十字交點(diǎn)位置處。

優(yōu)選的，所述上導(dǎo)軌的兩個(gè)豎向側(cè)面、沿其長(zhǎng)軸分別設(shè)有通長(zhǎng)凹槽一；所述X向滑槽兩個(gè)豎向側(cè)面分別設(shè)有與通長(zhǎng)凹槽一對(duì)應(yīng)的通長(zhǎng)凸起一，所述通長(zhǎng)凸起一與通長(zhǎng)凹槽一之間設(shè)有滾柱。

優(yōu)選的，所述下導(dǎo)軌的兩個(gè)豎向側(cè)面、沿其長(zhǎng)軸分別設(shè)有通長(zhǎng)凹槽二；所述Y向滑槽兩個(gè)豎向側(cè)面分別設(shè)有與通長(zhǎng)凹槽二對(duì)應(yīng)的通長(zhǎng)凸起二，所述通長(zhǎng)凸起二與通長(zhǎng)凹槽二之間也設(shè)有滾柱。

優(yōu)選的，所述通長(zhǎng)凹槽一的橫截面呈“＞”或者“＜”，包括上斜邊和下斜邊，所述上斜邊與下斜邊之間的夾角為75°～90°度所述通長(zhǎng)凹槽二的橫截面呈“＞”或者“＜”，包括上斜邊和下斜邊，所述上斜邊與下斜邊之間的夾角為75°～90°。

優(yōu)選的，所述上滑塊截面上、位于X向滑槽兩側(cè)，沿其長(zhǎng)度方向設(shè)有滾柱循環(huán)運(yùn)動(dòng)的孔道；所述下滑塊截面上、位于Y向滑槽兩側(cè)，沿其長(zhǎng)度方向也設(shè)有滾柱循環(huán)運(yùn)動(dòng)的孔道。

優(yōu)選的，所述上導(dǎo)軌和下導(dǎo)軌上、沿其長(zhǎng)軸方向均間隔設(shè)有一排穿過(guò)螺栓豎向通孔。

一種可抗拉的滑動(dòng)隔震支座的設(shè)計(jì)方法，包括步驟如下。

步驟一，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件的確認(rèn)；包含隔震支座在結(jié)構(gòu)中所處的位置的確認(rèn)以及結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防等級(jí)的確認(rèn)。

步驟二，分析整體結(jié)構(gòu)在準(zhǔn)永久荷載組合下的支座受力情況，確定支座的豎向剛度。

步驟三，根據(jù)確定步驟二中的受力分析結(jié)果對(duì)支座進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括對(duì)上滑塊、下滑塊尺寸進(jìn)行選擇及對(duì)橡膠中間夾層進(jìn)行設(shè)計(jì)；其中，對(duì)橡膠中間夾層設(shè)計(jì)；包括根據(jù)橡膠中間夾層的豎向剛度設(shè)計(jì)方法，對(duì)橡膠中間夾層的平面尺寸以及厚度的設(shè)計(jì)。

步驟四，計(jì)算支座在罕遇地震作用下所受的豎向拉力F_E和豎向壓力F_c以及滑塊的豎向承載力R₁以及夾層橡膠的豎向承載力R₂，判斷步驟三中設(shè)計(jì)支座的安全性。

步驟五，根據(jù)步驟四的驗(yàn)算結(jié)果對(duì)橡膠中間夾層的平面尺寸以及厚度進(jìn)行調(diào)整。

步驟六，直至步驟四驗(yàn)算結(jié)果為安全。

步驟七，計(jì)算支座在罕遇地震作用下的位移，對(duì)上導(dǎo)軌、下導(dǎo)軌進(jìn)行長(zhǎng)度設(shè)計(jì)，至此設(shè)計(jì)完畢。

優(yōu)選的，步驟二中對(duì)上滑塊、下滑塊尺寸進(jìn)行選擇的方法具體為，首先根據(jù)隔震支座在罕遇地震作用下的豎向承載力，選取滑塊形狀及尺寸；再對(duì)該滑塊豎向承載力進(jìn)行驗(yàn)算，調(diào)整滑塊尺寸使其滿(mǎn)足豎向承載力要求。

優(yōu)選的，步驟二中對(duì)上導(dǎo)軌、下導(dǎo)軌的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)的方法具體為，計(jì)算結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下在X向或者Y向上的最大位移D，導(dǎo)軌滑動(dòng)長(zhǎng)度取1.2D。

步驟四中，具體判斷方法為若R₁≥1.2F_E且R₂≥1.2F_E，則安全；否則不安全。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和有益效果。

1、本發(fā)明的支座能夠替代一部分橡膠隔震支座，減小隔震層剛度，從而提高減震效果；同時(shí)可以將其布置在結(jié)構(gòu)邊緣，保證支座受拉時(shí)的結(jié)構(gòu)安全性。

