形状记忆合金限位保护隔震支座的制作方法

本实用新型涉及一种建筑物隔震支座，特别是一种具有水平隔震、耗能减震、竖向抗拉能力以及变刚度变阻尼特性的形状记忆合金限位保护隔震支座，属于工程结构隔震、耗能减震领域。

背景技术：

隔震支座是近些年来发展的一种用于建筑结构底部的减隔震(振)技术，其特点是有效隔断水平地震作用力经基础传递至上部结构，以此减小上部结构的水平振动因而有效保护上部结构。目前在工程结构隔震领域技术较为成熟、应用较为广泛的隔震原件是普通叠层橡胶支座和铅芯叠层橡胶支座。虽然现有的叠层橡胶支座具有较高的竖向承载力、水平向的剪切变刚度和耐久性好等优点，但也存在一些不足，特别是在遭遇较强地震时，结构反应会明显增大，特别当地震能量集中在低频段时，结构的反应会更大。此时，由于带有隔震支座的隔震层的刚度比上部结构层间刚度小100倍，甚至更小，变形将主要集中发生在隔震层。出于经济方面的考虑，隔震支座的直径不可能用的太大，其水平位移就有可能超过其变形极限，从而导致失稳现象发生。现行《建筑抗震设计规范》中为防止橡胶支座在较大的水平剪切变形情况下，剪压受荷有效面积过小而失去承载能力或局部区域产生受拉破坏，规定了支座水平剪切变形不应大于0.55倍橡胶支座的有效直径和300％的较小值。另外现有普通叠层橡胶支座和铅芯叠层橡胶支座的抗拉强度较低，不足抗压强度的10％，故现行《建筑抗震设计规范》中建议采用叠层橡胶支座的基础隔震结构高宽比不宜大于4，防止边缘支座发生受拉破坏。普通叠层橡胶支座的上述不足成为了其在工程结构隔震应用中的主要障碍。

此外，国内外学者对水平隔震的研究开展了较多就工作，而对竖向隔震的研究涉及较少。一般认为，水平地震对结构的破坏其控制作用，但是，大量地震灾害表明，竖向地震对结构物的影响有时是不能忽视的，它的作用有时会超过水平地震作用，特别是对于一些高烈度或震中附近的区域，其竖向地震分量非常明显，有时达到水平地震分量的2/3以上。

形状记忆合金(Shape Memory Alloy，SMA)材料相变超弹性的疲劳性能很好，普通材料则在加载和卸载循环中一般都不可避免地要出现损伤，影响寿命；常温状态下，形状记忆合金材料的可恢复应变可达6％～8％，极限拉应变可达14％以上；由于形状记忆合金材料奥氏体状态的刚度大于马氏体状态的刚度，SMA的弹性模量将随着温度的升高而增大(普通金属材料恰好相反)，这就可使材料在较高的温度下仍保持高弹性模量。

因此，急需开发一种既能防止隔震支座发生水平失稳，又能同时提供水平、竖向刚度和阻尼的隔震支座。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种形状记忆合金限位保护隔震支座，用以解决现有技术存在的支座失稳问题以及水平和竖向隔震耗能问题。

本实用新型的技术方案如下：

形状记忆合金限位保护隔震支座，包括上连接板、中连接板、下连接板，中连接板和下连接板之间设置有叠层橡胶支座，上连接板和中连接板之间设置有竖向隔震装置，还包括对称设置于叠层橡胶支座前后两侧的形状记忆合金拉索，每侧的所述形状记忆合金拉索共为8根，其中，4根形状记忆合金拉索的一端分别与中连接板以及下连接板的两端铰接，而另外4根形状记忆合金拉索通过铰接点铰接构成平行四边形形状，从而成为一变形限位装置，所述变形限位装置的各个铰接点分别与之前的4根形状记忆合金拉索的另一端铰接。

进一步地，所述形状记忆合金拉索为形状记忆合金绞线或形状记忆合金丝束。

进一步地，所述竖向隔震装置由套筒、碟形弹簧以及阻尼器构成，所述套筒以及阻尼器固定设置在中连接板上，所述阻尼器位于套筒中间，所述上连接板底部深入并滑动设置于所述套筒内，所述阻尼器滑动设置于所述上连接板底部的凹槽内，所述阻尼器的活塞杆顶部与上连接板连接，所述碟形弹簧滑动套设在阻尼器上并设置于套筒以及上连接板底部围成的空间内。

