【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于结构工程，具体涉及一种自复位摩擦隔震支座。
技术介绍
1、抗震设计是在地震中保护人们的生命财产安全、保持结构完整性和安全性的重要途径。近年来，世界各地发生的多次强震都表明，传统的“抗”震设计思路可保证结构在设防地震水准下不倒塌，但是大量的工程在震后成为“站立的废墟”，修复或重建仍造成了极大的经济损失。
2、在此背景下，自复位技术作为一种新兴的提升工程结构抗震韧性的技术受到广泛关注。自复位技术不仅避免了结构出现塑性损伤，仅在接缝处或指定部件内部产生几何非线性行为，具有更大的变形能力；且与自复位装置和耗能装置相结合，具有良好的自复位能力和耗能能力。但是，目前自复位结构仍存在一些问题。比如：自复位结构构件之间的约束需要被放松，才可实现摇摆自复位机制，因此自复位结构非线性刚度比传统抗震结构小；自复位结构构件之间的节点或拼缝一般通过预应力筋和耗能元件连接，拼接构造较为复杂，施工质量控制难度较大，自复位技术的经济性和实用性大大降低；自复位结构预应力筋失效会导致严重的后果等。这些问题都在一定程度上限制了自复位技术的发展和应用。
3、工程结构隔震技术是指通过一些隔震支座装置将工程结构与地面隔开，通过隔震层的变形消耗和缓冲地震时地面的振动，以保护上部结构免于地震破坏的一种抗震手段。但是，目前各种隔震技术还难以实现震后自动复位，这为震后修复工作带来困难。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术公开了一种自复位摩擦隔震支座，融合了自复位技术与摩擦隔震技术，可显
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种自复位摩擦隔震支座，包括：支承板a；支承板b；可移动端板；形状记忆合金（sma）螺杆；摩擦芯柱。所述sma螺杆为形状记忆合金材料，拉伸变形后具有良好的自复位能力；其他部件的材料均为具有较高承载力的钢材等工程结构用材料。
4、所述支承板a和支承板b分别为自复位摩擦隔震支座的上部和下部锚固承载端，具有相同的形状；当结构受到双向（x方向和y方向）水平地震荷载时，支承板a和支承板b会产生双向水平相对运动。
5、所述支承板a和支承板b均为平直钢板一侧面焊接2个耳板滑轨，所述耳板滑轨为横截面为直角梯形的棱柱体，耳板滑轨的小底面焊接于平直钢板上；耳板滑轨内侧相对面的棱柱体斜侧面为耳板滑轨斜坡面；上下两组耳板滑轨水平方向垂直设置，2个耳板滑轨所夹区域的平直钢板表面为支承板摩擦面；耳板滑轨沿棱柱体长度方向的内部通长设置sma螺杆导孔。
6、所述可移动端板为棱柱体，设置了与sma螺杆匹配的螺栓孔；每个支承板a和支承板b的耳板滑轨两端均布置可移动端板，可移动端板的螺栓孔与耳板滑轨的sma螺杆导孔相对应，sma螺杆贯穿每个sma螺杆导孔并施加设计预应力，sma螺杆两端锚固于可移动端板。
7、所述摩擦芯柱主要分为三大部分：上部摩擦块、中间连接块和下部摩擦块，三部分为铸造或焊接一体；中间连接块为棱柱体；上部摩擦块和下部摩擦块具有相同形状的六面体，该六面体含有一对平行底面、一对平行侧面和一对斜侧面；上部摩擦块和下部摩擦块的一对斜侧面为芯柱斜坡面，具有相同倾角并相对布置，且芯柱斜坡面与耳板滑轨的耳板滑轨斜坡面也相同；上部摩擦块和下部摩擦块的一对平行底面面积不同，大底面为芯柱摩擦面，小底面分别与中间连接块相连；上部摩擦块和下部摩擦块水平布置方向相互垂直，即上部摩擦块的一对平行侧面和下部摩擦块的一对平行侧面呈90度夹角。
