【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于土木工程领域，具体涉及一种多层级抗倒塌自复位摩擦耗能限位滑动支座装置。
技术介绍
1、预应力钢结构是一种典型的大跨钢结构形式，其跨越能力强、经济性能好，广泛应用于体育馆、航站楼、游泳馆、高铁车站等大型公共建筑。现代预应力技术使得钢结构建筑精彩纷呈，其中主要的结构形式就是预应力张弦结构，占比为44％。然而，预应力张弦结构冗余度较低，内蕴能量更高，因此关键构件失效导致的力流波动更强，倒塌风险更大。设计阶段结构荷载工况考虑不全面、加工阶段构件质量缺陷、施工阶段的施工误差、使用阶段荷载超标、运维阶段维护不及时等原因均会提高预应力张弦结构的倒塌风险。此类结构一旦发生破坏，将会造成严重的人员伤亡与财产损失。
2、调研发现我国对预应力张弦结构的应用始于航站楼、会展中心(如上海浦东国际机场航站楼、广州国际会展中心屋盖、哈尔滨国际会展中心主体育馆屋盖等)，而这类建筑结构大多采用了简支支承条件，即一端固定铰支座，另一端滑动铰支座，主要目的是释放大跨钢结构不容忽视的温度内力、收缩徐变等引起的结构内力，以及避免上部结构对下部结构形成较大的水平推力。此外，当预应力张弦结构两端均为固定铰支座时，虽然结构的抗倒塌能力得到了大幅度提升，但是这种边界条件使得结构在微小扰动下会产生非常大的内力，破坏前没有任何征兆，局部构件失效可能会引起结构瞬间倒塌，因此大跨钢结构中很少采用这种支承条件。由上述分析可知，我们是可以通过改变支承条件来提高大跨钢结构的抗倒塌能力的。
3、在强震或者雷暴风作用下，大跨钢结构的关键压杆可能会发生局部或整
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术公开了一种多层级抗倒塌自复位摩擦耗能限位滑动支座装置，在改变结构支承条件的基础上，提升结构的摩擦耗能能力以及结构的自复位能力，实现结构的多层级抗倒塌的目标，还能达到增强大跨钢结构抗静载连续倒塌-动力失稳倒塌承载力的目的。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种多层级抗倒塌自复位摩擦耗能限位滑动支座装置，包括支座底板、焊接在支座底板两端的下限位装置、焊接在支座底板两端下半圆滚轴、焊接在支座底板中部的若干下摩擦耗能块、焊接平行于支座滑动方向的支座底板两端的l型滑、焊接在滑槽内表面两侧的上半圆滚轴、焊接在滑槽内表面中部的若干上摩擦耗能块、装嵌在支座底板与滑槽内部的支座滑动顶板、焊接在支座滑动顶板下表面两侧的上限位装置、焊接在支座滑动顶板上表面的支座耳板，便于大跨钢结构与该装置的连接、设置于上、下限位装置之间的弹簧(sma螺旋弹簧或碟簧)、依次穿过滑槽-支座滑动顶板-支座底板的螺杆装置、用于锚固的螺帽、设置于螺帽下方的若干碟簧。
4、所述支座滑动顶板装嵌在支座底板与滑槽组合内部，摩擦耗能装置其夹在中间，支座滑动顶板滑动的方向沿垂直于限位装置方向设置。
5、所述摩擦耗能装置由若干个下摩擦耗能块和若干个上摩擦耗能块共同组成。
6、上限位装置和下限位装置共同组成限位装置，上限位装置的下平面高度低于下限位装置的上平面高度。
7、设置于上、下限位装置之间的弹簧(sma螺旋弹簧或碟簧)系统可通过弹簧拉压变形实现结构水平方向的自复位。
8、依次穿过滑槽螺栓孔-支座滑动顶板长槽螺栓孔-支座底板螺栓孔的螺杆装置可通过碟簧受力实现支座竖直方向的自复位，达到减小支座竖向变形的目的。
9、大跨钢结构可通过摩擦耗能装置以及弹簧拉伸和压缩实现大幅耗能。
10、弹簧、螺杆装置和限位装置可实现大跨空间钢结构的多层级抗倒塌。
11、本专利技术的有益效果为：
12、(1)本专利技术能有效控制大跨钢结构的水平位移。该方案可以释放大跨钢结构不容忽视的温度内力、收缩徐变等引起的结构内力。此外，在极端竖向荷载作用下，预应力张弦结构的跨中挠度会大幅增加，支座仍可沿水平方向的运动，这样可以避免上部结构对下部结构形成较大的水平推力。当出现关键构件(拉索或支座下弦杆)失效时，剩余结构在弹簧、螺杆装置以及限位装置的作用下可以有效的避免结构跨中产生过大的挠曲变形，从而提升大跨钢结构的抗倒塌承载力。
13、(2)本专利技术使得大跨钢结构具有多层级抗倒塌能力。当外荷载较小时，弹簧处于正常工作状态，螺旋弹簧在受力过程中可以减小支座水平位移，可以起到提升大跨钢结构抗倒塌承载力的作用，因此螺旋弹簧系统可作为大跨钢结构抗倒塌破坏的第一道屏障。当外荷载较大时，螺杆装置与长孔端部紧密接触而开始发挥作用，使得结构刚度大幅提升，从而抑制结构跨中变形的迅速发展，进而起到大幅提升大跨钢结构抗倒塌承载力的作用，因此螺杆装置可作为大跨钢结构抗倒塌破坏的第二道屏障。在极端荷载作用下，弹簧或螺杆装置可能因为过度变形而失效，即便如此，限位装置也能显著降低结构迅速倒塌的风险，结构的水平位移到达最大值后，支承条件由滑动支座转变为固定铰支座，结构刚度会迅速增大，从而抑制结构跨中变形的迅速发展，为人员出逃争取更多的时间。因此，限位装置可以作为大跨钢结构倒塌破坏的最后一道屏障。
