一种自复位的球形凹槽消能减震支座

1.本发明属于建筑行业中的桥梁、建筑和水利结构抗震技术领域，特别是一种自复位的球形凹槽消能减震支座。


背景技术：

2.由于我国地震频度高、震级大、分布广、灾害重，千百年来，人们很难对地震的来临做出准确无误的预测，所以，当地震迅猛到来时建筑物产生裂缝，严重时发生倾斜倒塌，最终造成巨大的人员伤亡，影响到人们的正常生活，扰乱了社会原本的秩序，给国家带来了不可挽回的经济损失。
3.虽然地震是无法阻止和预测的，但是随着科技的发展，采取有效的措施可以在很大程度上减小地震带来的损失，由此可见，研究建筑物的抗震设计是非常重要的。传统的抗震技术是把建筑物上部结构和基础牢固地连接在一起，就是把房子盖得更结实，用更粗的钢筋、更多的混凝土浇注，但这样抗震效果并不理想。
4.目前工程上使用比较多的是橡胶隔震支座，而橡胶具有易老化、不能自修复的缺陷，会导致经常的维护甚至更换，使用成本较高，因此，需要提出一种新型的消能减震支座。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种自复位的球形凹槽消能减震支座，以降低结构的自振频率，延长结构周期。
6.实现本发明目的的技术解决方案为：
7.一种自复位的球形凹槽消能减震支座，包括上底座、下底座、上球面滑板、下球面滑板、转子、弹簧；
8.所述上底座下端和下底座上端均设有凹槽，凹槽内分别布置上球面滑板和下球面滑板，上球面滑板和下球面滑板之间设有转子；上底座和下底座之间均布多个弹簧。
9.进一步的，所述上底座采用填充聚四氟乙烯复合夹层滑片。
10.进一步的，所述下底座采用填充聚四氟乙烯复合夹层滑片。
11.进一步的，所述上球面滑板采用聚四氟乙烯材料。
12.进一步的，所述下球面滑板采用聚四氟乙烯材料。
13.进一步的，所述弹簧采用记忆合金弹簧。
14.进一步的，所述弹簧的数量为四根。
15.本发明与现有技术相比，其显著优点是：
16.(1)具有灵活性，针对不同的设计要求可灵活应用：在正常使用状态下，可以通过调整支座的数量和尺寸，以满足基础的承载力，满足不同的设计要求。
17.(2)可沿水平任意方向移动，万向移动，以此来消能减震：在水平地震作用下，支座可往任意水平方向移动，以消耗地震能量，而不致上部结构损坏。由钢球形转子、球面聚四氟乙烯滑板组成转动副，完成支座竖向和水平面内的多向转动，消减来自各个方向的水平
激振力；由上下底座及四个记忆合金弹簧，完成共同抵抗建筑物的竖向荷载及由地震激振带来的水平剪力的功能，提供限位功能，可以非常有效地保护建筑结构或内部设备在强地震冲击下免遭毁坏，同时将抗震设计的对象从考虑整个建筑结构转变为只考虑减隔震装置，大大简化了设计与施工。
18.(3)具有自复位功能，本支座拥有较好的自复位功能：凹槽式设计及记忆合金弹簧可使支座回复到初始状态，实现自复位功能，可以多次使用，避免了经常的维护和更换；在地震发生后，也能减小后期维护成本。
19.(4)稳定性：本支座在消能减震方面性能稳定，具有构造简单、耗材少、减震性能较稳定、可靠、使用周期长、免维护等特点，震后修复方便，无需考虑建筑结构本身的修复，地震后可很快恢复正常生活和生产，能产生明显的社会效益和经济效益。
20.(5)该支座具有广泛的应用前景，针对高烈度地区的重要公共建筑和中小学建筑，能更好的发挥其消能减震性能，减小维护成本，对于高度过高以及从外观看起来过于细长的建筑物，能有效防止其产生过大的倾覆弯矩，耗散地震能量，减小结构地震反应。
附图说明
21.图1为本发明的结构示意图。
22.图2为本发明的结构立面图。
具体实施方式
23.下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
24.本发明的一种自复位的球形凹槽消能减震支座，包括上底座(采用填充聚四氟乙烯复合夹层滑片)1，下底座(采用填充聚四氟乙烯复合夹层滑片)2，上球面聚四氟乙烯滑板3，下球面聚四氟乙烯滑板4，钢球形转子5，记忆合金弹簧6。
25.在上底座下端(采用填充聚四氟乙烯复合夹层滑片)1和下底座上端(采用填充聚四氟乙烯复合夹层滑片)2均设有凹槽，凹槽内分别布置上球面聚四氟乙烯滑板3和下球面聚四氟乙烯滑板4。在支座的中间位置设有球形转子5，在球形转子5的四周，均布有四根记忆合金弹簧6，四根记忆合金弹簧6布置在上底座1和下底座2之间，转子5可采用钢球。
26.本发明设计采用了上下两个球面，既可保证支座正常的转动和滑移功能，又实现了阻尼和耗能作用，达到减震功能。支座底座采用填充聚四氟乙烯复合夹层滑片，具有摩擦系数小、承载力大、耐久性好等特点，并可根据使用要求对摩擦系数进行调节以满足不同的设计要求。
27.相对静止时，正常工作状态下，支座具有足够的刚度和强度来承受建筑结构自重等竖向荷载，满足基本的承载能力。
28.相对运动时，当地震发生时，无论水平激振力来自何种方向，由于凹槽表面摩擦系数较小且可以调整摩擦系数，球形转子均可在凹槽里相对自由滚动，从而将地震产生的动能转换为势能以消减地震带来的巨大能量，保护上部结构。同时，在滑移过程中，摩擦阻力又消耗一部分地震能量。这样延长了地震周期，达到减震的效果。而势能作用于钢球转子上又可形成恢复力，使转子自动复位，回到凹槽最低点。四个记忆合金弹簧也可以在地震到来时通过拉伸变形，产生拉应力以减小相对位移，消耗部分能量。
29.基于减隔震技术对建筑结构稳定性的显著效果，本支座有以下优点：首先耗材较少，节约资源经济效益高。其次，本支座能抵抗和消耗来自各个方向上的水平激振力，从而满足实际使用中的各种状况；另外由于支座具有自复位能力，故当地震作用结束之后，支座可以自动复位，避免了支座的经常性维护和更换。
30.减隔震支座具有较大的竖向承载力，可安全的支承上部结构的恒载，同时具有足够的初始水平刚度，抵抗风或微小地震的影响，在中、大地震中，减隔震支座水平刚度变小，结构体系周期延长成为柔性隔震体系，起到与地面的软连接，通过这样的技术，可以把地震80％左右的能量抵消掉。减隔震技术能显著降低结构的自振频率，延长结构周期。