8、所述自复位摩擦隔震支座，从上到下依次布置支承板a、摩擦芯柱和支承板b；支承板a和支承板b的耳板滑轨均位于自复位摩擦隔震支座的内侧且两者棱柱体长度布置方向呈90度夹角；支承板a和支承板b的每个耳板滑轨的耳板滑轨斜坡面均与芯柱斜坡面紧密贴合；摩擦芯柱的芯柱摩擦面均与支承板摩擦面紧密贴合；因此耳板滑轨斜坡面和支承板摩擦面可分别约束上部摩擦块和下部摩擦块的竖向（z方向）位移，因此该自复位摩擦隔震支座具有竖向抗压和抗拔能力，可承受重力或竖向地震等竖向荷载。
9、所述自复位摩擦隔震支座，在水平地震或风发生时产生双向水平荷载（通常会叠加竖向荷载），引起支承板a和支承板b产生双向水平相对运动，此时支承板a和支承板b的耳板滑轨斜坡面分别使上部和下部的摩擦芯柱仅可分别产生沿sma螺杆导孔方向的单向水平相对位移；该单向水平相对位移引起芯柱摩擦面分别与对应支承板摩擦面在竖向压力荷载作用下产生单向摩擦力并耗能；同时，摩擦芯柱的单向水平相对位移带动一侧的可移动端板运动，从而拉伸sma螺杆，sma螺杆施加了设计预应力，该设计预应力不仅可以为自复位摩擦隔震支座提供一部分初始承载力，且在水平荷载去除后可带动摩擦芯柱恢复到初始位置，从而实现自复位摩擦隔震支座良好的水平自复位能力。
10、所述自复位摩擦隔震支座，承载力由芯柱摩擦面分别与对应支承板摩擦面的摩擦力和sma螺杆拉力两部分组成，摩擦力提供耗能能力，sma螺杆拉力提供复位能力。特别地，芯柱摩擦面与支承板摩擦面的摩擦系数，可根据抗震需要设计为常摩擦系数或变摩擦系数，随位移变化具有不同的摩擦耗能能力。可见，自复位摩擦隔震支座在结构设计上更为先进，结合了自复位技术和摩擦隔震技术的优势，可实现工程结构在承载能力、耗能能力和复位能力等多方面的多目标协同减震控制需求。
11、本专利技术的有益效果为：
12、1. 自复位技术与摩擦隔震技术结合，可实现各类结构对承载能力、耗能能力和复位能力等多目标协同减震控制需求；特别地，当摩擦面具有变摩擦系数时，具有位移强相关的耗能能力，在较大位移时具有更大的耗能，对工程结构抵御大震和超大震十分有利。
13、2. 融合的自复位技术可以显著降低结构的残余位移，提升结构在震后自动快速复位能力，有效节约工程结构的全寿命周期成本。
14、3. 装置原理简单，易于实现标准化生产和应用，具有较好的经济性；装置构造简单，运维阶段易于维护和更换。
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1.一种自复位摩擦隔震支座，特征在于，包括支承板A（1）；支承板B（2）；可移动端板（3）；SMA螺杆（4）；摩擦芯柱（5），所述支承板A（1）和支承板B（2）均为平直钢板一侧面焊接2个平行相对布置的耳板滑轨（6），所述摩擦芯柱（5）通过可移动端板（3）与SMA螺杆（4）被固定在两组耳板滑轨（6）内。
2.根据权利要求1所述的自复位摩擦隔震支座，其特征在于，所述支承板A（1）和支承板B（2）分别为自复位摩擦隔震支座的上部和下部锚固承载端，具有相同的形状；当结构受到x方向和y方向的水平地震荷载时，支承板A（1）和支承板B（2）会产生双向水平相对运动。
3.根据权利要求1所述的自复位摩擦隔震支座，其特征在于，所述SMA螺杆（4） 为形状记忆合金材料。
4.根据权利要求1所述的自复位摩擦隔震支座，其特征在于，所述耳板滑轨（6）为横截面为直角梯形的棱柱体，耳板滑轨（6）的小底面焊接于平直钢板上；耳板滑轨（6）内侧相对面的棱柱体斜侧面为耳板滑轨斜坡面（8）；上下两组耳板滑轨（6）水平方向垂直设置，2个耳板滑轨（6）所夹区域的平直钢板表面为支承板摩擦面（1
5.根据权利要求4所述的自复位摩擦隔震支座，其特征在于，所述可移动端板（3）为矩形柱，设置了与SMA螺杆（4）匹配的螺栓孔；每个支承板A（1）和支承板B（2）的耳板滑轨（6）两端均布置可移动端板（3），可移动端板（3）的螺栓孔与耳板滑轨（6）的SMA螺杆导孔（9 ）相对应，SMA螺杆（4）贯穿每个SMA螺杆导孔（9）并施加设计预应力，SMA螺杆（4）两端锚固于可移动端板（3）。
