一种耗能球形支座的制作方法

本发明涉及一种耗能球形支座，属于土木工程技术领域。

背景技术：

在土木工程领域，球形支座是一种广泛应用的支座形式。现有技术中，球形钢支座采用滑移隔振技术，主要通过平面不锈钢板和平面滑板的组合实现支座的水平滑移，通过球面滑板和中间球面板的组合实现球支座的转动。当球形支座遭遇地震或者风振时，支座通过水平滑移来延长结构的周期，从而减小结构的加速度响应，但支座的水平滑移在一定程度上会使结构的位移响应增大，影响结构的安全性。现有技术中的耗能支座通常采用橡胶减振结构、铅挤压阻尼器或软钢阻尼器的耗能能力较弱，导致结构具有较大的响应，且橡胶减振结构具有易老化的缺陷，阻尼器结构复杂，造价高，提高了使用成本。

因此，创造一种耗能球形支座，不仅耗能能力强，能够较好地减小结构的响应，而且结构简单，稳定性好，造价低，能够保证结构的刚度和安全性就具有十分重要的意义。

技术实现要素：

目的：为了现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种耗能球形支座，具有耗能能力强、结构简单、稳定性好、安装方便、造价低的特点。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种耗能球形支座，其特征在于：包括可单向滑动的球形支座和设置于所述球形支座上的阻尼墙，所述球形支座包括下支座板，设置于所述下支座板上的中间主体，设置于所述中间主体上的上支座板，所述阻尼墙的底面固定于所述下支座板的顶面上，所述阻尼墙的上端与所述中间主体固定连接。

所述阻尼墙包括第一固定墙、与所述第一固定墙平行的第二固定墙和设置于所述第一固定墙与第二固定墙之间的滑动墙，所述中间主体的外周设置连接板，通过固定件穿过所述滑动墙的上端、连接板和中间主体实现所述滑动墙与中间主体的固定连接，所述第一固定墙和第二固定墙的底端与所述下支座板固定连接，第一固定墙和第二固定墙之间形成阻尼槽，所述阻尼槽中注有阻尼液，所述滑动墙可在所述阻尼槽中滑动。

所述上支座板的底面固定设置第一不锈钢板，所述第一不锈钢板的下方设置第一平面滑板，所述第一平面滑板的下方设置下端为凸面的中间球面板，所述中间球面板的下方设置与所述中间球面板的凸面配合的球面滑板，所述中间主体的顶面开设第一凹槽，所述球面滑板嵌入所述第一凹槽内，所述中间球面板的顶面开设第二凹槽，所述第一平面滑板嵌入所述第二凹槽内；

所述中间主体的底端具有底板，所述底板的底面开设第三凹槽，所述底板与所述阻尼墙相邻的两侧面上分别开设第四凹槽，所述第四凹槽内嵌入侧壁滑板，所述第二固定墙下端的内侧固定设置侧面挡板和侧壁不锈钢板，所述侧面挡板位于所述底板的上方，所述侧壁不锈钢板设置于所述侧面挡板的下方，并与所述侧壁滑板一一对应；

所述下支座板的顶面中心固定设置第二不锈钢板，所述第二不锈钢板的上方设置第二平面滑板，所述第二平面滑板嵌入所述第三凹槽内。

所述中间主体的顶端具有若干个向外凸出的凸块，所述上支座板的底面具有圆环，所述圆环的底端带有若干向内凸出的钩状部件，所述钩状部件与所述凸块一一对应并钩住所述凸块。

作为优选方案，所述侧面挡板通过固定件与所述第二固定墙固定连接。也可以其他方式的连接或者为一体结构。

进一步地，所述第一固定墙和第二固定墙的底端与所述下支座板之间严格密封，并分别通过固定件与下支座板固定连接。

或者，所述第一固定墙和第二固定墙的底端分别与所述下支座板焊接连接。

所述第一平面滑板、第二平面滑板、球面滑板和侧壁滑板的表面设置储油槽，所述储油槽内存有润滑剂。

所述滑动墙的两侧到所述第一固定墙和第二固定墙内壁之间的距离为1-5mm，更优选为2mm；所述阻尼液选自粘度为100万号的硅油。

作为优选方案，所述阻尼槽的两端的下支座板开设阻尼液灌注孔。

有益效果：本发明提供的一种耗能球形支座，与现有技术相比，具有如下优点：

1）本发明的耗能球形支座通过滑动墙与阻尼液相互摩擦产生阻尼力，消耗振动能量，阻尼墙与阻尼液的接触面积大，阻尼系数较大，因此耗能能力强，具有优异的减振能力，同时可实现球形支座的单向水平滑动，且具有一定的转动功能，具有释放扭转的作用。

