[发明专利]一种复合式三向智能隔震支座

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构振动控制隔震装置，特别是涉及一种复合式三向智能隔震支座，可用于房屋建筑、桥梁、文物底座等其他不同结构的隔震体系。

背景技术

地震作为一种自然灾害，易造成各类建(构)筑物坍塌、重要文物破坏、交通通讯中断以及其他生命线工程破坏进而导致人类生命与财产的损失。我国是一个地震多发国家，据相关资料统计，我国地震发生次数约占全球大陆地震总次数的33％，平均每年发生5级以上地震30余次，6级以上强震6次，7级以上大震1次。同时由于地质构造等原因，导致我国地震活动具有震源浅、强度大、频度高、分布广等特征，对公民人身财产安全及社会经济发展造成严重危害。

传统上部结构和基底连为一体，地震时地面运动的能量经基底传输至上部结构，结构通过振动和变形耗散能量。隔震技术是在结构的基底与上部结构之间增加一层柔性装置，地震时地面运动的能量部分被柔性装置耗散，从而减少了向地上结构传输的能量，降低上部结构的损坏程度，保障了上部结构和内部人员、设备、重要文物的安全。大量地震灾害和研究结果表明：在水平耗能方面，传统隔震支座由于阻尼方式单一、耗能出力恒定等缺陷，造成支座耐久性能以及水平耗能效果不显著；同时竖向地震作用对结构的影响同样不能忽视，由于结构大多竖向刚度较大,其竖向基本周期与竖向地震波作用周期相近，导致竖向地震作用危害性可能将超过水平向地震作用。

现今市场上的隔震装置主要以橡胶隔震支座、滑移隔震支座等为主，具有可靠水平耗能以及竖向隔震的装置也少有报道；对于三维隔震体系国内外也有初步研究，但基本都停留在理论阶段，具体应用经历以及抗拔抗震性能研究也少有报道。

发明内容

本发明针对现今隔震装置水平隔震性能不显著、竖向隔震考虑较少的问题，提出了一种复合式三向智能隔震支座的设计。该隔震支座主要由形状记忆合金、智能摩擦盘、碟形弹簧三大核心体系组成，在水平地震作用下，形状记忆合金以及智能摩擦盘产生该向的减振效果；在竖向地震作用下，碟形弹簧提供该向的隔震作用。并且该支座的各大部件均可提供足够的刚度，并在地震时可迅速做出反应。

本发明目的是通过以下技术方案实现的：

一种复合式三向智能隔震支座，所述隔震支座是由形状记忆合金、固定套管、螺栓、支撑铰接链杆、棱形钢顶板、压电材料板、内摩擦板、外摩擦板、智能摩擦盘、棱形钢底板、碟形弹簧、碟形弹簧套箍、外侧位移限制箍、套箍翼缘、压电驱动器、驱动器垫片、紧固螺栓等组成，棱形钢底板与棱形钢顶板在两者垂直投影面上完全重合，六根形状记忆合金通过固定套管以及支撑铰接链杆上部连接棱形钢顶板，下部连接喷涂阻尼材料的棱形钢底板，同时棱形钢底板上的六块碟形弹簧与智能摩擦盘共同支撑棱形钢顶板。于棱形钢底板上正中位置焊接有半径为棱形钢底板边长1.4倍的圆形外侧位移限制箍，外侧位移限制箍范围内的底板上喷涂阻尼涂料；于棱形钢底板与碟形弹簧正中部焊接有半径与碟形弹簧半径相同的碟形弹簧套箍，并均通过铆钉或螺栓加固。

为使形状记忆合金与上、下钢板连接更加紧密，所述顶板以及底板六角处分别焊接有六根固定套管以及支撑铰接链杆，固定套管半径可根据实际工程确定，下部截面圆心分别位于底板对角线与外侧位移限制箍相交的六个点上，上部截面圆心分别位于顶板对角线上边缘的六个点上。

为达到最佳的水平恢复力作用，所述形状记忆合金高度等于碟形弹簧与智能摩擦盘高度之和。

为提高摩擦盘的耐久性能，所述智能摩擦盘厚度不小于20mm，一面抛光磨平，另一面则有便与碟形弹簧相连的焊接孔。

为限制碟形弹簧最大变形量，所述外侧位移限制箍的高度不小于碟形弹簧套箍的高度，两者高度相差值作为碟形弹簧竖向变形限值；

为防止碟形弹簧发生滑移失稳现象，所述碟形弹簧套箍由内径与碟形弹簧外径相同的筒体和带有螺栓孔的套箍翼缘组成。

为充分利用形状记忆合金材料性能，所述形状记忆合金采用NiTi合金(马氏体)制作，与两侧固定套管通过焊接连接，固定套管则通过支承铰接链杆与上下两层钢板焊接连接。

为充分利用碟形弹簧材料性能，所述碟形弹簧组合方式为对合组合，其上端通过螺栓与智能摩擦盘连接，下端与棱形钢底板焊接相连。