进一步地，所述阻尼器粘滞阻尼器或磁流变阻尼器。

进一步地，所述叠层橡胶支座为由一层钢板一层橡胶叠加而成。

进一步地，所述叠层橡胶支座内部设置有铅芯。

采用本实用新型的形状记忆合金限位保护隔震支座取得了以下有益效果：

本实用新型的形状记忆合金限位保护隔震支座，在不发生振动时，所述变形限位装置为矩形，提供的初始刚度较小；当发生地震时，叠层橡胶支座水平位移，所述变形限位装置随支座的水平位移而发生变形，从而带动形状记忆合金拉索进行拉伸变形，并为支座提供一定的非线性变化的刚度和阻尼，起到了限制支座水平位移的进一步增大，防止了支座发生失稳，同时耗散了地震能量，为支座提供了一定的刚度和阻尼；此外，在竖向地震的作用下，隔震支座上述的竖向隔震装置能够有效减轻竖向地震作用，同时耗散地震能量，而且叠层橡胶支座两侧的形状记忆合金拉索可上下拉伸，有效限制叠层橡胶支座竖向变形，同时耗散地震能量，有效的提高了隔震支座的抗拉抗拔以及抗倾覆能力。同时，由于简单的采用了形状记忆合金材料，其相对于现有的限位或刚度阻尼附加保护措施，能够大大的减少能耗以及节约材料，也具有节能或节材的作用。

附图说明

图1为本实用新型变形前结构示意图；

图2为图1中变形限位装置及其连接的形状记忆合金拉索示意图；

图3为本实用新型变形后结构示意图；

图中，1-上连接板；2-套筒；3-中连接板；4-形状记忆合金拉索；5-下连接板；6-叠层橡胶支座；7-变形限位装置；8-阻尼器；9-碟形弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1-3所示，本实用新型的一种形状记忆合金限位保护隔震支座，包括上连接板1、中连接板3、下连接板5，上连接板1和下连接板5分别与上述建筑以及地基螺栓连接。其中，中连接板3和下连接板5之间设置有叠层橡胶支座6，叠层橡胶支座6为由一层钢板一层橡胶叠加而成，其内部设置有铅芯。上连接板1和中连接板3之间设置有竖向隔震装置，对称设置于叠层橡胶支座6前后两侧的形状记忆合金拉索4，每侧的所述形状记忆合金拉索4共为8根，形状记忆合金绞线或形状记忆合金丝束。其中，4根形状记忆合金拉索4的一端分别与中连接板3以及下连接板5的两端铰接，而另外4根形状记忆合金拉索4通过铰接点铰接构成平行四边形形状，从而成为一变形限位装置7，所述变形限位装置7的各个铰接点分别与之前的4根形状记忆合金拉索4的另一端铰接。竖向隔震装置由套筒2、碟形弹簧9以及阻尼器8构成，套筒2以及阻尼器8固定设置在中连接板3上，阻尼器8位于套筒2中间，上连接板1底部深入并滑动设置于所述套筒2内，阻尼器8滑动设置于所述上连接板1底部的凹槽内，阻尼器8的活塞杆顶部与上连接板1连接，碟形弹簧9滑动套设在阻尼器8上并设置于套筒2以及上连接板1底部围成的空间内。阻尼器8采用粘滞阻尼器。

如图1-2所示，在静止状态不发生振动时，变形限位装置7为矩形；当发生地震时，如图3所示，叠层橡胶支座6水平位移变形，变形限位装置7随支座的水平位移而发生变形，其形状记忆合金拉索进行拉伸变形，为叠层橡胶支座6提供一定的随水平位移变化而非线性变化的刚度和阻尼，限制了支座水平位移的进一步增大，防止了支座发生失稳，同时耗散了地震能量；此外，在竖向地震的作用下，叠层隔震支座6上的竖向隔震装置能够有效减轻竖向地震作用，同时耗散地震能量，而且叠层橡胶支座6两侧的形状记忆合金拉索可上下拉伸，有效限制叠层橡胶支座6竖向变形，同时耗散地震能量，为竖向提供了一定的刚度和阻尼，有效的提高了隔震支座的抗拉抗拔以及抗倾覆能力。

采用本实用新型的形状记忆合金限位保护隔震支座布置时，其隔震层可布置不同方向的该形状记忆合金限位保护隔震支座，如两个支座两侧的形状记忆合金拉索4可垂直布置，使其满足水平两向及竖向隔震的要求，从而达到三维隔震的要求；或者可在叠层隔震支座6的四周均布置上述形状结构的形状记忆合金拉索4。

上述实施例只是为了更清楚说明本实用新型的技术方案做出的列举，并非对本实用新型的限定，本实用新型的保护范围仍以所附权利要求限定的范围为准。