轨道式变摩擦摆隔震支座论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及轨道式变摩擦摆隔震支座，包括设有条形上卡槽的上滑动轨道，滑块，设有条形下卡槽的下滑动轨道；滑块的上部设有上卡扣和上滑移面，滑块的下部设有下卡扣和下滑移面，上卡扣卡入上卡槽内，下卡扣卡入下卡槽内，上滑动轨道的下表面设有第一滑动面，下滑动轨道的上表面设有第二滑动面，上滑移面和第一滑动面柱面接触，下滑移面和第二滑动面柱面接触，上滑动轨道的轴向中心线和下滑动轨道的轴向中心线不平行，第二滑动面上均覆有不同区域摩擦系数不同的摩擦层，上滑移面和下滑移面上均覆有耐磨层。本实用新型使得支座具备优异的隔震性能应对不同水准地震作用的考验，同时降低成本以更好的推广隔震技术，属于隔震技术领域。

主设计要求

1.轨道式变摩擦摆隔震支座，其特征在于：包括设有条形上卡槽的上滑动轨道，滑块，设有条形下卡槽的下滑动轨道；滑块的上部设有上卡扣和上滑移面，滑块的下部设有下卡扣和下滑移面，上卡扣卡入上卡槽内，下卡扣卡入下卡槽内，上滑动轨道的下表面设有第一滑动面，下滑动轨道的上表面设有第二滑动面，上滑移面和第一滑动面柱面接触，下滑移面和第二滑动面柱面接触，上滑动轨道的轴向中心线和下滑动轨道的轴向中心线不平行，第一滑动面上覆有不同区域摩擦系数不同的摩擦层，第二滑动面上覆有不同区域摩擦系数不同的摩擦层，上滑移面和下滑移面上均覆有耐磨层。

设计方案

2.按照权利要求1所述的轨道式变摩擦摆隔震支座，其特征在于：上滑动轨道包括上连接板，固定在上连接板上的上轨体，两块分别固定在上轨体两端的上限位块；上轨体的两侧均设有上卡槽，第一滑动面设置在上轨体的下表面；

下滑动轨道包括下连接板，固定在下连接板上的下轨体，两块分别固定在下轨体两端的下限位块；下轨体的两侧均设有下卡槽，第二滑动面设置在下轨体的上表面；

滑块包括滑体，设置在滑体上端的两个上卡扣，设置在滑体下端的两个下卡扣；上滑移面设置在滑体的上端面，下滑移面设置在滑体的下端面，两个上卡扣分别位于上滑移面的两侧，两个下卡扣分别位于下滑移面的两侧；

两个上卡扣分别卡入上轨体两侧的上卡槽内，两个下卡扣分别卡入下轨体两侧的下卡槽内，滑体的上滑移面和第一滑动面柱面接触，滑体的下滑移面和第二滑动面柱面接触。

3.按照权利要求2所述的轨道式变摩擦摆隔震支座，其特征在于：滑体的上滑移面、滑体的下滑移面、第一滑动面、第二滑动面均为柱面，上滑移面的宽度和第一滑动面的宽度相适应，下滑移面的宽度和第二滑动面的宽度相适应。

4.按照权利要求3所述的轨道式变摩擦摆隔震支座，其特征在于：上卡槽和下卡槽为弧形卡槽，上卡槽和下卡槽内均设有橡胶层，上卡槽的中心线和第一滑动面平行，下卡槽的中心线和第二滑动面平行。

5.按照权利要求3所述的轨道式变摩擦摆隔震支座，其特征在于：上滑移面的中心线和下滑移面的中心线正交，两个上卡扣的排列方向和两个下卡扣的排列方向正交，上滑动轨道的轴向中心线和下滑动轨道的轴向中心线正交。

