專利名稱：雙向金屬屈服耗能組合支座的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及到ー種土木工程結構消能隔震技木，特別是雙向金屬屈服耗能組合支座。
背景技術：
當今建筑的發展越來越趨向于高大化，由鋼構件、組合構件或鋼筋混凝土構件組成的框架結構是建筑物中經常被采用的結構形式。為使建筑結構具有較強的抵抗地震或風荷載等外力破壞的能力，消能減震技術和隔震技術得到了越來越廣泛的應用。其中，消能減震技術是通過在結構中安置阻尼器，通過金屬屈服耗能等方式降低結構在地震等外界激勵下的反應。隔震技術是通過在基礎上或中間層設置隔震支座形成隔震層，與單純的消能減 震技術不同的是，隔震支座在耗散結構振動能量的同時，由于其低剛度的特點使結構的自振周期延長，從而遠離輸入地震波的卓越周期，達到降低上部結構地震反應的目的。目前，隔震技術在日本、美國等發達國家已經得到ー些應用，從實際應用的情況來看，這種技術對結構抗震能力的提升是明顯的，具有廣闊的發展前景。傳統的隔震支座分為橡膠支座和滑動支座兩種。橡膠支座一般是由橡膠薄片與鋼板交互疊合在一起加硫粘合。其水平方向的剛度很小，可以在地震等外界激勵下產生足夠的彈性變形。對垂直荷載來說，由于此方向的變形受到鋼板的約束，該方向的剛度變大。對于橡膠支座來說，既要求其穩定地支持建筑物的自重，同時又要求有水平方向上周期較長的特點。滑動支座是不具有明確周期的支座，由于不具有特定的周期，所以具有可在相當廣的頻率范圍內期待隔震效果這ー優點。但另一方面，滑動隔震支座沒有自復位能力，在大震時將可能產生不可控制的位移，對結構安全產生不利影響。目前應用較為廣泛的隔震支座是鉛芯橡膠隔震支座。鉛芯橡膠支座具有價格相對便宜，安裝方便，受カ性能優良等優點且在往復加卸載循環過程中具有較好的穩定性。但另一方面，當結構所需的耗能能力比較大時，鉛芯的橫截面積要求較大，而鉛芯直徑過大時導致橡膠對鉛芯的約束作用降低，鉛芯容易發生剪切破壞。同時，鉛芯材料的制作和使用過程對環境的破壞比較大，不符合可持續發展的環境需求。
發明內容本實用新型的目的在于克服現有技術不足之處而設計ー種雙向金屬屈服耗能組合支座。本實用新型的目的是通以下設計方案來實現的本實用新型由上連接板I、下連接板2、核心耗能元件3、核心隔震原件5組成的雙向金屬屈服耗能組合支座，相互平行的上連接板I和下連接板2的中部固定核心隔震原件5，核心隔震原件5為天然橡膠隔震墊，上連接板I和下連接板2之間的其余空位固定四個沿長度方向兩兩垂直的核心耗能元件3，可以使建筑結構實現兩個方向上的耗能隔震。核心耗能元件3的中部區域31是平直的并且上下平行，兩端部彎曲成圓弧區域32，整個核心耗能元件3呈履帶形狀，是連續的金屬板，垂直中心線左右兩側對稱，水平中心線上下兩側對稱。四個核心耗能元件3沿長度方向兩兩垂直，四個核心耗能元件3的長度方向可與上連接板I、下連接板2的四邊平行布置，亦可與四邊相交四十五度布置。四個核心耗能元件3上下的中部區域31和上連接板I、下連接板2固定。核心隔震原件5為圓柱形或橢圓柱形，與上連接板I、下連接板2固定。本實用新型優點I)可實現較大變形量。本實用新型利用通過彎曲實現耗能能力的鋼板和利用剪切實現耗能的橡膠墊作為耗能元件，當上下兩端受剪力作用時，利用鋼板產生的彎曲變形和橡膠墊的剪切耗能在有限的高度內獲得較大的變形量。 2)結構簡單。本實用新型以鋼板或形狀記憶合金等金屬材料以及天然橡膠作為耗能元件，無需另設約束結構。橡膠隔震墊與上下連接板簡單固接，エ藝成熟。3)可設計性強。本實用新型可以通過改變金屬板寬度、厚度和形狀實現在較大范圍內任意變化的屈服力，屈服位移，也可以通過改變橡膠墊的高度和直徑滿足各類結構的需要。試驗證明，本實用新型利用鋼材等良好的塑性變形能力實現耗能，并利用實現較大的變形量，其結構新穎合理，易于加工，環境友好，使用方便靈活，適用性強，可以有效提高建筑和橋梁結構的抗震性能，具有廣闊的市場推廣和應用前景。
