一種基于環(huán)向鋼絲繩的鋼球型抗震支座的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于環(huán)向鋼絲繩的鋼球型抗震支座。它包括上支承板和下支承板，所述上支承板與下支承板之間設(shè)有球冠體、支座承重體和阻尼器，所述球冠體的球形面與支座承重體的球形凹面相配合，所述球冠體與上支承板和支座承重體之間均通過滑板滑動接觸，所述上支承板底部設(shè)有盆腔構(gòu)造，所述支座承重體上端周面貼合盆腔構(gòu)造內(nèi)壁，所述支座承重體底部通過剪力釘固定于下支承板上。本實用新型兼具普通球型鋼支座、拉力支座和阻尼器的功能，能抵御水平面內(nèi)來自各個方向的地震慣性力，起到消能減震的作用，且具有較大的回復力，震后較容易復位，具有廣闊的市場前景及良好的經(jīng)濟效益。
【專利說明】
一種基于環(huán)向鋼絲繩的鋼球型抗震支座
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于橋梁、房屋建筑、核電站、機械工程抗震技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于環(huán)向鋼絲繩的鋼球型抗震支座。
【背景技術(shù)】
[0002]地震是頻發(fā)的自然災害之一，長期以來，人類在這一自然災害面前“無能為力”。地震造成生命和財產(chǎn)損失的直接原因是建筑物的劇烈震動、破壞和倒塌。自二十世紀以來，人類對建筑物的抗震、消能、減震的結(jié)構(gòu)控制技術(shù)進行不斷的探索，先后實用新型和創(chuàng)造了如下相應的產(chǎn)品和技術(shù)。
[0003]鉛芯橡膠支座:通過鉛芯和橡膠的剪切變形吸收和耗散地震能量。
[0004]液壓粘滯阻尼器:通過液態(tài)或半固態(tài)的粘滯材料在缸體內(nèi)的流動產(chǎn)生阻尼力來耗散、吸收地震能量。
[0005]摩擦型阻尼支座:采用上下不同半徑的兩個球面與配合位形成兩個滑動摩擦副，保證支座正常的轉(zhuǎn)動和滑移功能，當?shù)卣鹚搅Τ^閥值時，支座摩擦副間克服摩擦力產(chǎn)生相對滑動，大半徑球面摩擦副可產(chǎn)生較大水平相對位移，即水平剛度較小，從而將地震產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)換為勢能，突破閥值后較小的水平剛度起到了 “隔震”作用。同時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。
[0006]上述鉛芯橡膠支座和摩擦型阻尼支座雖然能起到環(huán)向減隔震的作用，但水平剛度過低，對軟弱地基或者橋墩過柔時，減震效果降低，甚至會加大結(jié)構(gòu)的地震響應。而液壓粘滯阻尼器是一種桿式結(jié)構(gòu)，具有方向性，對減少軸向的地震作用效果明顯，但地震對橋梁的地震作用方向事先是無法預知的，因而它的設(shè)置帶有一定的盲目性，通常的做法是在橋梁的順橋向和橫橋向都安裝液壓阻尼器，這樣一定程度上限制了其力學運動，降低了減震效果O
[0007]另外，現(xiàn)有的拉力支座大體上都是通過上支座板和下支座板之間直接或間接的凸凹連接抵抗拉力，其連接方式為剛性，當拉力足夠大，支座的破壞沒有任何預兆，需要更換時，只能整個支座更換，成本較高且周期長。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的就是為了解決上述【背景技術(shù)】存在的不足，提供一種能對各個方向的地震起到消能減震作用的基于環(huán)向鋼絲繩的鋼球型抗震支座。
[0009]本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種基于環(huán)向鋼絲繩的鋼球型抗震支座，包括上支承板和下支承板，所述上支承板與下支承板之間設(shè)有球冠體、支座承重體和阻尼器，所述球冠體的球形面與支座承重體的球形凹面相配合，所述球冠體與上支承板和支座承重體之間均通過滑板滑動接觸，所述上支承板底部設(shè)有盆腔構(gòu)造，所述支座承重體上端周面貼合盆腔構(gòu)造內(nèi)壁，所述支座承重體底部通過剪力釘固定于下支承板上;所述阻尼器為鋼絲繩阻尼器，所述鋼絲繩阻尼器呈環(huán)狀布置在所述球冠體和所述支座承重體的外圍。
[0010]進一步地，所述鋼絲繩阻尼器包括鋼絲繩和分別固定在所述上支承板上、下支承板上的兩套繩夾，所述鋼絲繩固定在所述兩套繩夾之間。
[0011]進一步地，所述鋼絲繩為由多根鋼絲繩股繞制而成的環(huán)狀螺旋形結(jié)構(gòu)，所述鋼絲繩為整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)或由多節(jié)段拼接成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
[0012]進一步地，所述繩夾包括兩塊環(huán)形鋼板，所述兩塊環(huán)形鋼板通過螺栓連接，所述兩塊環(huán)形鋼板相對的兩個面上沿圓周分別設(shè)有可容納鋼絲繩穿過的半圓孔，所述兩塊環(huán)形鋼板上對應位置的半圓孔扣合形成固定鋼絲繩的繩夾孔。
