一种穿插式形状记忆合金绞线抗拉与耗能隔震支座.pdf

本发明公开了一种穿插式形状记忆合金绞线抗拉与耗能隔震支座，包括支座主体、上连接板、下连接板、光滑拉环、形状记忆合金绞线。光滑拉环焊接于上下连接板，每个连接板上共设置八个光滑拉环，形状记忆合金绞线穿插过上下光滑拉环，呈连串的V形或倒V形，若干此绞线布置在支座主体的四周。上述抗拉与耗能隔震支座在支座主体受拉时可由绞线承受竖向拉力，减小支座主体在过大拉力作用下的损害，另外该抗拉耗能支座也能在支座主体发生水平剪切时由形状记忆合金绞线伸缩变形来耗散地震能量，也可限制支座出现过大的水平剪切变形，适用于高跨比较大、支座容易出现拉应力的建筑结构。

1.  一种穿插式形状记忆合金绞线抗拉与耗能隔震支座，其特征在 于：包括支座主体(1)、上连接板(2)、下连接板(3)、光滑拉环(4)、形 状记忆合金绞线(5)，光滑拉环(4)焊接于上下连接板，形状记忆合金 绞线(5)穿插过上下光滑拉环(4)，呈V形或倒V形，且具有一定的预 紧力，若干此形状记忆合金绞线(5)布置在支座主体的四周。

2.  根据权利要求1所述的一种穿插式形状记忆合金绞线抗拉与耗 能隔震支座，其特征在于：所述的形状记忆合金绞线(5)穿插过上下光 滑拉环(4)，形成连串的V形或倒V形，在支座主体(1)受拉时形状记 忆合金绞线(5)可承受一定的竖向拉力，并且形状记忆合金绞线(5)在 弹性范围内可恢复至原长；在支座主体(1)发生水平剪切时由形状记 忆合金绞线(5)伸缩变形来耗散地震能量，也可限制支座主体(1)出现 过大的水平剪切变形。

3.  根据权利要求1所述的一种穿插式形状记忆合金绞线抗拉与耗 能隔震支座，其特征在于：所述的支座主体(1)为橡胶隔震支座、铅芯 橡胶隔震支座或其他类型的隔震支座。