6.根据权利要求5所述的自复位摩擦隔震支座，其特征在于，所述摩擦芯柱（5）分为三大部分：上部摩擦块、中间连接块和下部摩擦块，三部分为铸造或焊接一体；中间连接块为矩形柱；上部摩擦块和下部摩擦块具有相同形状的六面体，该六面体含有一对平行底面、一对平行侧面和一对斜侧面；上部摩擦块和下部摩擦块的一对斜侧面为芯柱斜坡面（7），具有相同倾角并相对布置，且芯柱斜坡面（7）与耳板滑轨（6）的耳板滑轨斜坡面（8）也相同；上部摩擦块和下部摩擦块的一对平行底面面积不同，大底面为芯柱摩擦面（10），小底面分别与中间连接块相连；上部摩擦块和下部摩擦块水平布置方向相互垂直，即上部摩擦块的一对平行侧面和下部摩擦块的一对平行侧面呈90°夹角。
7.根据权利要求6所述的自复位摩擦隔震支座，其特征在于，所述自复位摩擦隔震支座从上到下依次布置支承板A（1）、摩擦芯柱（5）和支承板B（2）；支承板A（1）和支承板B（2）的耳板滑轨（6）均位于自复位摩擦隔震支座的内侧且两者棱柱体长度布置方向呈90度夹角；支承板A（1）和支承板B（2）的每个耳板滑轨（6）的耳板滑轨斜坡面（8）均与芯柱斜坡面（7）紧密贴合；摩擦芯柱（5）的芯柱摩擦面（10）均与支承板摩擦面（11）紧密贴合；因此耳板滑轨斜坡面（8）和支承板摩擦面（11）可分别约束上部摩擦块和下部摩擦块的竖向z方向位移。
8.根据权利要求6所述的自复位摩擦隔震支座，其特征在于，其工作原理是：
9.根据权利要求1所述的自复位摩擦隔震支座，其特征在于，所述芯柱摩擦面（10）、支承板摩擦面（11）、耳板滑轨斜坡面（8）沿SMA螺杆（4）方向可更改为圆弧面，形成摩擦摆式的自复位摩擦隔震支座，具有更强的复位能力。
...【技术特征摘要】
1.一种自复位摩擦隔震支座，特征在于，包括支承板a（1）；支承板b（2）；可移动端板（3）；sma螺杆（4）；摩擦芯柱（5），所述支承板a（1）和支承板b（2）均为平直钢板一侧面焊接2个平行相对布置的耳板滑轨（6），所述摩擦芯柱（5）通过可移动端板（3）与sma螺杆（4）被固定在两组耳板滑轨（6）内。
2.根据权利要求1所述的自复位摩擦隔震支座，其特征在于，所述支承板a（1）和支承板b（2）分别为自复位摩擦隔震支座的上部和下部锚固承载端，具有相同的形状；当结构受到x方向和y方向的水平地震荷载时，支承板a（1）和支承板b（2）会产生双向水平相对运动。
3.根据权利要求1所述的自复位摩擦隔震支座，其特征在于，所述sma螺杆（4） 为形状记忆合金材料。
4.根据权利要求1所述的自复位摩擦隔震支座，其特征在于，所述耳板滑轨（6）为横截面为直角梯形的棱柱体，耳板滑轨（6）的小底面焊接于平直钢板上；耳板滑轨（6）内侧相对面的棱柱体斜侧面为耳板滑轨斜坡面（8）；上下两组耳板滑轨（6）水平方向垂直设置，2个耳板滑轨（6）所夹区域的平直钢板表面为支承板摩擦面（11）；耳板滑轨（6）沿棱柱体长度方向的内部通长设置sma螺杆导孔（9）。
5.根据权利要求4所述的自复位摩擦隔震支座，其特征在于，所述可移动端板（3）为矩形柱，设置了与sma螺杆（4）匹配的螺栓孔；每个支承板a（1）和支承板b（2）的耳板滑轨（6）两端均布置可移动端板（3），可移动端板（3）的螺栓孔与耳板滑轨（6）的sma螺杆导孔（9 ）相对应，sma螺杆（4）贯穿每个sma螺杆导孔（9）并施加设计预应力，sma螺杆（4）两端锚固于可移动端板（3）。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：徐刚，郭彤，李爱群，智国梁，张恒源，汪诗园，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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