本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)抗震，具體涉及一種雙向u形板耗能復(fù)位減震支座。

背景技術(shù)：

1、我國地處環(huán)太平洋地震帶與喜馬拉雅地震帶的交匯部位，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地震斷裂帶極為發(fā)育。這一特殊的地理位置使得我國地震活動呈現(xiàn)出震源淺、強度大、頻率高、分布廣的特點。歷史上，我國多次遭受強烈地震的侵襲，造成了巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，減少地震對建筑物的破壞，成為土木工程領(lǐng)域亟待解決的重要課題。

2、傳統(tǒng)的抗震設(shè)計主要通過增強結(jié)構(gòu)自身的強度和剛度來抵御地震作用，但這種方法在強震作用下往往難以避免結(jié)構(gòu)損傷，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌。近年來，隨著減隔震技術(shù)的不斷發(fā)展，減隔震支座作為一種有效的抗震措施，在工程中得到了廣泛應(yīng)用。減隔震支座通過在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置柔性連接，能夠有效地隔離地震能量向上部結(jié)構(gòu)的傳遞，從而減少結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)和損傷。然而，強震作用下，傳統(tǒng)的減隔震支座仍存在一些問題，如位移超限、殘余位移過大等，這些問題嚴(yán)重影響了震后結(jié)構(gòu)的正常使用功能。

3、傳統(tǒng)減隔震支座包括滑板式橡膠支座、鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座、鋼阻尼器和粘滯型阻尼器等，傳統(tǒng)減隔震支座往往難以兼顧耗能、變形與復(fù)位能力；滑板式橡膠支座是一種常見的活動支座，其工作原理是通過滑板與支座底板之間的滑動摩擦來耗散地震能量，然而，這種支座在強震作用下往往耗能較低，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的位移，當(dāng)位移超過支座的允許范圍時，可能會引發(fā)上部結(jié)構(gòu)發(fā)生墜落破壞，造成嚴(yán)重的后果，此外，滑板式橡膠支座在震后難以復(fù)位，影響了結(jié)構(gòu)震后的使用功能；鉛芯橡膠支座和高阻尼橡膠支座是兩種常見的耗能型支座，鉛芯橡膠支座通過在橡膠支座中加入鉛芯來提高支座的耗能能力，而高阻尼橡膠支座則是通過改進(jìn)橡膠材料的配方來提高其阻尼性能，這兩種支座在地震作用下能夠有效地耗散地震能量，減少結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，然而，它們的屈后剛度較低，難以對強震引發(fā)的沖擊位移進(jìn)行有效控制，此外，這兩種支座在震后同樣缺乏自復(fù)位能力，需要額外的復(fù)位措施來恢復(fù)結(jié)構(gòu)的原始位置；鋼阻尼器是另一種常見的耗能裝置，如三角板鋼阻尼器、x型鋼阻尼器等，這些阻尼器通過鋼板的塑性變形來耗散地震能量，具有良好的耗能能力，然而，它們同樣缺乏自復(fù)位能力，在震后需要額外的復(fù)位措施，此外，鋼阻尼器對安裝部位的豎向空間要求較高，給工程應(yīng)用帶來了一定的困難；粘滯型阻尼器通過流體在阻尼器中的流動來耗散地震能量，具有良好的耗能能力，然而，這種阻尼器的限位能力較弱，在強震作用下難以有效地控制結(jié)構(gòu)的位移，此外，粘滯型阻尼器在震后也難以復(fù)位，影響了結(jié)構(gòu)震后的使用功能。

4、鑒于傳統(tǒng)減隔震支座的局限性，近年來，兼具耗能、限位與復(fù)位功能的新型減震裝置開始受到學(xué)者的重視。這些新型裝置通過改進(jìn)材料和結(jié)構(gòu)形式，實現(xiàn)了高耗能、大變形與強復(fù)位功能的有機(jī)結(jié)合。