4.  根据权利要求1所述的一种穿插式形状记忆合金绞线抗拉与耗 能隔震支座，其特征在于：所述的光滑拉环可由滑轮或其他滚动机构 代替。

5.  根据权利要求1所述的一种穿插式形状记忆合金绞线抗拉与耗 能隔震支座，其特征在于：所述的形状记忆合金绞线(5)可由具有弹性 变形材质的绞线替代。

一种穿插式形状记忆合金绞线抗拉与耗能隔震支座
技术领域
本发明涉及一种穿插式形状记忆合金绞线抗拉与耗能隔震支座， 该支座适用于高宽比较大的建筑或在多维地震作用下容易使支座出 现拉应力的建筑结构，属于房屋建筑隔震领域。
背景技术
橡胶支座隔震技术是目前比较成熟的隔震技术。但由于支座内部 橡胶和钢板之间为粘合连接，当高层建筑受竖向地震作用时，或支座 发生大水平剪切位移时，或建筑高宽比较大时，支座易受拉，而橡胶 支座受拉易发生橡胶层与钢板的撕裂破坏，进而影响支座的水平隔震 性能，或直接导致建筑发生倾覆破坏。
根据国家标准GB50011-2010《建筑抗震设计规范》的要求，橡 胶隔震支座在罕遇地震的水平和竖向地震同时作用下，拉应力不应大 于1MPa。但在强烈地震或罕遇地震作用下，中、高层建筑的橡胶隔 震支座可能要承受高于限制的拉应力，由于橡胶隔震支座的抗拉能力 有限，因此其应用范围受到限制。为了提高橡胶隔震支座的抗拉能力， 国内外学者进行了各种研究，日本学者开发了直线式滑动支座，它有 两个正交方向的轨道构成，可以沿着轨道交叉往复滑动，因而可以隔 离任意方向的震动，同时具有很大的竖向抗压能力和抗拔能力，但该 支座尺寸巨大，同时对轨道的摩擦要求高，生产成本高昂。中国学者 提出了内部有预应力钢绞线的预应力橡胶隔震支座，在隔震支座周围 布置适量竖向钢筋的构造措施，这种抗拉措施在支座发生大变形时预 应力绞线和钢筋将产生不可恢复变形，将不利于支座的水平隔震。
总之，现有抗拉技术存在构造复杂，安装成本高，抗拉装置影响 支座的水平刚度，并且增加支座的阻尼，影响支座的隔震性能的问题。 因此，橡胶隔震支座抗拉不足成为高层建筑隔震领域亟待解决的问 题。
随着科学技术的发展进步，大量新型智能材料被应用到土木工程 中，成为土木工程研究的新领域。形状记忆合金材料就是其中一种， 其发展迅速，现在已应用在工程隔震减震等多个领域。形状记忆合金 具有超弹性特性、形状记忆特性和高阻尼特性，通过合理布置能够实 现隔震支座抗拉性能和隔震耗能能力的提高。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种穿插式形状记忆合金绞线抗拉 与耗能隔震支座，通过在上下连接板上设置光滑拉环，并将形状记忆 合金绞线穿插过上下拉环，使绞线呈连串的V形或倒V形。适用于 高宽比较大的建筑或在多维地震作用下容易使支座出现拉应力的建 筑结构。该抗拉与耗能支座能减小地震竖向作用、风荷载作用以及大 水平变形对支座主体的损害。
本发明采用的技术方案如下：
一种穿插式形状记忆合金绞线抗拉与耗能隔震支座，其特征在 于：包括支座主体、上连接板、下连接板、光滑拉环、形状记忆合金 绞线，光滑拉环焊接于上下连接板，形状记忆合金绞线穿插过上下光 滑拉环，呈连串的V形或倒V形，且具有一定的预紧力，若干此形 状记忆合金绞线布置在支座主体的四周。
所述的形状记忆合金绞线穿插过上下光滑拉环，形成V形或倒V 形，在支座主体受拉时形状记忆合金绞线可承受一定的竖向拉力，并 且形状记忆合金绞线在弹性范围内可恢复至原长；在支座主体发生水 平剪切时由形状记忆合金绞线伸缩变形来耗散地震能量，也可限制支 座主体出现过大的水平剪切变形。
所述的支座主体为橡胶隔震支座、铅芯橡胶隔震支座或其他类型 的隔震支座。
所述的光滑拉环可由滑轮或其他滚动机构代替。
所述的形状记忆合金绞线可由具有弹性变形材质的绞线替代。
本发明可产生如下有益效果：
在支座主体受拉时由形状记忆合金绞线为支座提供拉力；当支座 主体发生剪切位移时形状记忆合金绞线将发生较大变形，可为支座主 体提供拉力，并且绞线伸缩变形可耗散地震能量；当支座发生水平大 变形时形状记忆合金绞线还可以限制支座发生更大变形，可有效的提 高建筑的抗拉拔抗倾覆能力。
附图说明
图1为穿插式形状记忆合金抗拉与耗能隔震支座侧视图；
图2为穿插式形状记忆合金抗拉与耗能隔震支座A-A剖面图；
图3为实施例尺寸示意图；
图4为绞线正V布置方式示意图；
图5为绞线倒V布置方式示意图。
图中：1、支座主体，2、上连接板，3、下连接板，4、光滑拉环， 5、形状记忆合金绞线。
具体实施方式
实施例
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1-5所示，一种穿插式形状记忆合金绞线抗拉与耗能隔震支 座，该装置由支座主体1、上连接板2、下连接板3、光滑拉环4、形 状记忆合金绞线5构成。光滑拉环焊接于上下连接板，相邻光滑拉环 之间的距离为250mm，上下连接板上个焊接八个此光滑拉环。两根 形状记忆合金绞线分别穿插过上下光滑拉环，呈连串的V形或倒V 形，绞线穿插布置示意图见图4和图5。支座主体采用橡胶隔震支座， 该支座直径D为300mm，高140mm，横截面面积为70683.75mm²， 上下封板厚度为20mm。上下连接板横截面为边长700mm的正方形， 厚度20mm。绞线采用镍钛合金制成的形状记忆合金绞线。
若绞线采用直径11.4mm形状记忆合金绞线，该绞线的屈服强度 达600MPa，极限抗拉强度达1000MPa，其延伸率可达25％～60％， 可恢复伸长率达8％，绞线屈服时所能承受的拉力约为61KN，极限 抗拉能力约为102KN。在支座主体周围穿插布置两根连串的V形和 倒V形绞线。当支座发生剪切变形达300％时，绞线将处于屈服阶段， 两根绞线能为支座主体提供的拉力约为320KN，支座主体将额外增 加约4.5MPa的抗拉能力。由于形状记忆合金绞线可恢复伸长率可达 8％，同时具有高阻尼的特性，因此在地震作用下，通过绞线不断的 伸缩变形能够耗散地震能量。
上述实施例的抗拉与耗能隔震支座，可承受较大的拉应力，减少 拉应力对支座主体的损害；当支座主体水平剪切位移过大时，绞线能 为支座主体提供一定的水平恢复力，耗散地震能量，限制支座出现水 平过大变形，提高建筑的抗拉拔抗倾覆能力。