[0013]進一步地，所述繩夾為整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)或由多節(jié)段拼接成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
[0014]進一步地，所述由多節(jié)段拼接成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的繩夾為封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)或節(jié)段與節(jié)段之間留有空隙。
[0015]進一步地，所述球冠體支承于所述支座承重體的球形凹面上。
[0016]進一步地，所述支座承重體底部與下支承板之間設(shè)有滑板。
[0017]更進一步地，還包括防塵罩，所述防塵罩上下兩端分別與所述上支承板與下支承板連接。
[0018]本實用新型可同時作為普通球型鋼支座、拉力支座和阻尼抗震支座使用:
[0019]球冠體與支座承重體之間的接觸面為球面，且通過四氟滑板(或其它摩擦系數(shù)小的材料)接觸，球冠體可在支座承重體的凹表面上轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動時球冠體與上部梁體之間產(chǎn)生一微小幅度相對位移，該運動受到鋼絲繩阻尼器有限度約束，所以該支座具有普通球型鋼支座需要具備的承重和能轉(zhuǎn)動的功能，即能當普通球型鋼支座使用。
[0020]由于鋼絲繩阻尼器分別通過繩夾與上支承板、下支承板固定，當支座承重體受拉力時，該拉力會由鋼絲繩阻尼器承受，且產(chǎn)生相應的變形，具有明顯預兆，對結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生預警，即使產(chǎn)生破壞，只需更換相應的鋼絲繩構(gòu)件即可，不必更換整個支座，維修和更換方便，成本低。
[0021]由于上支承板固定在梁底、下支承板固定在墩頂或臺頂，在地震慣性力作用下，當水平剪力達到剪力釘剪斷的閥值時，剪力釘被剪斷，不管這個力來自何方，墩、梁之間就會產(chǎn)生相對運動，也即下支承板和上支承板之間會產(chǎn)生相對運動，支座承重體隨上支承板一起運動，支座承重體在下支承板上滑動，這時環(huán)狀鋼絲繩阻尼器受到剪切，產(chǎn)生剪切變形，內(nèi)部鋼絲繩的鋼絲之間產(chǎn)生干摩擦，從而耗散、吸收地震能量。
[0022]本實用新型兼具普通球型鋼支座、拉力支座和阻尼抗震支座的功能，能抵御水平面內(nèi)來自各個方向的地震慣性力，起到消能減震的作用，且具有較大的回復力，震后較容易復位，適用于各類橋梁、房屋建筑結(jié)構(gòu)、核電站結(jié)構(gòu)等，具有廣闊的市場前景及良好的經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0024]圖2為本實用新型鋼絲繩阻尼器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3為圖2的俯視圖。
[0026]圖4為本實用新型繩夾的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖5為圖4的俯視圖。
[0028]圖6為本實用新型鋼絲繩示意圖。
[0029]其中:I上支承板;2下支承板;3球冠體;4支座承重體;5鋼絲繩阻尼器;6防塵罩;7滑板;8鋼絲繩;9繩夾；10環(huán)形鋼板;11繩夾孔;12鋼絲繩股；13盆腔構(gòu)造;14剪力釘。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，便于清楚地了解本實用新型，但它們不對本實用新型構(gòu)成限定。
[0031]如圖1所示，本實用新型包括上支承板I和下支承板2，所述上支承板I的盆腔內(nèi)敷設(shè)有滑板7(滑板7可以是四氟滑板或其它摩擦系數(shù)小的材料)，所述上支承板I和下支承板2之間設(shè)計有球冠體3和支座承重體4，所述球冠體3支承于所述支座承重體4的球形凹面上，所述支座承重體4的球形凹面內(nèi)敷設(shè)有滑板7，因此所述球冠體3能在所述支座承重體4的球形凹面內(nèi)轉(zhuǎn)動，也能在所述上支承板I的盆腔內(nèi)滑動。
[0032]上支承板I底部垂直設(shè)有環(huán)形的盆腔構(gòu)造13，盆腔構(gòu)造13起環(huán)向限位功能，盆腔構(gòu)造13與上支承板I一體化連接，支座承重體4上端4.1周面貼合盆腔構(gòu)造13的內(nèi)壁或支座承重體4上端4.1周面與盆腔構(gòu)造13的內(nèi)壁之間留有Imm左右的間隙;所述支座承重體4底部通過剪力釘14固定于下支承板2上，所述支座承重體4底部與下支承板2之間也通過滑板7(滑板7可以是四氟滑板或其它摩擦系數(shù)小的材料)滑動接觸。在非地震時通過盆腔構(gòu)造13和剪力釘14將支座承重體4固定在上支承板I與下支承板2之間;地震時，在地震慣性力作用下，當水平剪力達到剪力釘14剪斷的閥值時，剪力釘被剪斷，不管這個力來自何方，墩、梁之間就會產(chǎn)生相對運動，也即下支承板I和上支承板4之間會產(chǎn)生相對運動，支座承重體4隨上支承板I 一起運動，支座承重體4在下支承板2上滑動，這時環(huán)狀鋼絲繩阻尼器5受到剪切，產(chǎn)生剪切變形，內(nèi)部鋼絲繩的鋼絲之間產(chǎn)生干摩擦，從而耗散、吸收地震能量。
