[發(fā)明專利]一種SMA自復(fù)位隔震支座

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011569701.9
• 申請(qǐng)日: 2020-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN112696076B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱燦星;吳誠(chéng)靜;姜天緣;杜修力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E04H9/02
• 分類號(hào): E04H9/02;E04B1/98;E01D19/04
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了一種SMA自復(fù)位隔震支座，包括上連接板、下連接板，疊層橡膠、連接件、狗骨形SMA棒和帶連接塊的鋼鏈以及吊環(huán)螺母，上連接板和下連接板上有螺栓孔，疊層橡膠置于上連接板和下連接板中間位置，與上連接板和下連接板采用螺栓連接，連接件通過螺栓和下連接板相連接，置下連接板，狗骨形SMA棒通過螺紋與下連接板上的連接件相連，另一端與帶連接塊的鋼鏈相連，鋼鏈另一端與上連接板的吊環(huán)螺母相連，支座的兩側(cè)布置有SMA棒和鋼鏈，但不限于兩側(cè)布置，每一側(cè)有兩根SMA棒和鋼鏈組合體，整體上SMA棒和鋼鏈組合體上呈現(xiàn)X交叉型分布。本發(fā)明可以改善結(jié)構(gòu)的隔震效果，減少震后的損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土木工程防震減災(zāi)領(lǐng)域，是一種應(yīng)用于結(jié)構(gòu)和橋梁工程領(lǐng)域中的隔震構(gòu)件，基于SMA棒具有良好的耗能能力和自復(fù)位性能。

背景技術(shù)

地震是人類從古至今面臨的難題，它的到來不僅伴隨著巨大財(cái)產(chǎn)損失，還給人們帶來嚴(yán)重生命危險(xiǎn)。隨著地震工程的發(fā)展，對(duì)于建筑的保護(hù)，人們已經(jīng)從傳統(tǒng)的硬抗發(fā)展到現(xiàn)在的減震隔震技術(shù)。其中，減震體系由于隔震層剛度的減小，增大結(jié)構(gòu)的自振周期，從小減小上部結(jié)構(gòu)的位移和加速度響應(yīng)，對(duì)于結(jié)構(gòu)主體和附屬結(jié)構(gòu)都能起到很好的保護(hù)作用。在大震下，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)只能依靠自身塑性變形來耗散能力；隔震支座使得上部結(jié)構(gòu)保持彈性狀態(tài)，發(fā)生“剛體平動(dòng)”。

地震后，依靠構(gòu)件承載能力和塑性變形能力來耗能的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生較大的殘余變形，而較大殘余變形的存在會(huì)嚴(yán)重?fù)p害結(jié)構(gòu)整體抵抗余震的能力，并使建筑失去使用功能。對(duì)于建筑的震后可恢復(fù)性，也就是韌性，近年來成為一個(gè)熱點(diǎn)話題。傳統(tǒng)的橡膠支座雖然能耗散部分地震能力且提供一些自復(fù)位能力，但橡膠易老化而影響耐久性，且其在大震下可能因過大水平變形而難以復(fù)位。

為了解決這種問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者研發(fā)了一些SMA自復(fù)位支座。形狀記憶合金(SMA)是一種具有形狀記憶效應(yīng)和超彈性的新型智能材料。普通金屬的彈性應(yīng)變約0.2％，而SMA允許發(fā)生更大的應(yīng)變，通常超彈性極限應(yīng)變可以達(dá)到6％-8％，可恢復(fù)極限應(yīng)變可達(dá)到10％，是普通金屬的50倍；SMA產(chǎn)生大應(yīng)變卸載后幾乎沒有殘余變形，并形成飽滿的滯回曲線。SMA相變完成后，繼續(xù)加載會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力硬化現(xiàn)象，彈模極大増加，利用這種性能提高結(jié)構(gòu)在大變形下的復(fù)位能力。如果將SMA棒作為阻尼器，合理布置到疊層橡膠支座上形成SMA橡膠支座，可以發(fā)揮兩種材料各自的特性，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)周期、吸收輸入能量，避免支座出現(xiàn)滑移或產(chǎn)生過大殘余位移，從而大大降低震后損失。現(xiàn)有的SMA自復(fù)位支座多采用SMA絲和SMA絞線。SMA絲在轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的轉(zhuǎn)角使其與支座轉(zhuǎn)向裝置發(fā)生摩擦和擠壓，容易造成SMA絲材的損傷；SMA絞線則存在制作工藝復(fù)雜的情況。使用帶螺紋的SMA棒與隔震支座連接，不僅制作工藝更簡(jiǎn)便，其性能也比SMA絲更穩(wěn)定。除此之外，本發(fā)明小震時(shí)僅橡膠支座進(jìn)入工作，保證了小震時(shí)剛度足夠小，避免普通SMA隔震支座小震下剛度較大，對(duì)構(gòu)件保護(hù)作用不佳的情況；大震下，SMA棒進(jìn)入工作，增加隔震層剛度，避免隔震層出現(xiàn)過大的水平變形。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有隔震支座存在較大殘余變形，自復(fù)位能力差，小震下對(duì)加速度敏感和速度敏感型的構(gòu)件保護(hù)效果不佳或大震下隔震層水平變形過大的問題，本發(fā)明提出一種SMA自復(fù)位隔震支座，用以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抵御地震的能力，減少震后的損失。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種自復(fù)位隔震支座，包括：上連接板、下連接板、疊層橡膠、連接塊、吊環(huán)螺母、狗骨形SMA棒和帶連接塊的鋼鏈，所述的上連接板和下連接板上有螺栓孔，上連接板中的螺栓孔用于與上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，下連接板的螺栓孔與結(jié)構(gòu)下部基礎(chǔ)或下部結(jié)構(gòu)相連接，所述的疊層橡膠置于上連接板和下連接板中間位置，與上連接板和下連接板采用螺栓連接，所述的連接件通過螺栓與下連接板相連接，置于下連接板，所述吊環(huán)螺母位于上聯(lián)板，狗骨形SMA棒與連接件通過螺紋連接，SMA棒與帶連接塊的鋼鏈也是通過螺紋連接，鋼鏈則通過吊環(huán)螺母與上聯(lián)板相連。