CN101769015B - 叠层橡胶隔震支座抗拉机构 - Google Patents

Abstract

一种叠层橡胶隔震支座抗拉机构，在上部结构和下部结构之间设有叠层橡胶隔震支座，在所述上部结构和下部结构之间还设有上反力力臂和对应的下反力力臂，所述上反力力臂的顶端同上部结构固定连接而下反力力臂的底端同所述下部结构固定连接；另一叠层橡胶隔震支座的底端同所述上反力力臂底部的横臂相连，该另一叠层橡胶隔震支座的顶端同所述下反力力臂顶部横臂相连；由所述上反力力臂和下反力力臂及所述另一叠层橡胶隔震支座组成一个反力叠层橡胶隔震支座组。它构造简单，易于设计和制造；该抗拉机构可以提高建筑物隔震层的抗拉能力，减少隔震层竖向位移，降低上部结构地震响应，可向大高宽结构应用和推广。

Description

叠层橡胶隔震支座抗拉机构

技术领域

本发明涉及用于房屋或桥梁、高速路等建筑物的隔震技术，进一步是指叠层橡胶隔震支座抗拉机构。

背景技术

隔震技术可以有效地减轻房屋的地震响应，在中国已经有超过500个工程项目采用橡胶隔震支座，包括房屋、桥梁和高速路等。隔震结构通过在隔震层布设隔震支座，从而延长上部结构周期，避开地震的卓越周期，隔断地震能量传递给上部结构。辅加耗能阻尼器，可以有效地耗散地震能量。

现有叠层橡胶隔震支座是由薄橡胶片和加强板相互交错硫化粘结而成，具有低水平刚度，高竖向抗压刚度的特性。叠层橡胶隔震支座受轴向压力时，由于钢板层与橡胶层粘结，橡胶层的横向变形受钢板的约束，为支座提供竖向承载力；叠层橡胶隔震支座受到剪力作用时，由于内部钢板不约束橡胶层的剪切变形，橡胶层在水平方向提供给支座足够大的水平变形；叠层橡胶隔震支座受轴向拉伸时，橡胶内部形成负压状态，内部容易产生空洞而受到损伤。研究表明，在拉应力达到1.5MPa-3.0MPa时支座抗拉刚度急剧下降。与10Mpa-15MPa的抗压应力相比较，叠层橡胶隔震支座的抗拉性能明显不足。叠层橡胶隔震支座的抗拉性能则决定了叠层橡胶隔震技术在高层和超高层建筑的应用和推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种叠层橡胶隔震支座抗拉机构，它可充分发挥叠橡胶支座的耐压特性，利用承压能力来抵抗拉应力，从而防止支座出现超张拉，有效保持叠层橡胶支座的隔震性能。

本发明的技术方案是，所述叠层橡胶隔震支座抗拉机构包括上部结构和下部结构，在所述上部结构和下部结构之间设有顶端与上部结构直接相连而底端与下部结构直接相连的叠层橡胶隔震支座，其结构特点是，在所述上部结构和下部结构之间还设有上反力力臂和对应的下反力力臂，所述上反力力臂的顶端同上部结构固定连接而下反力力臂的底端同所述下部结构固定连接；另一叠层橡胶隔震支座的底端同所述上反力力臂底部的横臂相连，该另一叠层橡胶隔震支座的顶端同所述下反力力臂顶部横臂相连；由所述上反力力臂和下反力力臂及所述另一叠层橡胶隔震支座组成一个反力叠层橡胶隔震支座组。

以下对本发明做出进一步说明。

参见图1，本发明的叠层橡胶隔震支座抗拉机构包括上部结构1和下部结构2，在所述上部结构1和下部结构2之间设有顶端与上部结构直接相连而底端与下部结构直接相连的叠层橡胶隔震支座3，其结构特点是，在所述上部结构1和下部结构2之间还设有上反力力臂4和对应的下反力力臂5，所述上反力力臂4的顶端同上部结构1固定连接而下反力力臂5的底端同所述下部结构2固定连接；另一叠层橡胶隔震支座6的底端同所述上反力力臂4底部的横臂相连，该另一叠层橡胶隔震支座6的顶端同所述下反力力臂5顶部横臂相连；由所述上反力力臂4和下反力力臂5及所述另一叠层橡胶隔震支座6组成一个反力叠层橡胶隔震支座组。

在所述上部结构1和下部结构2之间设有至少一个反力叠层橡胶隔震支座组。

所述叠层橡胶隔震支座3、6为现有技术的普通叠层橡胶隔震支座，上反力力臂4和对应的下反力力臂5为刚性构件。

本发明的技术原理是(参见图1的实施例结构)，由于现有叠层橡胶隔震支座的弹性拉伸工作范围很小而竖向承压能力很大，超张拉会对叠层橡胶隔震支座产生不利影响。本发明机构利用了承压能力来抵抗拉应力，可以防止支座出现超张拉。在不受地震作用时，上部结构1对机构产生向下的压力作用，此时机构中间的叠层橡胶隔震支座3受压力，两边的叠层橡胶隔震支座6受拉；当上部结构1对机构产生拉力时，机构中间的叠层橡胶隔震支座3受拉，两边的叠层橡胶隔震支座6承受压力。由于支座抗拉刚度远小于抗压刚度，无论机构整体受到竖向压力还是竖向拉力，外力均由机构内的受压支座承受，抗拉机构充分发挥了叠层橡胶隔震支座的耐压特性。

