CN101775843B - 摩擦型高阻尼橡胶减震支座 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于土木工程结构的减(振)震支座。摩擦型高阻尼橡胶减震支座，包括球形支座主体，所述球形支座主体包括上支座板、下支座板，所述上支座板与所述下支座板之间设有一中间球面板，球形支座主体还包括一高阻尼橡胶环，高阻尼橡胶环位于下支座板内侧；球形支座还包括一中间体，中间体位于中间球面板与下支座板之间；中间体的上表面与中间球面板的下表面配套，中间体的下表面与下支座板的上表面之间设有一耗能摩擦副。它将摩擦耗能和高阻尼橡胶耗能的优点很好地结合在一起，减震效果明显，为实现更高效的减震方案提供了支持，其应用和推广将具有较好的经济效益和社会效益。

Description

摩擦型高阻尼橡胶减震支座

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种用于土木工程结构的减振(震)支座。

背景技术

地震、风振和其他设备振动都可能引起建筑结构自身的振动。较小的振动可能导致结构的损伤累积，设备的不正常运行以及人体感觉不舒适等不良反应，大的振动，如强地震，则可直接对结构的安全构成威胁。

减(振)震技术作为一种新颖且行之有效的技术正越来越多地被应用于各类新建、改扩建和加固工程。目前的减(振)震技术一般通过各种减(振)震支座与各种阻尼器的联合使用来实现。减(振)震支座主要释放结构位移和变形，而阻尼器则负责耗能。普通的减(振)震支座无法同时实现释放结构位移变形和提供良好耗能能力的功能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种摩擦型高阻尼橡胶减(振)震支座，该支座在利用摩擦耗能的同时，利用高阻尼橡胶进行耗能，减震效果明显。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

摩擦型高阻尼橡胶减震支座，包括球形支座主体，所述球形支座主体包括用于连接上部工程结构的上支座板、用于连接下部工程结构的下支座板，所述上支座板与所述下支座板之间设有一中间球面板，所述球形支座主体还包括一高阻尼橡胶环，所述高阻尼橡胶环位于所述下支座板内侧；所述球形支座还包括一中间体，所述中间体位于所述中间球面板与所述下支座板之间；所述中间体的上表面与所述中间球面板的下表面配套，所述中间体的下表面与所述下支座板的上表面之间设有一用于通过摩擦来消耗能量耗能摩擦副。

所述高阻尼橡胶环采用等效阻尼值范围为20-30％的高阻尼橡胶环。它们由天然橡胶和合成橡胶加入填充剂、补强剂、可塑剂、硫化剂等配合剂制成，具有良好的滞回耗能能力。

所述下支座板的上表面设有不锈钢板，所述中间体的下表面也设有不锈钢板，所述耗能摩擦副包括所述下支座板上的不锈钢板和所述中间体上的不锈钢板。所述下支座板上的不锈钢板和所述中间体上的不锈钢板，均采用耐磨不锈钢板。耐磨不锈钢板具有摩擦系数稳定，摩擦耗损率低的特点。

在遭遇地震、强风或其它偶然作用时，工程结构的位移增大，当支座的位移量超出正常工作的范围，上支座板带动中间体开始滑动，此时耗能摩擦副发挥耗能作用。在中间体位移继续增大的过程中，当中间体碰到高阻尼橡胶环时，高阻尼橡胶环受到挤压，本发明实现第二次耗能。同时，高阻尼橡胶环还能够提供一定的回复力，使支座恢复原位。

为了实现支座的转动，所述中间体的上表面设有球面滑板，所述中间球面板的下弧表面镀有硬铬，所述球面滑板的弧度与所述硬铬的弧度相同。这样中间球面板就可以在中间体上完成转动，从而实现上、下支座板之间的相互转动。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明解决了长期以来普通支座不能提供较大的阻尼力的问题，提高了在地震、强风作用下普通支座的耗能减震能力。将摩擦耗能和高阻尼橡胶耗能的优点很好地结合在一起，减震效果明显，为实现更高效的减震方案提供了支持，其应用和推广将具有较好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

摩擦型高阻尼橡胶减震支座，主要包括球形支座主体。球形支座主体主要包括上支座板1、下支座板7、中间球面板3、高阻尼橡胶环6、中间体5。上支座板1用于连接上部工程结构，下支座板7用于连接下部工程结构。上支座板1与下支座板7之间设有一中间球面板3，中间球面板3与下支座板7之间设有中间体5。高阻尼橡胶环6置于下支座板7的内侧。

上支座板1的下表面设有不锈钢板，中间球面板3的上表面设有平面滑板2，上支座上的不锈钢板与中间球面板3上的平面滑板2构成平面摩擦副，使支座能实现水平方向的滑动。中间球面板3的下弧表面镀硬铬，中间体5的上表面设有球面滑板4。球面滑板4可以通过镶嵌的方式置于中间体5上。中间球面板3上的硬铬与中间体5的球面滑板4的弧度相同，构成球面摩擦副，使支座能实现一定程度的转动。中间体5的下表面设有不锈钢板，下支座板7的上表面设有不锈钢板。中间体5上的不锈钢板与下支座板7上的不锈钢板构成耗能摩擦副。耗能摩擦副具有耗能作用。上述不锈钢板可以采用贴覆的方式置于其相应的主体上。

