楼梯间结构自复位滚球隔震支座的制作方法

本实用新型属于建筑结构抗震设计技术领域，涉及一种楼梯间结构自复位滚球隔震支座。

背景技术：

地震震害表明，框架结构楼梯间在地震时破坏严重，会造成重大人员伤亡和财产损失。为了减轻楼梯结构震害，在进行楼梯结构抗震设计时，通常在梯板与其下端梯梁之间设置滑动支座，让斜板在水平方向可滑动，卸掉其地震作用下的“剪刀撑效应”，弱化现浇钢筋混凝土楼梯对框架类主体结构抗震性能的不利影响。常用的滑动支座做法为国家建筑标准设计图集(16G101-2)的建议做法，该支座构造简单，仅将梯板搁置在梯梁上，相当于仅约束其竖向向下的自由度，其它方向的自由度均未约束，这严重降低了楼梯结构的约束冗余度，导致大震发生时梯板仍然存在滑动脱落的风险。

为了改进滑动支座的安全性，目前也存在普通橡胶等柔性滑动支座，但其存在加工工艺复杂、耐久性较差、功能单一、造价较高等缺点。而且，此类滑动支座大多都不具有自复位功能，没有考虑震后结构的恢复能力，对灾后加固修复造成难度。同时目前存在的各类滑动支座自身的承载能力有限，地震过后大多破坏，需要及时更换，而更换支座施工难度大，不经济。所以目前急需一种安全性高、耐久性强、减震效果明显，地震过程中自身不会发生破坏的自复位隔震支座。

在建筑基础隔震中存在利用滚球隔震的做法，但是基础滚球隔震不具有自复位和横向限位功能，无法兼顾自复位和滑动限位要求。虽然有人提出通过设置弹簧、钢板等耗能装置来限位，但在限位的同时，这些装置也限制了滚球隔震的效果。同时，针对基础滚球隔震不具有自复位的缺点，有人也提出了椭球体滚动自复位基础隔震装置，但是椭球体隔震是双向隔震，虽然解决了自复位问题，但隔震效果没有滚球隔震效果好。

另外，近年建筑工业化得到快速发展，预制装配式楼梯结构已十分普遍，原有现浇楼梯的滑动支座做法，已不能满足装配式楼梯的技术要求。框架类结构的楼梯支座市场量大、面广，设计经济、合理的楼梯隔震支座能够确保大震时楼梯间这一逃生通道的安全性，具有重要的社会和经济效益。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种楼梯间结构自复位滚球隔震支座，一方面保证楼梯梯板地震时不会发生大位移的滑动，更不会脱落；另一方面，可以有效的降低地震对主体结构的作用，减轻楼梯间结构的震害，同时具有一定的自复位功能。

为达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

包括底板、设置于底板上方的盖板、与底板相连的下连接板、与盖板相连的上连接板以及设置于底板和盖板之间的若干个刚性滚球(圆球形)，所述底板和盖板上设置有位置相对的弧形凹槽，每个刚性滚球仅与一对位置相对的弧形凹槽相接触，底板和盖板通过刚性滚球分隔，弧形凹槽的边沿位于对应底板以及盖板的表面以下。

所述上连接板和下连接板上设置有锚固螺栓。

所述刚性滚球沿与楼梯走向相垂直的方向(横向)间隔设置至少一排。

所述下连接板固定于楼梯间平台板向外延伸形成的悬挑板上，上连接板固定于该悬挑板上方的梯板部分上，该悬挑板与上方梯板之间设置有位于底板和盖板外侧的预留变形区。

所述预留变形区内设置有用于防止上层楼梯浇注混凝土落入预留变形区的填充物。

所述填充物选自由钢板折叠形成的空心结构体、泡沫、岩棉保温板或聚丙烯挤塑板。

所述底板和盖板之间留有微小的间隙。

所述弧形凹槽的形心在底板以及盖板上沿各弧形凹槽排列方向对齐。

所述一对位置相对的弧形凹槽仅与一个刚性滚球接触。

本实用新型的有益效果体现在：

本实用新型为基于滚球隔震为主体的隔震构件，具有良好的隔震效果，能够充分卸掉楼梯结构在地震时产生的“剪刀撑效应”。弧形凹槽的存在使得该隔震构件具有一定自复位功能，在地震过后能够自我恢复。同时该隔震构件克服了一般滚球隔震在大震作用下位移过大的缺点，使滚球只能在弧形凹槽边沿内滚动，具有一定的限位功能，在一定程度上为楼梯结构提供了冗余约束，保证了楼梯间的大震安全。另外，本实用新型结构简单、设计施工方便、造价低廉，能够做到安全与经济并存。