圖I為本實用新型雙向金屬屈服耗能組合支座的結構示意圖之ー；圖2為圖I的正向視圖。圖3為圖I的剖面圖(沿上下連接板中心線剖切)。圖4為圖I所示的雙向金屬屈服耗能組合支座的應用示意圖。圖5為本實用新型雙向金屬屈服耗能組合支座的結構示意圖之ニ。圖6為圖5的正向視圖。圖7為圖5的剖面圖(沿上下連接板中心線剖切)。附圖標號說明I-上連接板2-下連接板 3-核心耗能元件31-中部區域32-圓弧區域 4-通孔5-核心隔震原件 6-基礎7-上部結構8-預埋連接板9-預埋套筒
具體實施方式
一、結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明實施例I附圖1、2、3本實用新型由上連接板I、下連接板2、核心耗能元件3、核心隔震原件5組成的雙向金屬屈服耗能組合支座，相互平行的上連接板I和下連接板2的中部固定核心隔震原件5，核心隔震原件5為天然橡膠隔震墊，上連接板I和下連接板2的其余空位固定四個沿長度方向兩兩垂直的核心耗能元件3，可以使建筑結構實現兩個方向上的耗能隔震。核心耗能元件3彼此之間保留適當間距作為變形預留空間及螺栓連接的讓位空間。核心耗能元件3的中部區域31是平直的并且上下平行，兩端部彎曲成圓弧區域32，整個核心耗能元件3呈履帶形狀，是連續的金屬板，垂直中心線左右兩側對稱，水平中心線上下兩側對稱。四個核心耗能元件3沿其長度方向兩兩垂直，四個核心耗能元件3的長度方向可與上連接板I、下連接板2的四邊平行布置，亦可與四邊相交四十五度布置。四個核心耗能元件3上下的中部區域31和上連接板I、下連接板2采用焊接方式固定。核心隔震原件5為圓柱形或橢圓柱形，核心隔震原件5與上連接板I、下連接板2采用摸膠粘接方式固定。ニ、結合附圖對本實用新型的應用實施例進行詳細說明實施例I附圖2、4將四個核心耗能元件3的長度方向與上連接板I、下連接板2的四邊相交四十五度布置的雙向金屬屈服耗能組合支座安置于基礎6與上部結構7之間形成隔震層，基礎6和上部結構7中分別埋置預埋連接板8及預埋套筒9，以實現隔震層與基礎6和上部結構7之間的連接，連接方式為錨栓，在核心耗能元件3的中部區域31與上連接板I和下連接板2分別加工通孔4，通孔位置設置在上下連接板的四個角上。用螺栓與預埋套筒9固定。基礎6與上部結構7直接的豎向荷載通過雙向金屬屈服耗能組合支座中的核心隔震原件5進行傳遞。當結構受到外界地震作用激勵吋，由于雙向金屬屈服耗能組合支座側向剛度較小，降低了結構的自由振動頻率，遠離了地震卓越周期，從而降低結構的地震相應。與此同時，雙向金屬屈服耗能組合支座中的核心耗能元件3和核心隔震原件5在側向剪切力的作用下發生變形。由于雙向金屬屈服耗能組合支座采用抗彎剛度較小的鋼板作為核心耗能元件3，因此在兩端受到較大剪切力作用的情況下，核心耗能元件3的圓弧區域32受彎時會發生變形，利用鋼材的塑性變形過程實現耗能，從而達到衰減外界輸入能量，使框架結構免于損壞的作用。同時核心隔震原件5是橡膠隔震墊，在自身發生剪切變形時消耗振動能量，從而降低輸入到上部結構的地震能量。由于雙向金屬屈服耗能組合支座中的金屬耗能單元利用的是鋼材受剪時良好的塑性變形能力來獲得變形量，即利用構件的變形在有限的高度內獲得較大的彎曲變形，而不是直接利用鋼材的拉壓屈服變形獲得變形量，因此可以實現較大的變形量，耗散更多能量，更有利于框架結構的保護。