6.按照权利要求1所述的轨道式变摩擦摆隔震支座，其特征在于：上限位块和下限位块均设有橡胶类的柔性层。

7.按照权利要求1所述的轨道式变摩擦摆隔震支座，其特征在于：上卡槽的横截面积大于上卡扣的横截面积，下卡槽的横截面积大于下卡扣的横截面积。

8.按照权利要求1所述的轨道式变摩擦摆隔震支座，其特征在于：第一滑动面的摩擦层的摩擦系数和第二滑动面的摩擦层的摩擦系数由中心向边沿依次增大；

或者，第一滑动面的摩擦层的摩擦系数和第二滑动面的摩擦层的摩擦系数的变化趋势为按支座参数确定的固定值逐渐减小；

或者，第一滑动面的摩擦层的摩擦系数和第二滑动面的摩擦层的摩擦系数的变化趋势为按大于支座参数确定的固定值逐渐减小。

9.按照权利要求2所述的轨道式变摩擦摆隔震支座，其特征在于：上连接板的边缘处预留螺栓孔、卡块或卡槽，下连接板的边缘处预留螺栓孔、卡块或卡槽。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及隔震技术领域，尤其涉及一种轨道式变摩擦摆隔震支座。

背景技术

摩擦摆隔震支座具有承载能力高、耗能能力强、周期不依赖于上部结构等优点，在建筑、桥梁等多个工程领域中得到了广泛应用。传统摩擦摆隔震支座在各方向上性质均相同，且支座无法承担拉力作用，这一缺陷限制了摩擦摆隔震支座的应用范围。此外，包括摩擦摆在内的传统隔震支座刚度始终为正值，无法实现隔震支座零刚度与负刚度的突破，且摩擦摆隔震支座体积较大而经济性欠佳。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种轨道式变摩擦摆隔震支座，使得支座具备优异的隔震性能应对不同水准地震作用的考验，同时降低成本以更好的推广隔震技术。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

轨道式变摩擦摆隔震支座，包括设有条形上卡槽的上滑动轨道，滑块，设有条形下卡槽的下滑动轨道；滑块的上部设有上卡扣和上滑移面，滑块的下部设有下卡扣和下滑移面，上卡扣卡入上卡槽内，下卡扣卡入下卡槽内，上滑动轨道的下表面设有第一滑动面，下滑动轨道的上表面设有第二滑动面，上滑移面和第一滑动面柱面接触，下滑移面和第二滑动面柱面接触，上滑动轨道的轴向中心线和下滑动轨道的轴向中心线不平行，第一滑动面上覆有不同区域摩擦系数不同的摩擦层，第二滑动面上覆有不同区域摩擦系数不同的摩擦层，上滑移面和下滑移面上均覆有耐磨层。

进一步的是：上滑动轨道包括上连接板，固定在上连接板上的上轨体，两块分别固定在上轨体两端的上限位块；上轨体的两侧均设有上卡槽，第一滑动面设置在上轨体的下表面；

进一步的是：滑体的上滑移面、滑体的下滑移面、第一滑动面、第二滑动面均为柱面，上滑移面的宽度和第一滑动面的宽度相适应，下滑移面的宽度和第二滑动面的宽度相适应。

进一步的是：上卡槽和下卡槽为弧形卡槽，上卡槽和下卡槽内均设有橡胶层，上卡槽的中心线和第一滑动面平行，下卡槽的中心线和第二滑动面平行。

进一步的是：上滑移面的中心线和下滑移面的中心线正交，两个上卡扣的排列方向和两个下卡扣的排列方向正交，上滑动轨道的轴向中心线和下滑动轨道的轴向中心线正交。

进一步的是：上限位块和下限位块均设有橡胶类的柔性层。

进一步的是：上卡槽的横截面积大于上卡扣的横截面积，下卡槽的横截面积大于下卡扣的横截面积。

进一步的是：第一滑动面的摩擦层的摩擦系数和第二滑动面的摩擦层的摩擦系数由中心向边沿依次增大；

或者，第一滑动面的摩擦层的摩擦系数和第二滑动面的摩擦层的摩擦系数的变化趋势为按支座参数确定的固定值逐渐减小；

或者，第一滑动面的摩擦层的摩擦系数和第二滑动面的摩擦层的摩擦系数的变化趋势为按大于支座参数确定的固定值逐渐减小。

进一步的是：上连接板的边缘处预留螺栓孔、卡块或卡槽，下连接板的边缘处预留螺栓孔、卡块或卡槽。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