5、新型減震裝置包括形狀記憶合金減震裝置等，具有如下局限性：形狀記憶合金是一種具有特殊力學(xué)性能的材料，它在一定溫度范圍內(nèi)能夠恢復(fù)其原始形狀，基于這一特性，形狀記憶合金被應(yīng)用于減震裝置中，通過其變形和恢復(fù)過程來耗散地震能量并實現(xiàn)復(fù)位功能，然而，形狀記憶合金的力學(xué)性能對環(huán)境溫度敏感，且耗能能力一般，此外，其價格高昂，目前難以大量應(yīng)用于實際工程中；除了形狀記憶合金減震裝置外，還有學(xué)者研究了其他類型的新型減震裝置，如磁流變阻尼器、壓電智能阻尼器等，這些裝置通過不同的工作原理來實現(xiàn)耗能、限位與復(fù)位功能，然而，它們同樣存在一些局限性，如成本較高、技術(shù)成熟度不足等，限制了其在工程中的廣泛應(yīng)用。

6、針對傳統(tǒng)減隔震支座和現(xiàn)有新型減震裝置的局限性，本發(fā)明提出了一種雙向u形板耗能復(fù)位減震支座。該支座集高耗能、大變形、強復(fù)位功能于一體，且對支座豎向空間要求低，能夠同時在縱、橫向發(fā)揮耗能、限位與復(fù)位作用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種雙向u形板耗能復(fù)位減震支座，該雙向u形板耗能復(fù)位減震支座將豎向支撐、耗能、復(fù)位功能集于一體，且對豎向安裝空間要求低，避免了分別布置支撐體系、耗能體系、復(fù)位體系的復(fù)雜性；采用價格低廉的材料實現(xiàn)耗能與復(fù)位功能，具有良好的經(jīng)濟(jì)性與市場前景。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種雙向u形板耗能復(fù)位減震支座，包括支撐部、耗能部和復(fù)位部，支撐部包括支座底板、橡膠板、鋼墊板和支座頂板，在支座底板的中心位置固定設(shè)置有橡膠板，在橡膠板的頂部固定連接有鋼墊板，支座頂板可水平方向滑動地設(shè)置在鋼墊板上；所述耗能部包括設(shè)置在支座底板和支座頂板之間的左側(cè)、右側(cè)、前側(cè)和后側(cè)四個u形板，u形板的封閉端朝外，u形板的底部開口端與支座底板固定連接，u形板的頂部開口端可滑動地連接在支座頂板上，左側(cè)和右側(cè)的u形板的頂部開口端的滑動方向為前后方向，前側(cè)和后側(cè)的u形板的頂部開口端的滑動方向為左右方向；所述復(fù)位部包括拉索、轉(zhuǎn)向塊、引導(dǎo)桿、伸縮桿和彈性元件，在支座底板的左側(cè)、右側(cè)或前側(cè)、后側(cè)相對的位置固定設(shè)置有轉(zhuǎn)向塊，在轉(zhuǎn)向塊的外側(cè)固定連接有引導(dǎo)桿，在引導(dǎo)桿的端部套裝有伸縮桿，在伸縮桿與轉(zhuǎn)向塊之間設(shè)置有彈性元件，左右方向或前后方向的拉索的兩端分別固定連接在左側(cè)、右側(cè)或前側(cè)、后側(cè)相對的伸縮桿的端部；支座能夠在地震等動力荷載作用下，通過耗能部吸收和耗散能量，同時通過復(fù)位部在地震結(jié)束后提供復(fù)位能力；整體設(shè)計簡潔而高效，實現(xiàn)了高耗能、大變形與強復(fù)位功能的集成，且對支座豎向空間要求低。

4、在鋼墊板和支座頂板之間設(shè)置有摩擦力降低結(jié)構(gòu)；可以顯著減少兩者之間的摩擦阻力，使得支座在水平方向上的滑動更加順暢；有助于提高支座的耗能效率和復(fù)位能力，同時延長支座的使用壽命。

5、具體的，摩擦力降低結(jié)構(gòu)包括分別固定連接在鋼墊板上表面和支座頂部下表面的四氟板和不銹鋼板；通過采用四氟板和不銹鋼板作為摩擦力降低結(jié)構(gòu)的主要材料，可以進(jìn)一步降低摩擦系數(shù)，提高支座的滑動性能；四氟板具有極低的摩擦系數(shù)和良好的耐磨性，而不銹鋼板則具有高強度和良好的耐腐蝕性，兩者結(jié)合使用可以確保支座在長期使用中的穩(wěn)定性和可靠性。