本應用實施例僅以一般建筑物中的基礎隔震為例進行說明，在實際應用中，也可以用于建筑物的層間隔震或用于橋身與橋墩之間，與橋身支座并聯使用。需要指出的是雙向金屬屈服耗能組合支座，在兩個方向上設置了金屬耗能原件，加之橡膠隔震墊的對稱結構，使得該雙向金屬屈服耗能組合支座應用于建筑結構時可承受來自各個方向的剪切力。實際工程應用時建議在安裝制作時將四塊金屬耗能板的布置方向與結構主要剪カ承受方向相交四十五度，即使上下連接板的ー邊與結構主要剪カ承受方向平行，以使鋼板的變形及耗能能力達到最佳。[0046]實施例2附圖5、6、7所示雙向金屬屈服耗能組合支座，與實施例一的區別在干，四個核心耗能元件3的布置方向與上連接板I和下連接板2的四邊平行。與此相適應，通孔4的加工位置設在上連接板I和下連接板2的四邊中點。與實施例I相比，實施例2雙向金屬屈服耗能組合支座在相同原件尺寸即相同耗能能力下雙向金屬屈服耗能組合支座結構更緊密，尺寸更小，但同時雙向金屬屈服耗能組合支座與上部結構7和下部6直接的連接カ臂縮短，在相同通孔4數下，對螺栓的抗拉強度提高。本實用新型雙向金屬屈服耗能組合支座應用在橋墩以及中間層隔震時的安裝方式與圖4類似，只是核心耗能元件3固定方位不同，在此不再出圖。當然，本實用新型的布置形式及使用數量也不局限于本例，可以根據工程實際進行優化選擇，也都可以起到相同的作用，在此不一一做單獨說明，只要基于本實用新型的技術原理，都在本實用新型的保護 范疇中。
權利要求1.由上連接板(I)、下連接板(2)、核心耗能元件(3)、核心隔震原件(5)組成的雙向金屬屈服耗能組合支座，其特征在于相互平行的上連接板(I)和下連接板(2)的中部固定隔震原件(5)，上連接板(I)和下連接板(2)的其余空位固定四個耗能元件(3)沿長度方向兩兩垂直的耗能元件(3)。
2.如權利要求I所述的雙向金屬屈服耗能組合支座，其特征在于耗能元件(3)的中部區域(31)是平直的并且上下平行，兩端部彎曲成圓弧區域(32)，整個耗能元件(3)呈履帶形狀，是連續的金屬板，垂直中心線左右兩側對稱，水平中心線上下兩側對稱。
3.如權利要求I或2所述的雙向金屬屈服耗能組合支座，其特征在于四個核心耗能元件(3)沿長度方向兩兩垂直，四個核心耗能元件(3)的長度方向可與上連接板(I)、下連接板(2)的四邊平行布置，亦可與四邊相交四十五度布置。
4.如權利要求I或2所述的雙向金屬屈服耗能組合支座，其特征在于四個核心耗能元 件(3)上下的中部區域(31)與上連接板(I)、下連接板(2)固定。
5.如權利要求I所述的雙向金屬屈服耗能組合支座，其特征在于核心隔震原件(5)為圓柱形或橢圓柱形，與上連接板(I)、下連接板(2)固定。
專利摘要本實用新型涉及到雙向金屬屈服耗能組合支座。它由上連接板(1)、下連接板(2)、核心耗能元件(3)、核心隔震原件(5)組成的雙向金屬屈服耗能組合支座，相互平行的上連接板(1)和下連接板(2)的中部固定隔震原件(5)，上連接板(1)和下連接板(2)的其余空位固定四個沿長度方向兩兩垂直的耗能元件(3)、四個核心耗能元件(3)的長度方向可與上連接板(1)、下連接板(2)的四邊平行布置，亦可與四邊相交四十五度布置。
文檔編號E01D19/04GK202390949SQ201120402508
公開日2012年8月22日 申請日期2011年10月21日 優先權日2011年10月21日
發明者林勁松, 潘鵬, 陳浩文 申請人:北京羿射旭科技有限公司