2、本發(fā)明在通長(zhǎng)凸起一與通長(zhǎng)凹槽一之間設(shè)有滾柱9，大大降低導(dǎo)軌與滑塊之間的的運(yùn)動(dòng)摩擦阻力。

3、本發(fā)明上、下滑塊之間采用連接件連接，能夠提供較大的豎向拉力。

4、本發(fā)明在上、下滑塊之間設(shè)置橡膠中間夾層，能夠調(diào)整支座豎向剛度，保證支座之間有合理的內(nèi)力重分布和支座分擔(dān)的豎向壓力不至于過(guò)大；同時(shí)橡膠中間夾層具有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)能力，防止出現(xiàn)不可預(yù)測(cè)的破壞。

5、采用滾柱作為滑軌的滾動(dòng)原件，支座豎向承載力大大提升；并且結(jié)構(gòu)支座本身尺寸不隨設(shè)計(jì)位移的增大而增大，只需加長(zhǎng)軌道即可。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的剖面示意圖。

圖2為本發(fā)明的平面示意圖。

圖3為本發(fā)明中下滑塊和下導(dǎo)軌之間設(shè)置滾柱的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明連接在上支墩與下支墩之間的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明中下導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記： 1―上導(dǎo)軌、2―上滑塊、3―橡膠中間夾層、4―下滑塊、5―下導(dǎo)軌、6―第一連接螺栓、7―連接件、8―第三連接螺栓、9―滾柱、10―孔道、11―上支墩、12―下支墩、α―上斜邊與下斜邊之間的夾角。

具體實(shí)施方式

一種可抗拉的建筑用滑動(dòng)隔震支座由上滑塊2、下滑塊4、上導(dǎo)軌1、下導(dǎo)軌5、橡膠中間夾層3以及連接件7組成。

本實(shí)施例中，其各部分的組成以及作用如下。

上、下導(dǎo)軌分別與上支墩11和下支墩12連接，上支墩11和下支墩12連接位置處有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)預(yù)留螺孔。

連接件7將上、下滑塊、橡膠中間夾層3連接到一起，使支座成為一個(gè)整體。

橡膠中間夾層3可以調(diào)節(jié)支座的豎向剛度，同時(shí)提供一定的彎曲變形能力。

滑塊與導(dǎo)軌之間采用滾柱9作為滾動(dòng)元件，有效提高了支座的承載能力，同時(shí)上斜邊與下斜邊之間的夾角α的范圍為75～90度，能夠保證支座在各個(gè)方向上的受力性能都接近，提供較大的抗拉能力。

如圖1-4所示，這種可抗拉的滑動(dòng)隔震支座，由上而下依次包括上導(dǎo)軌1、滑塊和下導(dǎo)軌5；所述滑塊包括與上導(dǎo)軌1滑動(dòng)連接的上滑塊2、與下導(dǎo)軌5滑動(dòng)連接的下滑塊4和橡膠中間夾層3，上滑塊2、橡膠中間夾層3和下滑塊4通過(guò)連接件7連接；所述上滑塊2頂部沿其長(zhǎng)度方向有一條X向滑槽；所述下滑塊4底部沿其長(zhǎng)度方向有一條Y向滑槽；所述橡膠中間夾層3連接在上滑塊2與下滑塊4之間、交接位置處，橡膠中間夾層3的厚度范圍為6～12mm。

本實(shí)施例中，所述連接件7為連接螺栓。

本實(shí)施例中，所述上導(dǎo)軌1固定連接在上支墩11底部；所述下導(dǎo)軌5固定連接在下支墩12頂部；所述滑塊連接在上導(dǎo)軌1與下導(dǎo)軌5的十字交點(diǎn)位置處。

本實(shí)施例中，所述上導(dǎo)軌1的兩個(gè)豎向側(cè)面、沿其長(zhǎng)軸分別設(shè)有通長(zhǎng)凹槽一；所述X向滑槽兩個(gè)豎向側(cè)面分別設(shè)有與通長(zhǎng)凹槽一對(duì)應(yīng)的通長(zhǎng)凸起一，所述通長(zhǎng)凸起一與通長(zhǎng)凹槽一之間設(shè)有滾柱9。

本實(shí)施例中，所述下導(dǎo)軌5的兩個(gè)豎向側(cè)面、沿其長(zhǎng)軸分別設(shè)有通長(zhǎng)凹槽二；所述Y向滑槽兩個(gè)豎向側(cè)面分別設(shè)有與通長(zhǎng)凹槽二對(duì)應(yīng)的通長(zhǎng)凸起二，所述通長(zhǎng)凸起二與通長(zhǎng)凹槽二之間也設(shè)有滾柱9。

本實(shí)施例中，所述通長(zhǎng)凹槽一的橫截面呈“＞”或者“＜”，包括上斜邊和下斜邊，所述上斜邊與下斜邊之間的夾角α為90°；所述通長(zhǎng)凹槽二的橫截面呈“＞”或者“＜”，包括上斜邊和下斜邊，所述上斜邊與下斜邊之間的夾角α為90°。