本轨道式变摩擦摆隔震支座通过卡扣式滑块与滑动面柱面连接，仅保留与滑块等宽的滑动轨道，使得支座性能可以实现双向解耦，克服了摩擦摆隔震支座不能承担拉力的缺陷，通过滑动面摩擦系数的合理设置，可以使得支座刚度从正值到负值连续变化，且可实现支座刚度为零，突破了隔震支座各向同性、刚度始终为正值的禁锢，支座阻尼也随之发生变化，使得在不同水准地震作用下支座表现出极强的自适应性。此外，与摩擦摆相比，该支座体积减小可观，获得优异隔震性能的同时经济性更佳。一种性能双向解耦、可承担拉力作用、刚度值可从正值到负值任意变化且体积较小的轨道式变摩擦摆隔震支座，使得支座具备优异的隔震性能应对不同水准地震作用的考验，同时降低成本以更好的推广隔震技术。

附图说明

图1是本支座的结构示意图。

图2是本支座的爆炸图。

图3是实施例1的滞回曲线示意图。

图4是实施例2的滞回曲线示意图。

图5是实施例3的滞回曲线示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记，现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下：

1为上滑动轨道，2为滑块，3为下滑动轨道，1-1为上连接板，1-2为上轨体，1-3为上限位块，1-4为上卡槽，2-1为滑体，2-2为上卡扣，2-3为上滑移面，2-4为下卡扣，3-1为下连接板，3-2为下轨体，3-3为下限位块，3-4为下卡槽，3-5为第二滑动面。

实施例1

结合图1、图2所示，轨道式变摩擦摆隔震支座，包括设有条形上卡槽的上滑动轨道，滑块，设有条形下卡槽的下滑动轨道。滑块的上部设有上卡扣和上滑移面，滑块的下部设有下卡扣和下滑移面(图中未标示出)，上卡扣卡入上卡槽内，下卡扣卡入下卡槽内，上滑动轨道的下表面设有第一滑动面(图中未标示出)，下滑动轨道的上表面设有第二滑动面，上滑移面和第一滑动面柱面接触，下滑移面和第二滑动面柱面接触，上滑动轨道的轴向中心线和下滑动轨道的轴向中心线不平行，即上滑动轨道和下滑动轨道存在角度。第一滑动面上覆有不同区域摩擦系数不同的摩擦层，即该摩擦层在不同位置或不同区域上的摩擦系数不一样，第二滑动面上覆有不同区域摩擦系数不同的摩擦层，即该摩擦层在不同位置或不同区域上的摩擦系数不一样，上滑移面和下滑移面上均覆有耐磨层。

结合图1、图2所示，上滑动轨道包括上连接板，固定在上连接板下端面的上轨体，两块分别固定在上轨体两端的上限位块；上连接板、上轨体、上限位块是一体成型的，上轨体的两侧均设有上卡槽，第一滑动面设置在上轨体的下表面。

下滑动轨道包括下连接板，固定在下连接板上端面的下轨体，两块分别固定在下轨体两端的下限位块；下连接板、下轨体、下限位块是一体成型的，下轨体的两侧均设有下卡槽，第二滑动面设置在下轨体的上表面。

滑块包括滑体，设置在滑体上端的两个上卡扣，设置在滑体下端的两个下卡扣。滑体、上卡扣、下卡扣是一体成型的。上滑移面设置在滑体的上端面，下滑移面设置在滑体的下端面，两个上卡扣分别位于上滑移面的两侧，两个下卡扣分别位于下滑移面的两侧。

两个上卡扣分别卡入上轨体两侧的上卡槽内，上卡扣可以在上卡槽内滑动，两个下卡扣分别卡入下轨体两侧的下卡槽内，下卡扣可以在下卡槽内滑动，滑体的上滑移面和第一滑动面柱面接触，滑体的下滑移面和第二滑动面柱面接触。

