JQZ 系列球型支座是建筑工程中適配大跨度空間結構(如橋梁、體育館、高鐵站房)的核心承重構件,其結構設計圍繞 “多角度轉動、雙向位移補償、高強度承載、長效耐久性” 四大核心需求,采用模塊化組合設計,可適配不同跨度、荷載及位移工況。以下從核心結構組成、設計亮點、關鍵技術參數及適配場景展開詳細解析:
一、結構設計核心亮點(適配工程需求)
1. 轉動機構設計:多角度靈活轉動,適配結構變形
球鉸接觸設計:中間球芯采用 “球面接觸” 結構(球冠襯板球面曲率半徑 R 通常為支座直徑的 1.5-2.5 倍),可實現 ±5°~±10° 的任意方向轉動 (具體轉角取決于支座型號,大跨度橋梁用支座轉角可達 ±15°),適配梁體撓度變形、結構溫度應力釋放等場景(如橋梁跨中撓度導致的端部轉動)。
轉動摩擦優化: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 μ≤0.03),配合不銹鋼滑移面,在轉動過程中實現低摩擦損耗,避免卡頓,同時減少部件磨損,延長使用壽命。
2. 位移補償設計:雙向 / 單向位移適配,滿足多場景需求
JQZ 系列通過不同的導向結構設計,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、下支座板通過限位塊鎖定,僅允許轉動,不允許水平位移(適配結構端部無位移的場景,如連續梁橋固定端);
單向位移型:上支座板設置縱向 / 橫向導向槽,限制垂直于導向方向的位移,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景);
雙向位移型:無導向限制,允許水平方向任意雙向位移(位移量 ±50mm~±300mm,適配大跨度空間結構(如體育館屋蓋)的多向位移需求)。
位移緩沖設計:PTFE 滑板采用 “凸臺 - 凹槽” 鑲嵌式固定,避免位移過程中滑板脫落;部分大位移支座增設不銹鋼滑板延伸層,確保位移全程滑移面連續,提升穩定性。
3. 承載結構設計:高強度、抗沖擊,適配重載工況
主體材質強化:上、下支座板及球芯采用高強度結構鋼(Q355B/Q460C),經焊接后整體熱處理(消除焊接應力),確保支座整體承載能力(額定豎向承載力可達 100kN~50000kN,覆蓋中小跨度至超大跨度工程需求)。
受力分散設計:球冠襯板球面采用均勻受力設計,將上部集中荷載分散至下支座板,避免局部應力集中(接觸應力≤250MPa);下支座板底部采用加厚設計(厚度≥30mm),并設置加勁肋,增強與基礎的連接穩定性,防止支座下沉。
抗拔 / 抗水平力設計:針對地震、強風等工況,部分 JQZ 支座增設抗拔裝置(如抗拔錨栓、限位銷),抗拔承載力可達豎向承載力的 30%~50%;水平承載力可達豎向承載力的 20%~30%,有效抵御水平荷載沖擊(如橋梁橫向風荷載、地震水平力)。
4. 防腐防塵設計:長效耐久性,適配惡劣環境
多重防腐涂層:主體鋼結構表面經噴砂除銹(Sa2.5 級)后,涂刷環氧富鋅底漆(厚度≥80μm)+ 聚氨酯面漆(厚度≥60μm),戶外場景可額外增加氟碳涂層,耐鹽霧腐蝕時間≥5000 小時,適配橋梁、海邊建筑等潮濕 / 腐蝕環境。
密封防塵設計:上、下支座板之間設置氯丁橡膠防塵罩(或不銹鋼防塵圈),完全包裹內部球芯和滑移面,防止灰塵、雨水、雜物進入,避免 PTFE 滑板磨損和鋼結構銹蝕。
滑移面防護: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、銅粉等增強劑,提升耐高溫(-40℃~+80℃)和耐磨性能,使用壽命≥50 年(設計使用年限)。
5. 安裝與維護設計:便捷化、易檢修
模塊化安裝:支座各部件采用螺栓連接,安裝時無需現場焊接,僅需通過錨栓將下支座板固定于基礎預埋鋼板,上支座板與上部結構預留鋼板焊接 / 螺栓連接,施工效率高。
調平設計:下支座板底部預留調平螺栓孔,可通過調平螺栓調整支座水平度(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計,便于定期檢查內部滑移面、球芯的磨損情況;PTFE 滑板可單獨更換,無需整體拆除支座,降低維護成本。
三、關鍵設計參數(行業標準適配)
JQZ 系列球型支座的結構設計嚴格遵循《球形支座技術條件》(GB/T 17955-2019),核心設計參數如下:
1.豎向承載力:100kN~50000kN(按工程需求分級選型);
2.轉角范圍:±5°~±15°(小噸位支座轉角可達 ±20°);
3.水平位移量:單向 ±50mm~±200mm,雙向 ±50mm~±300mm(可定制更大位移量);
4.摩擦系數:常溫下(23℃),PTFE 滑板與不銹鋼滑移面摩擦系數 μ≤0.03;
5.適用溫度范圍:-40℃~+80℃(低溫場景可選用耐低溫 PTFE 滑板,適配 - 60℃環境);
6.防腐等級:≥C5 級(符合 ISO 12944 標準),適配戶外、海邊、工業腐蝕環境;
7.設計使用年限:≥50 年(主體鋼結構疲勞壽命≥200 萬次)。
四、結構設計與應用場景的適配性
JQZ 系列的結構設計針對性解決不同工程場景的核心需求,典型適配場景如下:
1.橋梁工程(公路 / 鐵路橋):
大跨度連續梁橋、斜拉橋:采用雙向 / 單向位移型 JQZ 支座,通過球鉸轉動適配梁體撓度變形,水平位移補償溫度伸縮,抗拔裝置抵御地震水平力;
高鐵橋梁:選用高剛度、低摩擦系數支座(μ≤0.02),確保列車行駛時的穩定性,轉角精度控制 ±0.5° 以內,減少梁體振動。
2.大跨度空間結構(體育館、高鐵站房):
屋蓋鋼結構(如網架、網殼):采用雙向位移型 JQZ 支座,適配屋蓋結構因溫度變化、荷載作用產生的多向位移和轉動,避免結構應力集中;
幕墻支撐:選用小噸位 JQZ 支座(100kN~500kN),實現幕墻板塊的微量轉動和位移,吸收風荷載和溫度變形,防止幕墻開裂。
3.工業建筑(廠房、設備基礎):
重型設備基礎(如鍋爐、發電機):采用固定型 JQZ 支座,提供高強度承載,限制設備位移,同時通過球鉸轉動吸收設備運行時的振動,減少對基礎的沖擊。