本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)減隔震技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變曲率摩擦擺隔震支座。

背景技術(shù)：

隔震技術(shù)是50年來結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域突出的研究成果，在我國得到廣泛的應(yīng)用，其中摩擦擺隔震支座是一種新興的隔震技術(shù)。摩擦擺隔震支座水平剛度與上部結(jié)構(gòu)自重成正比，結(jié)構(gòu)自振周期與自身質(zhì)量無關(guān)，同時結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心自動重合，受扭轉(zhuǎn)影響小。相比于傳統(tǒng)橡膠支座，摩擦擺隔震支座水平變形能力及豎向承載能力更大，并且不會發(fā)生如橡膠高溫軟化、低溫硬化、疲勞老化等不利情況。

隔震建筑和隔震橋梁在地震下的失效模式明確，在超出設(shè)計的地震下均容易因隔震層過大變形而破壞，冗余度低。普通摩擦擺隔震支座由于軌道曲率恒定，提供隔震層的水平剛度始終不變，在不同烈度地震下性能沒有明顯區(qū)別，對嚴(yán)重影響隔震結(jié)構(gòu)安全的超大震下隔震層水平變形沒有特殊考慮。此外，隔震層剛度恒定易引發(fā)近斷層地震低頻共振，不利于隔震結(jié)構(gòu)安全。

故一種可以有效提高隔震效果，改變支座水平剛度的變曲率摩擦擺隔震支座亟待提出。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了變曲率摩擦擺隔震支座，其具有明顯的隔震效果，有利于提高隔震結(jié)構(gòu)的安全水準(zhǔn)，可以更好的避免共振發(fā)生。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

變曲率摩擦擺隔震支座，包括：底支撐滑座、設(shè)置于底支撐滑座上方的頂支撐滑座以及滑塊組件，滑塊組件設(shè)置于底支撐滑座與頂支撐滑座之間，其用于滑動連接底支撐滑座與頂支撐滑座，底支撐滑座的上表面設(shè)有向內(nèi)凹陷的變曲率的第一滑動面，滑動組件置于該第一滑動面內(nèi)。

本發(fā)明一種變曲率摩擦擺隔震支座結(jié)構(gòu)簡單，通過構(gòu)造變曲率的第一滑動面，改變不同變形下摩擦擺隔震支座的水平剛度，使隔震支座在中小震下具有較低水平剛度，具有明顯隔震效果；在對隔震結(jié)構(gòu)安全具有一定威脅的大震超大震下具有較高水平剛度，在保證一定隔震效果的同時優(yōu)先確保隔震支座不破壞，有利于提高隔震結(jié)構(gòu)的安全水準(zhǔn)，減小大震超大震下隔震支座水平變形。隔震支座的剛度不固定使結(jié)構(gòu)不具備明確的自振周期，可以更好的避免共振發(fā)生?；瑒用孳壍雷兦试O(shè)計同時能夠提供一個可根據(jù)多級性能目標(biāo)和多級地震動優(yōu)化的系統(tǒng)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還可做如下改進(jìn)：

作為優(yōu)選的方案，第一滑動面的曲率由中心向外側(cè)逐漸增大。

采用上述優(yōu)選的方案，隔震結(jié)構(gòu)在強震下的安全性，減小大震超大震下隔震支座水平變形，并解決隔震結(jié)構(gòu)易受近斷層地震低頻共振的問題。

作為優(yōu)選的方案，在頂支撐滑座的中心向底支撐滑座延伸突出有連接部，在連接部的下表面設(shè)有向內(nèi)凹陷的第二滑動面。

采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)簡單，便于滑塊組件與頂支撐滑座的連接。

作為優(yōu)選的方案，滑動組件為一個滾珠，滾珠與第二滑動面相契合，且置于該第二滑動面內(nèi)。

采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)簡單，可以有效保證滾珠與第一滑動面進(jìn)行穩(wěn)定的接觸。

作為優(yōu)選的方案，滑動組件包括兩個或兩個以上的滾珠以及連接滑塊，在連接滑塊的上表面設(shè)有向外突出的第三滑動面，且第三滑動面與第二滑動面相契合；

在連接滑塊的下表面設(shè)有兩個或兩個以上的向內(nèi)凹陷的第四滑動面，滾珠與第四滑動面相契合，且滾珠置于該第四滑動面內(nèi)。

采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)簡單，可以有效保證多個滾珠與第一滑動面進(jìn)行穩(wěn)定的接觸。