2）具有很强的抗拉能力且对温度不敏感，能在较宽频域范围内降低结构响应。

3）阻尼墙的结构简单，对密封性能的要求较低，因此不仅安装方便且造价低。

附图说明

图1为本发明的耗能球形支座的结构示意图俯视图；

图2为图1沿A-A方向的剖视图主视图；

图3为图1沿B-B方向的剖视图主视图；

图4为本发明的耗能球形支座的中间主体的俯视图；

图5为本发明的耗能球形支座的上支座板的俯视图；

图6为图2的C-C向俯视图；

图中：1-球形支座、2-阻尼墙、11-下支座板、12-中间主体、13-上支座板、14-连接板、15-第一不锈钢板、16-第一平面滑板、17-中间球面板、18-球面滑板、19-第二不锈钢板、110-第二平面滑板、111-储油槽、112-支座固定孔、113-阻尼液灌注孔、21-第一固定墙、22-第二固定墙、23-滑动墙、24-侧面挡板、25-侧壁不锈钢板、26-阻尼槽、27-密封材料、121-第一凹槽、122-底板、123-第三凹槽、124-第四凹槽、125-侧壁滑板、126-凸块、171-第二凹槽、131-圆环、132-钩状部件。

球形支座1：下支座板11、中间主体12、上支座板13；连接板14

阻尼墙2：第一固定墙21、第二固定墙22、滑动墙23。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作更进一步的说明。

如图1至图3所示，本发明的耗能球形支座，包括可单向滑动的球形支座1和设置于所述球形支座1上的阻尼墙2；所述球形支座1包括下支座板11，设置于所述下支座板11上的中间主体12，设置于所述中间主体12上的上支座板13，所述阻尼墙2的底面固定于所述下支座板11的顶面上，阻尼墙2的上端与所述中间主体12固定连接。

如图1至图3所示，所述阻尼墙2包括第一固定墙21，与所述第一固定墙21平行的第二固定墙22和设置于所述第一固定墙21和第二固定墙22之间的滑动墙23，所述中间主体12的外周设置有连接板14，通过固定件（例如：螺栓、螺母或螺钉）穿过所述滑动墙23的上端，所述连接板14和所述中间主体12实现滑动墙23与中间主体12的固定连接；所述第一固定墙21和第二固定墙22的底端与所述下支座板11固定连接，两端分别相接，第一固定墙21和第二固定墙22之间形成阻尼槽26，所述阻尼槽26中注入阻尼液，所述滑动墙23可在所述阻尼槽26中滑动，通过滑动墙23与阻尼液摩擦耗能来实现本发明的耗能减振作用。通过固定件穿过所述滑动墙的上端、连接板和中间主体

如图3所示，所述上支座板13的底面固定设置第一不锈钢板15，所述第一不锈钢板15的下方设置第一平面滑板16，所述第一平面滑板16的下方设置下端为凸面的中间球面板17，所述中间球面板17的下方设置与所述中间球面板17的凸面配合的球面滑板18，所述中间主体12的顶面开设有第一凹槽121，所述球面滑板18嵌入所述第一凹槽121内，所述中间球面板17的顶面开设有第二凹槽171，所述第一平面滑板16嵌入所述第二凹槽171内，从而实现本发明的水平滑移和转动。

如图1和图3所示，所述中间主体12的底端连接有底板122，所述底板122的底面开设有第三凹槽123，所述底板122与所述阻尼墙2相邻的两侧面上分别开设有第四凹槽124，所述第四凹槽124内嵌入侧壁滑板125，所述第二固定墙22下端的内侧固定设置侧面挡板24和侧壁不锈钢板25，所述侧面挡板24位于所述底板122的上方，以限制所述中间主体12在X方向的移动，所述侧壁不锈钢板25设置于所述侧面挡板24的下方、第二固定墙22与底板122之间，并与所述侧壁滑板125一一对应；

