本發(fā)明涉及一種耗能球形支座，屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在土木工程領(lǐng)域，球形支座是一種廣泛應(yīng)用的支座形式。現(xiàn)有技術(shù)中，球形鋼支座采用滑移隔振技術(shù)，主要通過平面不銹鋼板和平面滑板的組合實現(xiàn)支座的水平滑移，通過球面滑板和中間球面板的組合實現(xiàn)球支座的轉(zhuǎn)動。當球形支座遭遇地震或者風振時，支座通過水平滑移來延長結(jié)構(gòu)的周期，從而減小結(jié)構(gòu)的加速度響應(yīng)，但支座的水平滑移在一定程度上會使結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)增大，影響結(jié)構(gòu)的安全性。現(xiàn)有技術(shù)中的耗能支座通常采用橡膠減振結(jié)構(gòu)、鉛擠壓阻尼器或軟鋼阻尼器的耗能能力較弱，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)具有較大的響應(yīng)，且橡膠減振結(jié)構(gòu)具有易老化的缺陷，阻尼器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，提高了使用成本。

因此，創(chuàng)造一種耗能球形支座，不僅耗能能力強，能夠較好地減小結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，而且結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，造價低，能夠保證結(jié)構(gòu)的剛度和安全性就具有十分重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

目的：為了現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明提供一種耗能球形支座，具有耗能能力強、結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、安裝方便、造價低的特點。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種耗能球形支座，其特征在于：包括可單向滑動的球形支座和設(shè)置于所述球形支座上的阻尼墻，所述球形支座包括下支座板，設(shè)置于所述下支座板上的中間主體，設(shè)置于所述中間主體上的上支座板，所述阻尼墻的底面固定于所述下支座板的頂面上，所述阻尼墻的上端與所述中間主體固定連接。

所述阻尼墻包括第一固定墻、與所述第一固定墻平行的第二固定墻和設(shè)置于所述第一固定墻與第二固定墻之間的滑動墻，所述中間主體的外周設(shè)置連接板，通過固定件穿過所述滑動墻的上端、連接板和中間主體實現(xiàn)所述滑動墻與中間主體的固定連接，所述第一固定墻和第二固定墻的底端與所述下支座板固定連接，第一固定墻和第二固定墻之間形成阻尼槽，所述阻尼槽中注有阻尼液，所述滑動墻可在所述阻尼槽中滑動。

所述上支座板的底面固定設(shè)置第一不銹鋼板，所述第一不銹鋼板的下方設(shè)置第一平面滑板，所述第一平面滑板的下方設(shè)置下端為凸面的中間球面板，所述中間球面板的下方設(shè)置與所述中間球面板的凸面配合的球面滑板，所述中間主體的頂面開設(shè)第一凹槽，所述球面滑板嵌入所述第一凹槽內(nèi)，所述中間球面板的頂面開設(shè)第二凹槽，所述第一平面滑板嵌入所述第二凹槽內(nèi)；

所述中間主體的底端具有底板，所述底板的底面開設(shè)第三凹槽，所述底板與所述阻尼墻相鄰的兩側(cè)面上分別開設(shè)第四凹槽，所述第四凹槽內(nèi)嵌入側(cè)壁滑板，所述第二固定墻下端的內(nèi)側(cè)固定設(shè)置側(cè)面擋板和側(cè)壁不銹鋼板，所述側(cè)面擋板位于所述底板的上方，所述側(cè)壁不銹鋼板設(shè)置于所述側(cè)面擋板的下方，并與所述側(cè)壁滑板一一對應(yīng)；

所述下支座板的頂面中心固定設(shè)置第二不銹鋼板，所述第二不銹鋼板的上方設(shè)置第二平面滑板，所述第二平面滑板嵌入所述第三凹槽內(nèi)。

所述中間主體的頂端具有若干個向外凸出的凸塊，所述上支座板的底面具有圓環(huán)，所述圓環(huán)的底端帶有若干向內(nèi)凸出的鉤狀部件，所述鉤狀部件與所述凸塊一一對應(yīng)并鉤住所述凸塊。

作為優(yōu)選方案，所述側(cè)面擋板通過固定件與所述第二固定墻固定連接。也可以其他方式的連接或者為一體結(jié)構(gòu)。

進一步地，所述第一固定墻和第二固定墻的底端與所述下支座板之間嚴格密封，并分別通過固定件與下支座板固定連接。

或者，所述第一固定墻和第二固定墻的底端分別與所述下支座板焊接連接。

所述第一平面滑板、第二平面滑板、球面滑板和側(cè)壁滑板的表面設(shè)置儲油槽，所述儲油槽內(nèi)存有潤滑劑。

所述滑動墻的兩側(cè)到所述第一固定墻和第二固定墻內(nèi)壁之間的距離為1-5mm，更優(yōu)選為2mm；所述阻尼液選自粘度為100萬號的硅油。

作為優(yōu)選方案，所述阻尼槽的兩端的下支座板開設(shè)阻尼液灌注孔。

有益效果：本發(fā)明提供的一種耗能球形支座，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：

1）本發(fā)明的耗能球形支座通過滑動墻與阻尼液相互摩擦產(chǎn)生阻尼力，消耗振動能量，阻尼墻與阻尼液的接觸面積大，阻尼系數(shù)較大，因此耗能能力強，具有優(yōu)異的減振能力，同時可實現(xiàn)球形支座的單向水平滑動，且具有一定的轉(zhuǎn)動功能，具有釋放扭轉(zhuǎn)的作用。