當(dāng)然在其他實(shí)施例中，所述上斜邊與下斜邊之間的夾角α可以選擇75°～90°中任意一個(gè)數(shù)。

本實(shí)施例中，所述上滑塊2截面上、位于X向滑槽兩側(cè)，沿其長(zhǎng)度方向設(shè)有滾柱9循環(huán)運(yùn)動(dòng)的孔道10；所述下滑塊4截面上、位于Y向滑槽兩側(cè)，沿其長(zhǎng)度方向也設(shè)有滾柱9循環(huán)運(yùn)動(dòng)的孔道10。

本實(shí)施例中，所述通長(zhǎng)凸起一與通長(zhǎng)凹槽一之間的滾柱9運(yùn)動(dòng)通道與對(duì)應(yīng)的上滑塊2的X向滑槽一側(cè)的孔道10之間聯(lián)通，構(gòu)成一個(gè)完整的滾柱9的循環(huán)運(yùn)動(dòng)通道。

本實(shí)施例中，所述通長(zhǎng)凸起二與通長(zhǎng)凹槽二之間的滾柱9運(yùn)動(dòng)通道與對(duì)應(yīng)的下滑塊4的Y向滑槽一側(cè)的孔道10之間聯(lián)通，構(gòu)成一個(gè)完整的滾柱9的循環(huán)運(yùn)動(dòng)通道。

本實(shí)施例中，所述上導(dǎo)軌1和下導(dǎo)軌5上、沿其長(zhǎng)軸方向均間隔設(shè)有一排穿過(guò)螺栓豎向通孔。

本實(shí)施例中，所述上導(dǎo)軌1的豎向通孔中均穿有第一連接螺栓6；所述上導(dǎo)軌1通過(guò)第一連接螺栓6與上支墩11連接。

本實(shí)施例中，所述下導(dǎo)軌5的豎向通孔中均穿有第三連接螺栓8；所述下導(dǎo)軌5通過(guò)第三連接螺栓8與下支墩12連接。

這種可抗拉的滑動(dòng)隔震支座的設(shè)計(jì)方法，包括步驟如下。

步驟一，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件的確認(rèn)；包含隔震支座在結(jié)構(gòu)中所處的位置的確認(rèn)以及結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防等級(jí)的確認(rèn)。

步驟二，分析整體結(jié)構(gòu)在準(zhǔn)永久荷載組合下的支座受力情況，確定支座的豎向剛度。

步驟三，根據(jù)確定步驟二中的受力分析結(jié)果對(duì)支座進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括對(duì)上滑塊2、下滑塊4尺寸進(jìn)行選擇、對(duì)橡膠中間夾層3進(jìn)行設(shè)計(jì)；其中，對(duì)橡膠中間夾層3設(shè)計(jì)；包括根據(jù)橡膠中間夾層3的豎向剛度設(shè)計(jì)方法，對(duì)橡膠中間夾層3的平面尺寸以及厚度的設(shè)計(jì)。

步驟四，計(jì)算支座在罕遇地震作用下所受的豎向拉力F_E和豎向壓力F_c以及滑塊的豎向承載力R₁以及夾層橡膠的豎向承載力R₂，判斷步驟三中設(shè)計(jì)支座的安全性。

步驟五，根據(jù)步驟四的驗(yàn)算結(jié)果對(duì)橡膠中間夾層3的平面尺寸以及厚度進(jìn)行調(diào)整。

步驟六，直至步驟四驗(yàn)算結(jié)果為安全，

步驟七，計(jì)算支座在罕遇地震作用下的位移，對(duì)上導(dǎo)軌1、下導(dǎo)軌5進(jìn)行長(zhǎng)度設(shè)計(jì)，至此設(shè)計(jì)完畢。

本實(shí)施例中，步驟二中對(duì)上滑塊2、下滑塊4尺寸進(jìn)行選擇的方法具體為，首先根據(jù)隔震支座在罕遇地震作用下的豎向承載力，選取滑塊形狀及尺寸；再對(duì)該滑塊豎向承載力進(jìn)行驗(yàn)算，調(diào)整滑塊尺寸使其滿(mǎn)足豎向承載力要求。

本實(shí)施例中，步驟二中對(duì)上導(dǎo)軌1、下導(dǎo)軌5的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)的方法具體為，計(jì)算結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下在X向或者Y向上的最大位移D，導(dǎo)軌滑動(dòng)長(zhǎng)度取1.2D。

本實(shí)施例中，步驟四中具體判斷方法為若R₁≥1.2F_E且R₂≥1.2F_E，則安全；否則不安全。

本實(shí)施例中，根據(jù)實(shí)際工程中對(duì)隔震支座抗壓承載力的需要，可以采用多滑軌多滑塊的形式，除示圖1和圖2中的十字形之外，還可做成艸字形，井字形等。

本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)型式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。