JQZ 系列球型支座是建筑工程中適配大跨度空間結(jié)構(gòu)(如橋梁、體育館、高鐵站房)的核心承重構(gòu)件,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圍繞 “多角度轉(zhuǎn)動(dòng)、雙向位移補(bǔ)償、高強(qiáng)度承載、長(zhǎng)效耐久性” 四大核心需求,采用模塊化組合設(shè)計(jì),可適配不同跨度、荷載及位移工況。以下從核心結(jié)構(gòu)組成、設(shè)計(jì)亮點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)及適配場(chǎng)景展開(kāi)詳細(xì)解析:
一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)核心亮點(diǎn)(適配工程需求)
1. 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì):多角度靈活轉(zhuǎn)動(dòng),適配結(jié)構(gòu)變形
球鉸接觸設(shè)計(jì):中間球芯采用 “球面接觸” 結(jié)構(gòu)(球冠襯板球面曲率半徑 R 通常為支座直徑的 1.5-2.5 倍),可實(shí)現(xiàn) ±5°~±10° 的任意方向轉(zhuǎn)動(dòng) (具體轉(zhuǎn)角取決于支座型號(hào),大跨度橋梁用支座轉(zhuǎn)角可達(dá) ±15°),適配梁體撓度變形、結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力釋放等場(chǎng)景(如橋梁跨中撓度導(dǎo)致的端部轉(zhuǎn)動(dòng))。
轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦優(yōu)化:球冠襯板與上 / 下支座板的接觸面上,鑲嵌改性 PTFE 滑板(摩擦系數(shù) μ≤0.03),配合不銹鋼滑移面,在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)低摩擦損耗,避免卡頓,同時(shí)減少部件磨損,延長(zhǎng)使用壽命。
2. 位移補(bǔ)償設(shè)計(jì):雙向 / 單向位移適配,滿足多場(chǎng)景需求
JQZ 系列通過(guò)不同的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可分為固定型(JQZ-GD)、單向位移型(JQZ-DX)、雙向位移型(JQZ-SX) 三類,適配不同位移需求:
固定型:上、下支座板通過(guò)限位塊鎖定,僅允許轉(zhuǎn)動(dòng),不允許水平位移(適配結(jié)構(gòu)端部無(wú)位移的場(chǎng)景,如連續(xù)梁橋固定端);
單向位移型:上支座板設(shè)置縱向 / 橫向?qū)虿郏拗拼怪庇趯?dǎo)向方向的位移,僅允許單一方向水平位移(位移量 ±50mm~±200mm,適配橋梁縱向伸縮場(chǎng)景);
雙向位移型:無(wú)導(dǎo)向限制,允許水平方向任意雙向位移(位移量 ±50mm~±300mm,適配大跨度空間結(jié)構(gòu)(如體育館屋蓋)的多向位移需求)。
位移緩沖設(shè)計(jì):PTFE 滑板采用 “凸臺(tái) - 凹槽” 鑲嵌式固定,避免位移過(guò)程中滑板脫落;部分大位移支座增設(shè)不銹鋼滑板延伸層,確保位移全程滑移面連續(xù),提升穩(wěn)定性。
3. 承載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):高強(qiáng)度、抗沖擊,適配重載工況
主體材質(zhì)強(qiáng)化:上、下支座板及球芯采用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼(Q355B/Q460C),經(jīng)焊接后整體熱處理(消除焊接應(yīng)力),確保支座整體承載能力(額定豎向承載力可達(dá) 100kN~50000kN,覆蓋中小跨度至超大跨度工程需求)。
受力分散設(shè)計(jì):球冠襯板球面采用均勻受力設(shè)計(jì),將上部集中荷載分散至下支座板,避免局部應(yīng)力集中(接觸應(yīng)力≤250MPa);下支座板底部采用加厚設(shè)計(jì)(厚度≥30mm),并設(shè)置加勁肋,增強(qiáng)與基礎(chǔ)的連接穩(wěn)定性,防止支座下沉。
抗拔 / 抗水平力設(shè)計(jì):針對(duì)地震、強(qiáng)風(fēng)等工況,部分 JQZ 支座增設(shè)抗拔裝置(如抗拔錨栓、限位銷),抗拔承載力可達(dá)豎向承載力的 30%~50%;水平承載力可達(dá)豎向承載力的 20%~30%,有效抵御水平荷載沖擊(如橋梁橫向風(fēng)荷載、地震水平力)。
4. 防腐防塵設(shè)計(jì):長(zhǎng)效耐久性,適配惡劣環(huán)境
多重防腐涂層:主體鋼結(jié)構(gòu)表面經(jīng)噴砂除銹(Sa2.5 級(jí))后,涂刷環(huán)氧富鋅底漆(厚度≥80μm)+ 聚氨酯面漆(厚度≥60μm),戶外場(chǎng)景可額外增加氟碳涂層,耐鹽霧腐蝕時(shí)間≥5000 小時(shí),適配橋梁、海邊建筑等潮濕 / 腐蝕環(huán)境。