6、u形板的頂部開口端的頂部固定連接有圓形推桿，在支座頂板的底部固定設(shè)置有與圓形推桿相配合的滑槽。

7、在支座底板的左側(cè)、右側(cè)或前側(cè)、后側(cè)分別設(shè)置有兩個轉(zhuǎn)向塊，兩個轉(zhuǎn)向塊對稱地設(shè)置在u形板的兩側(cè)；可以確保拉索在拉伸過程中受力均勻，避免發(fā)生偏斜或斷裂；有助于提高復(fù)位部的穩(wěn)定性和可靠性。

8、轉(zhuǎn)向塊通過錨固螺釘固定在支座底板上。

9、具體的，彈性元件為碟簧。

10、拉索的兩端通過拉索錨頭固定連接在伸縮桿上。

11、u形板的材質(zhì)為鋼或形狀記憶合金。

12、具體的，記憶合金為鐵基形狀記憶合金或鎳鈦形狀記憶合金。

13、本發(fā)明的有益效果在于：

14、1、本發(fā)明公開的一種雙向u形板耗能復(fù)位減震支座，該雙向u形板耗能復(fù)位減震支座具有高耗能、大變形與強復(fù)位功能：本發(fā)明提供的雙向u形板耗能復(fù)位減震支座通過耗能部中的u形板在地震等動力荷載作用下發(fā)生塑性變形或彈性變形，從而吸收和耗散大量能量；同時，復(fù)位部通過拉索和彈性元件的作用，在地震結(jié)束后提供強大的復(fù)位能力，使支座恢復(fù)到初始位置；既保證了在地震時的耗能能力，又確保了震后的復(fù)位效果。

15、2、本發(fā)明公開的一種雙向u形板耗能復(fù)位減震支座，該雙向u形板耗能復(fù)位減震支座可縱橫向同時發(fā)揮作用：本發(fā)明的耗能部和復(fù)位部設(shè)計使得支座在縱向和橫向都能有效地發(fā)揮作用；耗能部的u形板在四個方向上都能產(chǎn)生耗能效果，而復(fù)位部的拉索和彈性元件則能在相應(yīng)的方向上提供復(fù)位力；提高了支座在不同方向上的抗震性能。

16、3、本發(fā)明公開的一種雙向u形板耗能復(fù)位減震支座，該雙向u形板耗能復(fù)位減震支座豎向空間要求低：本發(fā)明的豎向支撐部通過橡膠板、鋼墊板等元件的堆疊設(shè)計，使得整個支座在豎向上的空間占用較小；對于空間有限的建筑結(jié)構(gòu)尤為重要，可以在不犧牲抗震性能的前提下，滿足建筑設(shè)計的其他需求。

17、4、本發(fā)明公開的一種雙向u形板耗能復(fù)位減震支座，該雙向u形板耗能復(fù)位減震支座具有靈活匹配耗能與復(fù)位能力：本發(fā)明的耗能部和復(fù)位部是獨立設(shè)計的，因此可以根據(jù)實際需要靈活調(diào)整兩者的性能；例如，可以通過改變u形板的材質(zhì)、尺寸或形狀來調(diào)整耗能能力；通過改變拉索的材質(zhì)、直徑或彈性元件的剛度來調(diào)整復(fù)位能力；使得支座能夠更好地適應(yīng)不同地震烈度和建筑結(jié)構(gòu)的抗震需求。

18、5、本發(fā)明公開的一種雙向u形板耗能復(fù)位減震支座，該雙向u形板耗能復(fù)位減震支座具有良好的經(jīng)濟(jì)性：本發(fā)明的材料價格低廉，加工制造技術(shù)成熟，因此具有良好的經(jīng)濟(jì)價值和市場前景；此外，由于本發(fā)明的支座可以組合使用耗能、復(fù)位構(gòu)件，也可以單獨使用，因此在實際應(yīng)用中具有更高的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。