对于水平方向，只要保证三个支座的之间的水平方向自由空间足够大，相当于三个支座并联，仍保持叠层橡胶支座的隔震性能。

对一栋20层的钢筋混凝土框架-剪力墙隔震结构，分别采用现有普通叠层橡胶隔震支座和本发明的抗拉机构，输入400cm/s/s最大幅值的El Centro波进行动力时程分析。

图2为普通叠层橡胶隔震支座的竖向位移时程图。从图中可以看到，当该隔震支座拉伸应力超出线弹性工作范围时，支座竖向拉伸变形较大，达到30mm；而采用了本发明的抗拉机构后，竖向拉伸变形只有5mm。两种支座的压缩变形都一样。

图3为支座的竖向轴力时程图。本发明的抗拉支座，由于拉伸刚度较大，可以承受更大的轴向拉力，在图中可以看到比普通叠层橡胶隔震支座的轴力要大。普通叠层橡胶隔震支座，由于拉伸刚度的下降，导致承拉能力下降。

图4和图5分别是隔震建筑的第10、20层的加速度响应时程。隔震后的各层加速度响应均比输入地震作用(400cm/s/s)要小。采用普通叠层隔震支座的隔震建筑，由于隔震层的竖向位移较大，发生平摆效应，隔震效果没有使用本发明抗拉机构的好。采用抗拉机构后，上部结构水平加速度更小。

图6为各楼层的响应包络图。从图中可以看到，采用了本发明的抗拉机构后，各层的水平加速度(图6a)，竖向加速度(图6b)以及层间相对位移(图6c)，均比采用普通叠层橡胶隔震支座要小。

上述研究结果表明，本发明的抗拉机构巧妙地把拉力转化成压力，构造简单，易于设计和制造；采用所述抗拉机构，可以提高隔震层的抗拉能力，减少隔震层竖向位移，降低上部结构地震响应，对于隔震技术向大高宽结构应用和推广有实际应用的意义。

附图说明

图1是本发明抗拉机构的一种实施例结构示意图；

图2是普通叠层橡胶隔震支座的竖向位移时程图；

图3是支座的竖向轴力时程图；

图4是隔震建筑第10层的加速度响应时程图；

图5是隔震建筑第20层的加速度响应时程图；

图6是各楼层的响应包络图。

在图中：

1-上部结构，     2-下部结构，     3、6-叠层橡胶隔震支座，

4-上反力力臂，5-下反力力臂。

具体实施方式

如图1所示，所述叠层橡胶隔震支座抗拉机构包括上部结构1和下部结构2，在所述上部结构1和下部结构2之间设有顶端与上部结构直接相连而底端与下部结构直接相连的叠层橡胶隔震支座3；在所述上部结构1和下部结构2之间还设有上反力力臂4和对应的下反力力臂5，所述上反力力臂4的顶端同上部结构1固定连接而下反力力臂5的底端同所述下部结构2固定连接；另一叠层橡胶隔震支座6的底端同所述上反力力臂4底部的横臂相连，该另一叠层橡胶隔震支座6的顶端同所述下反力力臂5顶部横臂相连；由所述上反力力臂4和下反力力臂5及所述另一叠层橡胶隔震支座6组成一个反力叠层橡胶隔震支座组。

并且，在叠层橡胶隔震支座3两侧各设置一个反力叠层橡胶隔震支座组。

Claims (3)

1.一种叠层橡胶隔震支座抗拉机构，包括上部结构(1)和下部结构(2)，在所述上部结构(1)和下部结构(2)之间设有顶端与上部结构直接相连而底端与下部结构直接相连的叠层橡胶隔震支座(3)，其特征是，在所述上部结构(1)和下部结构(2)之间还设有上反力力臂(4)和对应的下反力力臂(5)，所述上反力力臂(4)的顶端同上部结构(1)固定连接而下反力力臂(5)的底端同所述下部结构(2)固定连接；另一叠层橡胶隔震支座(6)的底端同所述上反力力臂(4)底部的横臂相连，该另一叠层橡胶隔震支座(6)的顶端同所述下反力力臂(5)顶部横臂相连；由所述上反力力臂(4)和下反力力臂(5)及所述另一叠层橡胶隔震支座(6)组成一个反力叠层橡胶隔震支座组。

2.根据权利要求1所述叠层橡胶隔震支座抗拉机构，其特征是，在所述上部结构(1)和下部结构(2)之间设有至少一个反力叠层橡胶隔震支座组。

3.根据权利要求1所述叠层橡胶隔震支座抗拉机构，其特征是，在叠层橡胶隔震支座(3)两侧各设置一个反力叠层橡胶隔震支座组。

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