[0033]上支承板I和所述下支承板2之間還安裝有阻尼器和防塵罩6，所述防塵罩6上下兩端分別與所述上支承板I與下支承板2連接，將所述鋼絲繩阻尼器5罩住。
[0034]如圖2、圖3所示，所述阻尼器為鋼絲繩阻尼器5，所述鋼絲繩阻尼器5為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，環(huán)繞在所述球冠體3和所述支座承重體4的外圍。所述鋼絲繩阻尼器5包括鋼絲繩8和分別固定在所述上支承板1、下支承板2的兩套繩夾9，所述鋼絲繩8固定在所述兩套繩夾9之間，鋼絲繩8由多根鋼絲繩股12繞制而成，成型后再盤成環(huán)狀螺旋形結(jié)構(gòu)，鋼絲繩由鋼絲繩股繞制成型后的示意圖如圖6所示。所述鋼絲繩為整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)或由多節(jié)段拼接成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該環(huán)狀結(jié)構(gòu)可為圓形或橢圓形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，也可為其它形狀的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
[0035]如圖4、圖5所示，所述繩夾9由兩塊環(huán)形鋼板1組成，所述兩塊環(huán)形鋼板1通過螺栓連接，所述兩塊環(huán)形鋼板10相對的兩個面上沿圓周分別設(shè)有可容納鋼絲繩穿過的半圓孔，所述兩塊環(huán)形鋼板10上對應位置的半圓孔扣合形成固定鋼絲繩的繩夾孔11。所述繩夾為整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)或由多節(jié)段拼接成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該環(huán)狀結(jié)構(gòu)可為圓形或橢圓形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，也可為其它形狀的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由多節(jié)段拼接成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的繩夾9為封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)或節(jié)段與節(jié)段之間留有空隙，做成不封閉結(jié)構(gòu)，即環(huán)狀繩夾如果由三節(jié)段組成，而這三段又不連續(xù)，則節(jié)段與節(jié)段之間留有空隙，為間斷的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，對應的鋼絲繩也為間斷的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。所述兩套繩夾9分別為頂點繩夾和底點繩夾，所述頂點繩夾通過螺栓固定在所述上支承板I上，所述底點繩夾通過螺栓固定在所述下支承板2上。
[0036]本實用新型的核心技術(shù)在于在所述上支承板I和所述下支承板2之間設(shè)計安裝了所述環(huán)形的鋼絲繩阻尼器5，所述鋼絲繩阻尼器5能在水平面內(nèi)的各個方向?qū)Φ卣鹱饔锰峁┹^大的阻尼力，依靠鋼絲繩8的剪切變形吸收、耗散地震能量，同時兼具普通球型鋼支座、拉力支座和阻尼抗震支座的功能。
[0037]I)作為普通球型鋼支座使用
[0038]球冠體3與支座承重體4之間的接觸面為球面，且通過滑板7接觸，球冠體3可在支座承重體4的凹表面上轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動時球冠體3與上部梁體I之間產(chǎn)生一微小幅度相對位移，所以該支座具有普通球型鋼支座需要具備的承重和能轉(zhuǎn)動的功能，即能當普通球型鋼支座使用。
[0039]2)作為拉力支座使用
[0040]本實用新型中的鋼絲繩阻尼器5固定在上支承板I和下支承板2之間，為環(huán)狀構(gòu)造，能夠承受拉、壓、剪等力的作用，同時產(chǎn)生相應的變形。在荷載作用下，當支座產(chǎn)生拉力，上支承板I和下支承板2之間就會有分離的運動趨勢，但該運動趨勢受到鋼絲繩阻尼器5的阻礙，拉力由鋼絲繩8承受，鋼絲繩8產(chǎn)生了豎向變位，所以該支座能作為拉力支座使用。
[0041 ] 3)作為阻尼抗震支座使用
[0042]由于上支承板I固定在梁底、下支承板2固定在墩頂或臺頂，在地震慣性力作用下，當水平剪力達到剪力釘14剪斷的閥值時，剪力釘14被剪斷，不管這個力來自何方，墩、梁之間就會產(chǎn)生相對運動，也即下支承板I和上支承板2之間會產(chǎn)生相對運動，支座承重體4隨上支承板I 一起運動，支座承重體4在下支承板2上滑動，這時環(huán)狀鋼絲繩阻尼器5受到剪切，產(chǎn)生剪切變形，內(nèi)部鋼絲繩的鋼絲之間產(chǎn)生干摩擦，從而耗散、吸收地震能量，故能作為阻尼抗震支座使用。
[0043]本實用新型的安裝方法如下:
[0044]在工廠預制鋼球型抗震支座:I)先預制鋼絲繩阻尼器節(jié)段，將一定規(guī)格的鋼絲繩繞成環(huán)狀，用上、下繩夾夾緊，且用繩夾螺栓固定；2)加工下支承板，將鋼絲繩阻尼器節(jié)段用連接螺栓固定在下支承板上;3)將支座承重體(連同滑動面構(gòu)件)安裝在下支承板上，用剪力釘固定;4)安裝球冠體;5)安裝上支承板，用連接螺栓將鋼絲繩阻尼器和下支承板固定;6)安裝防塵罩。
[0045]需要指出的是:為施工方便，同時也是為了更換組件方便，環(huán)狀鋼絲繩阻尼器可分成多個節(jié)段(圖中示意了 4個節(jié)段，2個、3個、4個節(jié)段均可，不宜超過4個節(jié)段)。
[0046]將整個鋼球型抗震支座運抵現(xiàn)場，用螺栓將上支承板固定在梁底，下支承板固定在墩頂。
[0047]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本實用新型所做的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬的技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項】
1.一種基于環(huán)向鋼絲繩的鋼球型抗震支座，其特征在于:包括上支承板(I)和下支承板(2)，所述上支承板(I)與下支承板(2)之間設(shè)有球冠體(3)、支座承重體(4)和阻尼器，所述球冠體(3)的球形面與支座承重體(4)的球形凹面相配合，所述球冠體(3)與上支承板(I)和支座承重體(4)之間均通過滑板(7)滑動接觸，其特征在于:所述上支承板(I)底部設(shè)有環(huán)形的盆腔構(gòu)造(13)，所述支座承重體(4)上端周面貼合盆腔構(gòu)造(13)內(nèi)壁，所述支座承重體(4)底部通過剪力釘(14)固定于下支承板(2)上;所述阻尼器為鋼絲繩阻尼器，所述鋼絲繩阻尼器(5)呈環(huán)狀布置在所述球冠體(3)和所述支座承重體(4)的外圍。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于環(huán)向鋼絲繩的鋼球型抗震支座，其特征在于:所述鋼絲繩阻尼器(5)包括鋼絲繩(8)和分別固定在所述上支承板(I)上、下支承板(2)上的兩套繩夾(9)，所述鋼絲繩(8)固定在所述兩套繩夾(9)之間。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于環(huán)向鋼絲繩的鋼球型抗震支座，其特征在于:所述鋼絲繩(8)為由多根鋼絲繩股繞制而成的環(huán)狀螺旋形結(jié)構(gòu)，所述鋼絲繩(8)為整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)或由多節(jié)段拼接成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于環(huán)向鋼絲繩的鋼球型抗震支座，其特征在于:所述繩夾(9)包括兩塊環(huán)形鋼板(10)，所述兩塊環(huán)形鋼板(10)通過螺栓連接，所述兩塊環(huán)形鋼板(10)相對的兩個面上沿圓周分別設(shè)有可容納鋼絲繩穿過的半圓孔，所述兩塊環(huán)形鋼板(10)上對應位置的半圓孔扣合形成固定鋼絲繩的繩夾孔(11)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于環(huán)向鋼絲繩的鋼球型抗震支座，其特征在于:所述繩夾(9)為整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)或由多節(jié)段拼接成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于環(huán)向鋼絲繩的鋼球型抗震支座，其特征在于:所述由多節(jié)段拼接成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的繩夾(9)為封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)或節(jié)段與節(jié)段之間留有空隙。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于環(huán)向鋼絲繩的鋼球型抗震支座，其特征在于:所述球冠體(3)支承于所述支座承重體(4)的球形凹面上。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于環(huán)向鋼絲繩的鋼球型抗震支座，其特征在于:所述支座承重體(4)底部與下支承板(2)之間設(shè)有滑板(7)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于環(huán)向鋼絲繩的鋼球型抗震支座，其特征在于:還包括防塵罩(6)，所述防塵罩(6)上下兩端分別與所述上支承板(I)與下支承板(2)連接。
【文檔編號】E04B1/98GK205475715SQ201620279674
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月6日
【發(fā)明人】萬維東, 史亮
【申請人】武漢澤瑞環(huán)科技開發(fā)有限公司