2）具有很強的抗拉能力且對溫度不敏感，能在較寬頻域范圍內(nèi)降低結(jié)構(gòu)響應(yīng)。

3）阻尼墻的結(jié)構(gòu)簡單，對密封性能的要求較低，因此不僅安裝方便且造價低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的耗能球形支座的結(jié)構(gòu)示意圖俯視圖；

圖2為圖1沿A-A方向的剖視圖主視圖；

圖3為圖1沿B-B方向的剖視圖主視圖；

圖4為本發(fā)明的耗能球形支座的中間主體的俯視圖；

圖5為本發(fā)明的耗能球形支座的上支座板的俯視圖；

圖6為圖2的C-C向俯視圖；

圖中：1-球形支座、2-阻尼墻、11-下支座板、12-中間主體、13-上支座板、14-連接板、15-第一不銹鋼板、16-第一平面滑板、17-中間球面板、18-球面滑板、19-第二不銹鋼板、110-第二平面滑板、111-儲油槽、112-支座固定孔、113-阻尼液灌注孔、21-第一固定墻、22-第二固定墻、23-滑動墻、24-側(cè)面擋板、25-側(cè)壁不銹鋼板、26-阻尼槽、27-密封材料、121-第一凹槽、122-底板、123-第三凹槽、124-第四凹槽、125-側(cè)壁滑板、126-凸塊、171-第二凹槽、131-圓環(huán)、132-鉤狀部件。

球形支座1：下支座板11、中間主體12、上支座板13；連接板14

阻尼墻2：第一固定墻21、第二固定墻22、滑動墻23。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作更進一步的說明。

如圖1至圖3所示，本發(fā)明的耗能球形支座，包括可單向滑動的球形支座1和設(shè)置于所述球形支座1上的阻尼墻2；所述球形支座1包括下支座板11，設(shè)置于所述下支座板11上的中間主體12，設(shè)置于所述中間主體12上的上支座板13，所述阻尼墻2的底面固定于所述下支座板11的頂面上，阻尼墻2的上端與所述中間主體12固定連接。

如圖1至圖3所示，所述阻尼墻2包括第一固定墻21，與所述第一固定墻21平行的第二固定墻22和設(shè)置于所述第一固定墻21和第二固定墻22之間的滑動墻23，所述中間主體12的外周設(shè)置有連接板14，通過固定件（例如：螺栓、螺母或螺釘）穿過所述滑動墻23的上端，所述連接板14和所述中間主體12實現(xiàn)滑動墻23與中間主體12的固定連接；所述第一固定墻21和第二固定墻22的底端與所述下支座板11固定連接，兩端分別相接，第一固定墻21和第二固定墻22之間形成阻尼槽26，所述阻尼槽26中注入阻尼液，所述滑動墻23可在所述阻尼槽26中滑動，通過滑動墻23與阻尼液摩擦耗能來實現(xiàn)本發(fā)明的耗能減振作用。通過固定件穿過所述滑動墻的上端、連接板和中間主體

如圖3所示，所述上支座板13的底面固定設(shè)置第一不銹鋼板15，所述第一不銹鋼板15的下方設(shè)置第一平面滑板16，所述第一平面滑板16的下方設(shè)置下端為凸面的中間球面板17，所述中間球面板17的下方設(shè)置與所述中間球面板17的凸面配合的球面滑板18，所述中間主體12的頂面開設(shè)有第一凹槽121，所述球面滑板18嵌入所述第一凹槽121內(nèi)，所述中間球面板17的頂面開設(shè)有第二凹槽171，所述第一平面滑板16嵌入所述第二凹槽171內(nèi)，從而實現(xiàn)本發(fā)明的水平滑移和轉(zhuǎn)動。

如圖1和圖3所示，所述中間主體12的底端連接有底板122，所述底板122的底面開設(shè)有第三凹槽123，所述底板122與所述阻尼墻2相鄰的兩側(cè)面上分別開設(shè)有第四凹槽124，所述第四凹槽124內(nèi)嵌入側(cè)壁滑板125，所述第二固定墻22下端的內(nèi)側(cè)固定設(shè)置側(cè)面擋板24和側(cè)壁不銹鋼板25，所述側(cè)面擋板24位于所述底板122的上方，以限制所述中間主體12在X方向的移動，所述側(cè)壁不銹鋼板25設(shè)置于所述側(cè)面擋板24的下方、第二固定墻22與底板122之間，并與所述側(cè)壁滑板125一一對應(yīng)；