14、(3)本专利技术能强化大跨钢结构在动力荷载作用下的耗能能力。由于普通大跨钢结构的支座不具备明显的耗能能力，使得大跨钢结构在地震和雷暴风等极端动力荷载作用下会产生明显的动力响应，随之引起结构倒塌的风险。而本申请方案在支座处引入的弹簧和摩擦耗能装置的构造设计，弹簧实现滞回耗能的同时摩擦耗能装置实现摩擦耗能，二者协同工作从而显著提升了大跨钢结构的耗能能力，有效吸收外部输入的能量，减小结构的动力响应，有利于提高大跨钢结构在动力荷载作用时的抗倒塌能力。
15、(4)本专利技术能有效提升大跨钢结构的自复位能力。由于普通大跨钢结构的支座不具备明显的自复位能力，使得大跨钢结构在偶然荷载作用下会产生明显变形，且不能自行恢复到原来的位置或减小偶然荷载导致的塑性变形，从而影响结构的使用安全和使用寿命。而本申请方案在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多层级抗倒塌自复位摩擦耗能限位滑动支座装置，其特征在于：该装置包括支座底板(1)、焊接在支座底板两端的下限位装置(11)、焊接在支座底板两端下半圆滚轴(12)、焊接在支座底板中部的若干下摩擦耗能块(13)、焊接平行于支座滑动方向的支座底板两端的L型滑槽(2)、焊接在滑槽内表面两侧的上半圆滚轴(21)、焊接在滑槽内表面中部的若干上摩擦耗能块(22)、装嵌在支座底板与滑槽内部的支座滑动顶板(3)、焊接在支座滑动顶板下表面两侧的上限位装置(31)、焊接在支座滑动顶板上表面的支座耳板(32)，便于大跨钢结构与该装置的连接、设置于上、下限位装置之间的弹簧(4)、依次穿过滑槽、支座滑动顶板、支座底板的螺杆装置(5)、用于锚固的螺帽(51)、设置于螺帽下方的若干碟簧(52)。
2.根据权利要求1所述的一种多层级抗倒塌自复位摩擦耗能限位滑动支座装置，其特征在于：所述支座滑动顶板(3)装嵌在支座底板与滑槽组合内部，摩擦耗能装置其夹在中间，支座滑动顶板滑动的方向沿垂直于上限位装置(31)方向设置。
3.根据权利要求2所述的一种多层级抗倒塌自复位摩擦耗能限位滑动支座装置
4.根据权利要求1所述的一种多层级抗倒塌自复位摩擦耗能限位滑动支座装置，其特征在于：上限位装置(31)和下限位装置(11)共同组成限位装置，上限位装置(31)的下平面高度低于下限位装置(11)的上平面高度。
5.根据权利要求1所述的一种多层级抗倒塌自复位摩擦耗能限位滑动支座装置，其特征在于：弹簧(4)通过焊接锚固在上限位装置(31)与下限位装置(11)之间，弹簧处于自然伸长状态。
6.根据权利要求1所述的一种多层级抗倒塌自复位摩擦耗能限位滑动支座装置，其特征在于：螺杆装置(5)依次穿过L型滑槽(2)、支座滑动顶板(3)、支座底板(1)，最后与柱子或基础相连，螺杆装置(5)端部设有螺帽(51)与碟簧(52)。
7.根据权利要求1所述的一种多层级抗倒塌自复位摩擦耗能限位滑动支座装置的工作原理，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种多层级抗倒塌自复位摩擦耗能限位滑动支座装置，其特征在于：该装置包括支座底板(1)、焊接在支座底板两端的下限位装置(11)、焊接在支座底板两端下半圆滚轴(12)、焊接在支座底板中部的若干下摩擦耗能块(13)、焊接平行于支座滑动方向的支座底板两端的l型滑槽(2)、焊接在滑槽内表面两侧的上半圆滚轴(21)、焊接在滑槽内表面中部的若干上摩擦耗能块(22)、装嵌在支座底板与滑槽内部的支座滑动顶板(3)、焊接在支座滑动顶板下表面两侧的上限位装置(31)、焊接在支座滑动顶板上表面的支座耳板(32)，便于大跨钢结构与该装置的连接、设置于上、下限位装置之间的弹簧(4)、依次穿过滑槽、支座滑动顶板、支座底板的螺杆装置(5)、用于锚固的螺帽(51)、设置于螺帽下方的若干碟簧(52)。
2.根据权利要求1所述的一种多层级抗倒塌自复位摩擦耗能限位滑动支座装置，其特征在于：所述支座滑动顶板(3)装嵌在支座底板与滑槽组合内部，摩擦耗能装置其夹在中间，支座滑动顶板滑动的方向沿垂直于上限位装置(31)方向设置。
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