滑体的上滑移面、滑体的下滑移面、第一滑动面、第二滑动面均为柱面，上滑移面的宽度和第一滑动面的宽度相适应，下滑移面的宽度和第二滑动面的宽度相适应。

上卡槽和下卡槽为弧形卡槽，上卡槽和下卡槽内均设有橡胶层，上卡槽的中心线和第一滑动面平行，下卡槽的中心线和第二滑动面平行。

上滑移面的中心线和下滑移面的中心线正交，两个上卡扣的排列方向和两个下卡扣的排列方向正交，例如：两个上卡扣是沿着横向排列的，则两个下卡扣是沿着纵向排列的，上滑动轨道的轴向中心线和下滑动轨道的轴向中心线正交。

上卡槽的横截面积大于上卡扣的横截面积，下卡槽的横截面积大于下卡扣的横截面积。

第一滑动面的摩擦层的摩擦系数和第二滑动面的摩擦层的摩擦系数由中心向边沿依次增大，即摩擦系数由中心向边沿(由内到外、中心到两端)的变化趋势为依次增大，其确切值依据隔震设计的要求确定。

上限位块和下限位块均设有橡胶类的柔性层。上连接板的边缘处预留螺栓孔、卡块或卡槽，下连接板的边缘处预留螺栓孔、卡块或卡槽。通过预留的螺栓孔、卡块或卡槽，上连接板与上部结构连接，下连接板与下部结构连接。

上滑动轨道和下滑动轨道的曲率半径与摩擦系数分布可以相同或不同。

按照以上设计得到的轨道式变摩擦摆隔震支座的滞回曲线如图3所示，摩擦力越大支座的刚度越大，即曲线的斜率越大，线斜向上的刚度为正值，线斜向下的刚度为负值。

在地震作用下，当结构的一个方向受到的侧向力超过该方向支座的静摩擦力后，滑块与这一方向的滑动轨道之间发生滑移，从而起到隔离地震作用的功效；随着地震强度的增加，滑块由滑动轨道的中心逐渐向边沿滑移，该轨道式变摩擦摆隔震支座的刚度随滑块位移的增加而增加，摩擦越大支座的刚度越大，表现出极强的自适应性。此时，通过合理设计，可使得隔震层中支座的刚度逐渐增加而避免隔震层位移过大，表现出理想的隔震效果。当地震强度超过设计强度一定程度时，滑块会碰触到限位块，限位块上设置的橡胶类柔性层起到缓冲及一定的耗能作用。此外，地震作用下隔震层受到的拉力通过卡扣与卡槽之间的剪切抵抗，克服了摩擦摆隔震支座不能承担拉力的缺点。

实施例2

除以下技术特征外，其余未提及技术特征同实施例1。

本实施例2中，第一滑动面的摩擦层的摩擦系数和第二滑动面的摩擦层的摩擦系数的变化趋势为按支座参数确定的固定值逐渐减小；即上下滑动轨道滑动面的摩擦系数由中心向边沿(由内到外)的变化趋势为按支座参数确定的固定值减小。

按照以上设计得到的轨道式变摩擦摆隔震支座滞回曲线如图4所示。此时支座刚度为零，突破了支座刚度始终为正值的禁锢，可获得极优的隔震效果。

实施例3

除以下技术特征外，其余未提及技术特征同实施例1。

本实施例3中，第一滑动面的摩擦层的摩擦系数和第二滑动面的摩擦层的摩擦系数的变化趋势为按大于支座参数确定的固定值逐渐减小，即上下滑动轨道滑动面的摩擦系数由中心向边沿(由内到外)的变化趋势为按大于支座参数确定的固定值减小。

按照以上设计得到的轨道式变摩擦摆隔震支座滞回曲线如图5所示。此时支座刚度为负值，突破了支座刚度始终为正值的禁锢，配合其他隔震支座使用可获得极优的隔震效果。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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