如圖1至圖3所示，所述下支座板11的頂面中心固定設(shè)置第二不銹鋼板19，所述第二不銹鋼板19的上方設(shè)置第二平面滑板110，所述第二平面滑板110嵌入所述第三凹槽123內(nèi)。

如圖3至圖5所示，所述中間主體12的頂端具有四個向外凸出的凸塊126，所述上支座板13的底面具有圓環(huán)131，所述圓環(huán)131的底端帶有四個向內(nèi)凸出的鉤狀部件132，所述鉤狀部件132與所述凸塊126一一對應(yīng)，并鉤住所述凸塊126，通過所述凸塊126與鉤狀部件132的相互嵌合可以實現(xiàn)本發(fā)明的耗能球形支座的抗拉功能。

進一步地，所述凸塊126的下表面向上傾斜，所述鉤狀部件132的上表面向下傾斜。所述凸塊126為任意可與所述鉤狀部件132鉤住的形狀（例如：扇形）。

所述側(cè)面擋板24通過固定件（例如：螺栓、螺母或螺釘）與所述第二固定墻22固定連接在一起，也可直接焊接成一體。

如圖3所示，所述第一固定墻21和第二固定墻22的底端與所述下支座板11之間通過密封材料27（例如：鋁板）進行嚴格密封，并分別通過固定件（例如：螺栓、螺母或螺釘）與所述下支座板11固定連接，以防止阻尼液漏出。所述第一固定墻21和第二固定墻22的底端也可通過焊接分別與所述下支座板11固定連接。

所述第一平面滑板16、第二平面滑板110、球面滑板18和側(cè)壁滑板125的表面設(shè)置儲油槽111，所述儲油槽111內(nèi)存有潤滑劑（例如，5201-2硅脂潤滑油），有助于實現(xiàn)球型支座的平動和滑動。

所述滑動墻23的兩側(cè)到所述第一固定墻21和第二固定墻22內(nèi)壁之間的距離為1-5mm，優(yōu)選為2mm，所述阻尼液優(yōu)選粘度為100萬號的硅油；所述滑動墻23與第一固定墻21和第二固定墻22的距離以及阻尼液的粘度直接決定了所述支座的阻尼系數(shù)，進而決定了所述支座的耗能性能。

進一步地，所述第一平面滑板16、第二平面滑板110、球面滑板18和側(cè)壁滑板125采用高分子滑動材料（例如：改性超高分子聚乙烯板、聚四氟乙烯板）。

進一步地，所述阻尼墻2的高度為300-800mm，具體高度可根據(jù)實際應(yīng)用確定。

進一步地，所述密封材料27的厚度優(yōu)選為1mm，其它部分的材料均為鋼材。

如圖1、圖3和圖6所示，所述阻尼槽26的兩端的下支座板11開設(shè)阻尼液灌注孔113，所述阻尼液通過壓力灌注從所述阻尼液灌注孔113進入所述阻尼槽26中。

進一步地，所述下支座板11上開設(shè)支座固定孔112。

進一步地，所述耗能球形支座安裝好后，在所述阻尼槽26的頂部設(shè)置防塵罩（圖中未示出），以防止灰塵及雜物進入阻尼槽而影響耗能球形支座的使用性能。

基于上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的耗能球形支座Y方向的水平位移為±60mm，其轉(zhuǎn)角可達到0.06rad，實際水平位移和轉(zhuǎn)角可依據(jù)實際設(shè)計需求而變化。

阻尼墻，特別是粘滯阻尼墻作為一種速度型阻尼元件，其耗能能力在大震或者強風時一般都強于軟鋼阻尼器等位移型阻尼元件，進而減小上部結(jié)構(gòu)的響應(yīng)和損傷，其等效阻尼比或者附加阻尼比一般可以通過實驗來測定。本發(fā)明的耗能球形支座根據(jù)實際設(shè)計需要，其等效阻尼比最大可達35%。

本發(fā)明的耗能球形支座，當被施加外部刺激（如地震，風振）時，球形支座在外部激勵下發(fā)生Y方向的滑動，帶動滑動墻在充滿阻尼液的阻尼槽中沿著阻尼墻長度方向（Y方向）往復(fù)滑動，滑動墻與阻尼液之間相互摩擦，產(chǎn)生耗能，從而實現(xiàn)耗能球形支座的減振作用，X方向因側(cè)面擋板的作用而限制滑動，使得結(jié)構(gòu)在動力荷載作用下，不僅能在時域上減小結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)幅值，而且在較寬頻域范圍內(nèi)效果也很好。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。