作為優(yōu)選的方案，兩個或兩個以上的滾珠呈對稱設(shè)置。

采用上述優(yōu)選的方案，保證隔震支座整體的穩(wěn)定性。

作為優(yōu)選的方案，滑動組件為滑動摩擦塊，在滑動摩擦塊的上表面設(shè)有向外突出的第五滑動面，且第五滑動面與第二滑動面相契合，在滑動摩擦塊的下表面設(shè)有向外突出的變曲率的第六滑動面，第六滑動面與第一滑動面接觸。

采用上述優(yōu)選的方案，采用變曲率的第六滑動面與第一滑動面接觸，可以有效保證二者之間不會出現(xiàn)接觸不良的問題。

作為優(yōu)選的方案，在第一滑動面的邊緣設(shè)有一圈向外突出的限位環(huán)。

采用上述優(yōu)選的方案，限位環(huán)對進(jìn)行良好的限位。

作為優(yōu)選的方案，頂支撐滑座通過上錨固組件與上部結(jié)構(gòu)柱連接。

采用上述優(yōu)選的方案，可以有效對頂支撐滑座進(jìn)行固定。

作為優(yōu)選的方案，底支撐滑座通過下錨固組件與下部結(jié)構(gòu)柱連接。

采用上述優(yōu)選的方案，可以有效對底支撐滑座進(jìn)行固定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的變曲率摩擦擺隔震支座的結(jié)構(gòu)示意圖之一。

圖2為本發(fā)明實施例提供的第一滑動面的剖視圖。

圖3為本發(fā)明實施例提供的變曲率摩擦擺隔震支座的結(jié)構(gòu)示意圖之二。

圖4為本發(fā)明實施例提供的變曲率摩擦擺隔震支座的結(jié)構(gòu)示意圖之三。

圖5為本發(fā)明實施例提供的變曲率摩擦擺隔震支座的結(jié)構(gòu)示意圖之四。

其中：1底支撐滑座、11第一滑動面、12支座底板、2頂支撐滑座、21連接部、211第二滑動面、22支座頂板、3滾珠、41上錨固組件、42限位環(huán)、43下錨固組件、5連接滑塊、51第三滑動面、52第四滑動面、53避空空腔、6滑動摩擦塊、61第五滑動面、62第六滑動面。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。

為了達(dá)到本發(fā)明的目的，變曲率摩擦擺隔震支座的其中一些實施例中，

如圖1所示，變曲率摩擦擺隔震支座包括：底支撐滑座1、設(shè)置于底支撐滑座1上方的頂支撐滑座2以及滑塊組件，滑塊組件設(shè)置于底支撐滑座1與頂支撐滑座2之間，其用于滑動連接底支撐滑座1與頂支撐滑座2，底支撐滑座1的上表面設(shè)有向內(nèi)凹陷的變曲率的第一滑動面11，滑動組件置于該第一滑動面11內(nèi)。第一滑動面11的曲率由中心向外側(cè)逐漸增大。在本實施例中，底支撐滑座1和頂支撐滑座2為尺寸相同的扁圓柱體，也可以為其他形狀。

在頂支撐滑座2的中心向底支撐滑座1延伸突出有連接部21，連接部21為圓柱體，在連接部21的下表面設(shè)有向內(nèi)凹陷的第二滑動面211。

滑動組件為一個滾珠3，滾珠3的尺寸與第二滑動面211相契合，且置于該第二滑動面211內(nèi)。滾珠由高強度復(fù)合材料制成，如合金滾珠，滾珠3與頂支撐滑座2共同形成活動關(guān)節(jié)，保證頂支撐滑座2的支座頂板22時刻處于水平位置。支座頂板22上部靠近邊緣位置布置上錨固組件41，用于連接上部結(jié)構(gòu)柱。

第一滑動面11頂部邊緣設(shè)有一圈限位環(huán)42，底支撐滑座1的支座底板12通過下錨固組件43與下部結(jié)構(gòu)柱相連。

本發(fā)明采用變曲率球面作為第一滑動面11，為保證隔震支座水平剛度隨滑動組件位移增長，要求位移一高度軌道函數(shù)對位移的一階導(dǎo)數(shù)為正，同時二階導(dǎo)數(shù)大于其一階導(dǎo)數(shù)與位移之比，構(gòu)造軌道函數(shù)如位移的三次函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)等形式，控制小位移下支座軌道曲率較小，并隨位移逐漸增大。