摩擦型高阻尼橡胶减震支座各部件材质：球形支座主体采用铸钢球形支座主体，材质优选德国DIN标准的Gs20Mn5铸钢，该种铸钢在普通铸钢的基础上添加多种微量元素，并进行多层防锈处理，可焊性高，耐腐蚀性强。高阻尼橡胶环6优选等效阻尼最大值范围为20-30％的高阻尼橡胶环，它由天然橡胶和合成橡胶加入填充剂、补强剂、可塑剂、硫化剂等配合剂制成，具有良好的滞回耗能能力。上支座板1的剖面可以呈“n”形，上支座板1上的不锈钢板可以采用高质量镜面不锈钢板，镜面不锈钢板具有滑动摩擦系数低，正常使用情况下能够有效释放上部结构的温度应力的特点。中间体5的剖面可以呈“T”形，中间体5的下表面的不锈钢板和下支座板7的上表面的不锈钢板采用耐磨不锈钢板，耐磨不锈钢板摩具有擦系数稳定，摩擦耗损率低的特点。中间球面板3上的平面滑板2和中间体5的球面滑板4采用改性超高分子量聚乙烯材料或聚四氟乙烯材料，价格低廉、且抗压强度高，采用上述材料的摩擦型高阻尼橡胶减震支座抗压强度可达60Mpa。

摩擦型高阻尼橡胶减震支座工作过程：在正常使用情况下，摩擦型高阻尼橡胶减震支座，能够通过中间球面板3传力，各向转动性能一致，不会出现力的缩颈现象，特别是作用在混凝土上时，反力比较均匀，适用于各类结构形式复杂的节点构造。并且摩擦型高阻尼橡胶减震支座在转动时，由于它的转动力矩只与支座球面半径及各接触面的摩擦系数有关，与支座转角大小无关，转动力矩小，特别适用于大转角的要求，设计转角可达0.06rad以上。正常工作时，由于耗能摩擦副的摩擦系数远远大于平面摩擦副和球面摩擦副的摩擦系数(两者相差十倍以上)，摩擦型高阻尼橡胶减震支座在承受上部工程结构传来的竖向荷载和水平荷载时，通过平面摩擦副和球面摩擦副可实现一定程度的滑动和转动，起到释放温度应力的作用。在遭遇地震、强风或其它偶然作用时，工程结构的位移增大，当摩擦型高阻尼橡胶减震支座的位移量超出正常工作的范围，上支座板1带动中间体5开始滑动，此时耗能摩擦副通过摩擦发挥耗能作用。在位移继续增大的过程中，当中间体5碰到高阻尼橡胶环6时，高阻尼橡胶环6受到挤压，摩擦型高阻尼橡胶减震支座实现第二次耗能。同时，高阻尼橡胶环6还能够提供一定的回复力，使摩擦型高阻尼橡胶减震支座恢复原位。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.摩擦型高阻尼橡胶减震支座，包括球形支座主体，所述球形支座主体包括用于连接上部工程结构的上支座板、用于连接下部工程结构的下支座板，所述上支座板与所述下支座板之间设有一中间球面板，其特征在于：

所述球形支座主体还包括一高阻尼橡胶环，所述高阻尼橡胶环位于所述下支座板内侧；

所述球形支座主体还包括一中间体，所述中间体位于所述中间球面板与所述下支座板之间；

所述中间体的上表面与所述中间球面板的下表面配套，所述中间体的下表面与所述下支座板的上表面之间设有一用于通过摩擦来消耗能量的耗能摩擦副；

所述中间体的上表面设有球面滑板，所述中间球面板的下弧表面镀有硬铬，所述球面滑板的弧度与所述硬铬的弧度相同；

所述下支座板的上表面设有不锈钢板，所述中间体的下表面也设有不锈钢板；

所述耗能摩擦副包括所述下支座板上的不锈钢板和所述中间体上的不锈钢板。

2.根据权利要求1所述的摩擦型高阻尼橡胶减震支座，其特征在于：所述高阻尼橡胶环采用等效阻尼比最大值范围为20－30％的高阻尼橡胶环。

3.根据权利要求1所述的摩擦型高阻尼橡胶减震支座，其特征在于：所述下支座板上的不锈钢板和所述中间体上的不锈钢板，均采用耐磨不锈钢板。

4.根据权利要求1所述的摩擦型高阻尼橡胶减震支座，其特征在于：所述球面滑板采用改性超高分子量聚乙烯材料。

5.根据权利要求1所述的摩擦型高阻尼橡胶减震支座，其特征在于：所述球面滑板采用聚四氟乙烯材料。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的摩擦型高阻尼橡胶减震支座，其特征在于：所述球形支座主体是一采用Gs20Mn5铸钢材料的铸钢球形支座主体。

7.根据权利要求6所述的摩擦型高阻尼橡胶减震支座，其特征在于：所述上支座板上的下表面设有不锈钢板，所述上支座板上的不锈钢板采用镜面不锈钢板。

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