密封防塵設(shè)計(jì):上、下支座板之間設(shè)置氯丁橡膠防塵罩(或不銹鋼防塵圈),完全包裹內(nèi)部球芯和滑移面,防止灰塵、雨水、雜物進(jìn)入,避免 PTFE 滑板磨損和鋼結(jié)構(gòu)銹蝕。
滑移面防護(hù):不銹鋼滑移面采用 304/316L 不銹鋼,表面拋光處理(粗糙度 Ra≤0.8μm),提升耐磨性和抗腐蝕性;PTFE 滑板添加碳纖維、銅粉等增強(qiáng)劑,提升耐高溫(-40℃~+80℃)和耐磨性能,使用壽命≥50 年(設(shè)計(jì)使用年限)。
5. 安裝與維護(hù)設(shè)計(jì):便捷化、易檢修
模塊化安裝:支座各部件采用螺栓連接,安裝時(shí)無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)焊接,僅需通過(guò)錨栓將下支座板固定于基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板,上支座板與上部結(jié)構(gòu)預(yù)留鋼板焊接 / 螺栓連接,施工效率高。
調(diào)平設(shè)計(jì):下支座板底部預(yù)留調(diào)平螺栓孔,可通過(guò)調(diào)平螺栓調(diào)整支座水平度(水平度偏差≤0.5‰),確保支座受力均勻。
檢修便捷性:防塵罩采用可拆卸設(shè)計(jì),便于定期檢查內(nèi)部滑移面、球芯的磨損情況;PTFE 滑板可單獨(dú)更換,無(wú)需整體拆除支座,降低維護(hù)成本。
三、關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)(行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)適配)
JQZ 系列球型支座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循《球形支座技術(shù)條件》(GB/T 17955-2019),核心設(shè)計(jì)參數(shù)如下:
1.豎向承載力:100kN~50000kN(按工程需求分級(jí)選型);
2.轉(zhuǎn)角范圍:±5°~±15°(小噸位支座轉(zhuǎn)角可達(dá) ±20°);
3.水平位移量:?jiǎn)蜗?±50mm~±200mm,雙向 ±50mm~±300mm(可定制更大位移量);
4.摩擦系數(shù):常溫下(23℃),PTFE 滑板與不銹鋼滑移面摩擦系數(shù) μ≤0.03;
5.適用溫度范圍:-40℃~+80℃(低溫場(chǎng)景可選用耐低溫 PTFE 滑板,適配 - 60℃環(huán)境);
6.防腐等級(jí):≥C5 級(jí)(符合 ISO 12944 標(biāo)準(zhǔn)),適配戶外、海邊、工業(yè)腐蝕環(huán)境;
7.設(shè)計(jì)使用年限:≥50 年(主體鋼結(jié)構(gòu)疲勞壽命≥200 萬(wàn)次)。
四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用場(chǎng)景的適配性
JQZ 系列的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)針對(duì)性解決不同工程場(chǎng)景的核心需求,典型適配場(chǎng)景如下:
1.橋梁工程(公路 / 鐵路橋):
大跨度連續(xù)梁橋、斜拉橋:采用雙向 / 單向位移型 JQZ 支座,通過(guò)球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)適配梁體撓度變形,水平位移補(bǔ)償溫度伸縮,抗拔裝置抵御地震水平力;
高鐵橋梁:選用高剛度、低摩擦系數(shù)支座(μ≤0.02),確保列車(chē)行駛時(shí)的穩(wěn)定性,轉(zhuǎn)角精度控制 ±0.5° 以內(nèi),減少梁體振動(dòng)。
2.大跨度空間結(jié)構(gòu)(體育館、高鐵站房):
屋蓋鋼結(jié)構(gòu)(如網(wǎng)架、網(wǎng)殼):采用雙向位移型 JQZ 支座,適配屋蓋結(jié)構(gòu)因溫度變化、荷載作用產(chǎn)生的多向位移和轉(zhuǎn)動(dòng),避免結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中;
幕墻支撐:選用小噸位 JQZ 支座(100kN~500kN),實(shí)現(xiàn)幕墻板塊的微量轉(zhuǎn)動(dòng)和位移,吸收風(fēng)荷載和溫度變形,防止幕墻開(kāi)裂。
3.工業(yè)建筑(廠房、設(shè)備基礎(chǔ)):
重型設(shè)備基礎(chǔ)(如鍋爐、發(fā)電機(jī)):采用固定型 JQZ 支座,提供高強(qiáng)度承載,限制設(shè)備位移,同時(shí)通過(guò)球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)吸收設(shè)備運(yùn)行時(shí)的振動(dòng),減少對(duì)基礎(chǔ)的沖擊。