[发明专利]一种变刚度摩擦摆支座

说明书

本发明公开了一种变刚度摩擦摆支座，包括上钢板、滑块、下钢板和SMA索，所述下钢板包括第一钢板和第二钢板，所述第一钢板与第二钢板连接，所述第二钢板设有曲面部，所述曲面部包括小半径球面部和重力井曲面部，所述小半径球面部位于重力井曲面部的中心，所述滑块的上端安装于上钢板，所述滑块的下端安装于小半径球面部，所述上钢板通过SMA索与第一钢板连接。本发明赋予该支座自复位能力，赋予该支座变刚度的优点和可抵御极罕遇地震动。

技术领域

本发明涉及土木工程中抗震设计的技术领域,尤其涉及一种变刚度摩擦摆支座。

背景技术

《中国第五代地震动参数区划图》GB18306-2015提出了极罕遇地震动，对结构的抗震性能提出了更高的要求。在此背景下，急需开发强震抵御能力强、震后可自恢复的隔震支座。

通过设置多项式的曲面，曾经有人提出了6次多项式变曲面的摩擦摆隔震支座，可以满足不同水准下的性能目标。但是他们指出，这种设计没考虑极罕遇地震动，强震下会造成加速度响应急剧增加，如果考虑极罕遇地震动，设计曲面应进行修正。通过依次张紧的三批SMA(ShapeMmemory Alloy，超弹性形状记忆合金)索，另外有人提出了多级设防SMA铅芯支座，中小震时可以提高支座的隔震效率，强震时可以有效限制强震作用下的支座位移，但是会造成结构内力的增大。通过早期摩擦支座滑动和后期松弛SMA索张紧，还有人提出了分级设防的隔震支座。现有技术中也提出过三阶段设计的变曲率摩擦摆隔震支座，第一和第二阶段的恢复力分别由呈抛物线和指数曲线的摩擦面提供，第三阶段的恢复力由摩擦面和张紧的SMA丝提供。有研究表明，负刚度装置有主动控制的效果，可以有效减小结构的内力。综合SMA构件和负刚度装置的优点，现有技术中存在有SMA负刚度减震装置，该隔震装置由反向双球面提供负刚度，由环形SMA索提供自复位能力。理论及试验研究表明，该装置可有效减小强震下结构的内力响应。但是，现有的变刚度自复位隔震装置，设计时未考虑极罕遇地震动。在极罕遇地震动发生时，采用这些装置的结构内力和位移响应过大，极有可能发生破坏。

发明内容

本发明的目的是为了克服隔震装置在设计时并没有考虑到极罕遇地震动的情况，提供了一种变刚度摩擦摆支座。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种变刚度摩擦摆支座，包括上钢板、滑块、下钢板和SMA索，所述下钢板包括第一钢板和第二钢板，所述第一钢板与第二钢板连接，所述第二钢板设有曲面部，所述曲面部包括小半径球面部和重力井曲面部，所述小半径球面部位于重力井曲面部的中心，所述滑块的上端安装于上钢板，所述滑块的下端安装于小半径球面部，所述上钢板通过SMA索与第一钢板连接。

更优的选择，所述上钢板包括依次连接的第三钢板、第四钢板和限位块，所述限位块设有球形凹槽，所述滑块的上端安装于球形凹槽，所述第三钢板通过SMA索与第一钢板连接。

更优的选择，所述滑块包括依次连接的第一半球部、连接部和第二半球部，所述第一半球部安装于上钢板，所述第二半球部安装于小半径球面部。

更优的选择，所述小半径球面部的半径为1-3m。

更优的选择，所述SMA索的一端通过U形箍与上钢板连接。

更优的选择，所述SMA索的另一端通过U形箍与第二钢板连接。

本发明相对现有技术具有以下优点及有益效果：

1、本发明通过上钢板、滑块、下钢板和SMA索，赋予该支座自复位能力，小半径球面部可以在中小震下较好的自复位能力，超弹性SMA索可以提供强震下较好的自复位能力；在强震作用下，重力井曲面可以将竖向变形路径(经线方向)转化为水平面内的轨道运行路径(纬线方向)，不仅可以减小传递至下部结构的内力，还可减小位移响应(因为它将一维位移转化为二维位移)，此外，沿轨道的运行距离要大于竖向的变形长度，滑块将摩擦耗散更多的能量；可抵御极罕遇地震动，极罕遇地震下，SMA索张紧，可有效限制减隔震支座的最大位移，使得墩梁间位移减小，有效防止落梁震害的发生。