如图1至图3所示，所述下支座板11的顶面中心固定设置第二不锈钢板19，所述第二不锈钢板19的上方设置第二平面滑板110，所述第二平面滑板110嵌入所述第三凹槽123内。

如图3至图5所示，所述中间主体12的顶端具有四个向外凸出的凸块126，所述上支座板13的底面具有圆环131，所述圆环131的底端带有四个向内凸出的钩状部件132，所述钩状部件132与所述凸块126一一对应，并钩住所述凸块126，通过所述凸块126与钩状部件132的相互嵌合可以实现本发明的耗能球形支座的抗拉功能。

进一步地，所述凸块126的下表面向上倾斜，所述钩状部件132的上表面向下倾斜。所述凸块126为任意可与所述钩状部件132钩住的形状（例如：扇形）。

所述侧面挡板24通过固定件（例如：螺栓、螺母或螺钉）与所述第二固定墙22固定连接在一起，也可直接焊接成一体。

如图3所示，所述第一固定墙21和第二固定墙22的底端与所述下支座板11之间通过密封材料27（例如：铝板）进行严格密封，并分别通过固定件（例如：螺栓、螺母或螺钉）与所述下支座板11固定连接，以防止阻尼液漏出。所述第一固定墙21和第二固定墙22的底端也可通过焊接分别与所述下支座板11固定连接。

所述第一平面滑板16、第二平面滑板110、球面滑板18和侧壁滑板125的表面设置储油槽111，所述储油槽111内存有润滑剂（例如，5201-2硅脂润滑油），有助于实现球型支座的平动和滑动。

所述滑动墙23的两侧到所述第一固定墙21和第二固定墙22内壁之间的距离为1-5mm，优选为2mm，所述阻尼液优选粘度为100万号的硅油；所述滑动墙23与第一固定墙21和第二固定墙22的距离以及阻尼液的粘度直接决定了所述支座的阻尼系数，进而决定了所述支座的耗能性能。

进一步地，所述第一平面滑板16、第二平面滑板110、球面滑板18和侧壁滑板125采用高分子滑动材料（例如：改性超高分子聚乙烯板、聚四氟乙烯板）。

进一步地，所述阻尼墙2的高度为300-800mm，具体高度可根据实际应用确定。

进一步地，所述密封材料27的厚度优选为1mm，其它部分的材料均为钢材。

如图1、图3和图6所示，所述阻尼槽26的两端的下支座板11开设阻尼液灌注孔113，所述阻尼液通过压力灌注从所述阻尼液灌注孔113进入所述阻尼槽26中。

进一步地，所述下支座板11上开设支座固定孔112。

进一步地，所述耗能球形支座安装好后，在所述阻尼槽26的顶部设置防尘罩（图中未示出），以防止灰尘及杂物进入阻尼槽而影响耗能球形支座的使用性能。

基于上述结构，本发明的耗能球形支座Y方向的水平位移为±60mm，其转角可达到0.06rad，实际水平位移和转角可依据实际设计需求而变化。

阻尼墙，特别是粘滞阻尼墙作为一种速度型阻尼元件，其耗能能力在大震或者强风时一般都强于软钢阻尼器等位移型阻尼元件，进而减小上部结构的响应和损伤，其等效阻尼比或者附加阻尼比一般可以通过实验来测定。本发明的耗能球形支座根据实际设计需要，其等效阻尼比最大可达35%。

本发明的耗能球形支座，当被施加外部刺激（如地震，风振）时，球形支座在外部激励下发生Y方向的滑动，带动滑动墙在充满阻尼液的阻尼槽中沿着阻尼墙长度方向（Y方向）往复滑动，滑动墙与阻尼液之间相互摩擦，产生耗能，从而实现耗能球形支座的减振作用，X方向因侧面挡板的作用而限制滑动，使得结构在动力荷载作用下，不仅能在时域上减小结构的位移响应幅值，而且在较宽频域范围内效果也很好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。