附图说明

图1为本实用新型所述楼梯间结构自复位滚球隔震支座的安装结示意图；

图2为本实用新型所述楼梯间结构自复位滚球隔震支座的三维结构示意图；

图3为本实用新型所述楼梯间结构自复位滚球隔震支座的正视图；

图4为本实用新型所述楼梯间结构自复位滚球隔震支座的俯视图；

图5为图4的I-I剖面图；

图6为本实用新型所述楼梯间结构自复位滚球隔震支座的侧视图；

图中：1.梯梁，2.梯板，3.预制梯板预留洞，4.悬挑板，5.底板，6.滚球，7.下连接板，8.下部锚固螺栓，9.预留变形区，10.盖板，11.上连接板，12.上部锚固螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型所述楼梯间结构自复位滚球隔震支座，包括设置在每层梯梁1上端平台板向外延伸形成的悬挑板4与上方相邻的梯板2的下端之间的一组支座主体，该支座主体包括隔震构件，隔震构件的上、下表面分别连接有上连接板11、下连接板7，上连接板11和下连接板7分别与隔震构件之间焊接连接，在上连接板11的两个横向(与楼梯走向方向垂直)边沿竖向设置有多个上部锚固螺栓12，在下连接板7的两个横向边沿竖向设置有多个下部锚固螺栓8，上连接板11通过上部锚固螺栓12与梯板2锚固连接，下连接板7通过下部锚固螺栓8与悬挑板4锚固连接。

隔震构件的结构如图2、图3、图4、图5及图6所示，包括开有弧形凹槽的底板5、开有弧形凹槽的盖板10以及设置在弧形凹槽内的钢滚球6。开有弧形凹槽的底板5与下连接板7之间通过焊接连接，开有弧形凹槽的盖板10与上连接板11之间也通过焊接连接。为了使隔震构件在借助钢滚球6完成滑动后自复位的同时，对滑动提供限位作用，将弧形凹槽的边沿设置于所述盖板10以及底板5表面以下，即弧形凹槽为底部呈内凹弧形的槽孔，具有限制钢滚球6向弧形凹槽以外滑动的竖向或其他形式的环形挡壁。

所述盖板10和底板5上的弧形凹槽沿横向间隔开设一列，各弧形凹槽尺寸相同，且形心沿横向对齐，各弧形凹槽的曲面相对较为平缓。所述盖板10和底板5之间留有微小缝隙，保证不相互接触(使钢滚球更好的发挥作用，减少隔震构件本身的滑动阻力)，在所述盖板10和底板5上位置对应的两个弧形凹槽内布置一个钢滚球6。弧形凹槽(即滚球)设置行数和每行个数以在正常或地震状态下良好的分隔所述底板和盖板为宜。

上部锚固螺栓12和下部锚固螺栓8的数量根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中对螺栓连接的设计要求进行计算确定，而焊接部位的焊缝长度也是根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中对焊缝连接的设计要求进行计算确定。

对于预制楼梯，在梯板2的下部预留有预制梯板预留洞3，安装时将上部锚固螺栓12插入预制梯板预留洞3中，然后再通过灌浆进行封堵，使预制梯板与支座相连接。

为确保地震时梯板2能够水平滑动，以免浇筑的混凝土或建筑面层对隔震构件的滑动发生阻挡，在隔震构件的两侧均设置有预留变形区9。在预留变形区9内设置有填充物，填充物材料为钢板、泡沫、岩棉保温板中的一种。当填充物为钢板时，选用厚度较薄的钢板，将该钢板折叠制成一个空心盒状，然后固定在预留变形区9的内壁处，防止浇筑时混凝土落入预留变形区9(即由隔震构件隔开的梯板与悬挑板之间的空间)中(其他材料直接预填充即可)。

由于所述底板5和盖板10并未相连，而是由钢滚球6间隔，可以起到隔震效果和滑动卸力效果。为了防止竖向地震作用下，楼梯间自复位滚球隔震支座可能被竖向掀起的情况，可以考虑采用具有一定抗拉强度的材料制作成细条带(作为“保险丝”)，并在底板5和盖板10之间进行布置(例如布置于底板和盖板沿纵向的左右两侧面上)，布置形式包括交叉状或平行状，保证不影响楼梯间自复位滚球支座的水平滑动即可。

总之，本实用新型通过设置的楼梯间结构自复位滚球隔震支座，能够充分卸掉楼梯结构在地震时梯板“剪刀撑效应”，并为楼梯结构提供冗余约束，保证楼梯间的大震安全。同时，滚球在弧形凹槽内滚动后，在重力作用下有一定的自复位作用，可保证地震过后有一定的自动恢复能力。另外该隔震构件隔震效果显著、耐久性强、承载能力高，大震作用下不易破坏，可供长期使用。除此之外，本实用新型结构简单、设计施工方便、造价低廉，能够做到安全与经济并存。