如圖2中，由下至上三條軌道函數(shù)分別為位移的三次函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)形式，具體形式如下如：

h＝ax³

$h=k\frac{e^x-1}{e-1}$

h=-log(cos(ωx))

本發(fā)明一種變曲率摩擦擺隔震支座結(jié)構(gòu)簡單，通過構(gòu)造變曲率的第一滑動面11，改變不同變形下摩擦擺隔震支座的水平剛度，使隔震支座在中小震下具有較低水平剛度，具有明顯隔震效果；在對隔震結(jié)構(gòu)安全具有一定威脅的大震超大震下具有較高水平剛度，在保證一定隔震效果的同時優(yōu)先確保隔震支座不破壞，有利于提高隔震結(jié)構(gòu)的安全水準(zhǔn)，減小大震超大震下隔震支座水平變形。隔震支座的剛度不固定使結(jié)構(gòu)不具備明確的自振周期，可以更好的避免共振發(fā)生。滑動面軌道變曲率設(shè)計同時能夠提供一個可根據(jù)多級性能目標(biāo)和多級地震動優(yōu)化的系統(tǒng)。通過滾珠3作為滑動組件，解決變曲率摩擦擺支座常見的滑塊組件與第一滑動面11接觸不良的問題。

為了進(jìn)一步地優(yōu)化本發(fā)明的實施效果，在另外一些實施方式中，其余特征技術(shù)相同，不同之處在于，在第一滑動面11、第二滑動面211以及滾珠3的表面噴涂聚四氟乙烯等低摩擦材料或潤滑劑。

采用上述優(yōu)選的方案，可以降低摩擦。

如圖3所示，為了進(jìn)一步地優(yōu)化本發(fā)明的實施效果，在另外一些實施方式中，其余特征技術(shù)相同，不同之處在于，滑動組件包括兩個滾珠3以及連接滑塊5，在連接滑塊5的上表面設(shè)有向外突出的第三滑動面51，且第三滑動面51與第二滑動面211相契合；

在連接滑塊5的下表面設(shè)有兩個向內(nèi)凹陷的第四滑動面52，滾珠3與第四滑動面52相契合，且滾珠3置于該第四滑動面52內(nèi)。在連接滑塊5上設(shè)有避空空腔53，避空空腔53防止連接滑塊5與底支撐滑塊1發(fā)生干涉。在本實施例中，連接滑塊5為圓柱體，其也可以為其他形狀。

采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)簡單，可以有效保證多個滾珠3與第一滑動面11進(jìn)行穩(wěn)定的接觸。

進(jìn)一步，兩個滾珠3以底支撐滑座1的中心軸線為中線呈對稱設(shè)置。

采用上述優(yōu)選的方案，保證隔震支座整體的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步，在第三滑動面51、第四滑動面52以及滾珠3的表面噴涂聚四氟乙烯等低摩擦材料或潤滑劑。

采用上述優(yōu)選的方案，可以降低摩擦。

如圖4所示，為了進(jìn)一步地優(yōu)化本發(fā)明的實施效果，在另外一些實施方式中，其余特征技術(shù)相同，不同之處在于，滑動組件為滑動摩擦塊6，在滑動摩擦塊6的上表面設(shè)有向外突出的第五滑動面61，且第五滑動面61與第二滑動面211相契合，在滑動摩擦塊6的下表面設(shè)有向外突出的變曲率的第六滑動面62，第六滑動面62與第一滑動面11接觸。在本實施例中，滑動摩擦塊6為圓柱體，其也可以為其他形狀。

采用上述優(yōu)選的方案，采用變曲率的第六滑動面62與第一滑動面11接觸，可以有效保證二者之間不會出現(xiàn)接觸不良的問題。為保證滑動摩擦塊6在滑動過程中，第六滑動面62與第一滑動面11充分接觸，可以相同函數(shù)形式設(shè)計第六滑動面62，并以滑動過程中接觸點附近曲率一致為目標(biāo)計算得到第六滑動面62。

進(jìn)一步，在第五滑動面61、第六滑動面62以及滾珠3的表面噴涂聚四氟乙烯等低摩擦材料或潤滑劑。

采用上述優(yōu)選的方案，可以降低摩擦。

如圖5所示，為了進(jìn)一步地優(yōu)化本發(fā)明的實施效果，在另外一些實施方式中，其余特征技術(shù)相同，不同之處在于，限位環(huán)42的截面呈上小下大的梯形。

采用上述優(yōu)選的方案，保證限位環(huán)42的穩(wěn)定性。

以上的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。