CN103206473A - 改进的橡胶支座 - Google Patents

Abstract

改进的橡胶支座，包括一种变孔或变铅芯橡胶支座、一种多孔或多铅芯橡胶支座、一种大尺寸橡胶支座、一种变钢板形状的橡胶支座、一种变钢板表面的橡胶支座及一种变钢板材料橡胶支座。中孔或铅芯的形状、高度比例可调整，中孔或铅芯纵径向剖面边线为折线形或曲线形；如，梯形、V形、T形、折线形、曲线形或组合形式，可满足不同隔震设计要求。橡胶支座水平剖面可有多个孔，孔的位置、数量、大小、形状可根据需要确定；可设置或不设置铅芯，可部分或全部孔有铅芯，孔或铅芯可以为单一或多种形状孔、铅芯的组合；孔或铅芯高度可调整，为满高或不满高；可以为大尺寸(如大直径)橡胶支座。中间夹层钢板面可为非平面。钢板表面可采用凹凸不光滑处理。

Description

改进的橡胶支座

技术领域

本发明涉及一种橡胶支座。是改进的橡胶支座，包括一种变孔或变铅芯橡胶支座、一种多孔或多铅芯橡胶支座、一种大尺寸橡胶支座、一种变钢板形状的橡胶支座、一种变钢板表面的橡胶支座以及一种改变钢板材料和特征的橡胶支座。可以根据隔震效果需要调整铅芯尺寸、形状、数目，改变橡胶支座水平刚度、初始刚度、滞回曲线。可以是大尺寸(如大直径)隔震橡胶支座，承受较大荷载。可以方便地用于隔震结构中，可灵活满足不同隔震设计要求。

背景技术

目前，公知的隔震橡胶支座是由钢板、橡胶层间隔叠合而成，可以有铅芯或无铅芯。无铅芯时，刚度小，但阻尼也小。有铅芯时，阻尼大，但刚度也大，尤其是初始刚度大，影响小震时的隔震效果。

由于生产工艺需要，在支座中部有一个孔或铅芯，橡胶支座受工艺限制，其尺寸(如直径)受到限制，不宜太大。

发明内容

是多种改进的橡胶支座，包括一种变孔或变铅芯橡胶支座、一种多孔或多铅芯橡胶支座、一种大尺寸橡胶支座、一种变钢板形状的橡胶支座、一种变钢板表面的橡胶支座以及一种改变钢板材料和特征的橡胶支座。

在抗地震设防地区，为了克服或缓解现有隔震橡胶支座铅芯阻尼与刚度要求的矛盾，改善、提高支座隔震、耗能性能，进而改善、提高上部结构隔震、减震性能，以及为了克服或缓解大尺寸(如大直径)橡胶支座制造技术的限制、不足，本发明提供了相应的改进措施；如，提出了变孔或变铅芯方法以及多孔或多铅芯方法，改进橡胶支座。这种措施可以按照设计需要使铅芯提供较大阻尼而初始刚度较小，大尺寸橡胶支座在小尺寸橡胶支座技术基础上可以容易生产，不受现有技术限制。

为了减小、补偿隔震橡胶支座有水平侧移时的竖向变形，本发明提出了改变钢板形状、厚度的方法，改进橡胶支座。为了简化工艺、减小钢板与橡胶层之间的胶结力要求、增加钢板与橡胶层之间的粘结力，本发明提出了改变钢板表面的方法，改进橡胶支座。为了充分发挥纤维材料优点，改善橡胶支座性能及橡胶受力性能，改善加工性能，改善、调整橡胶支座的竖向性能、转动性能，本发明提出了改变、替换钢板材料的方法，改进橡胶支座。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种橡胶支座，需要时可设置铅芯，其特征是：中孔或铅芯的形状、高度比例可调整变化，中孔或铅芯的纵径向剖面(或者其边线)可以为折线形或曲线形；如，根据需要中孔或铅芯的纵径向剖面(或者其边线)可以设计为梯形、V形、T形、折线形、曲线形或组合形式。根据需要，除了中孔或铅芯的纵径向剖面(或者其边线)可以是斜线形、折线形、曲线形或组合形式外，中孔或铅芯的水平剖面(或者其边线)也可以是折线形、曲线形或组合形式；中孔或铅芯水平剖面也可以为环状。根据需要，橡胶支座的中孔或铅芯可以是多个孔或多个铅芯；各个孔或各个铅芯的位置、数量、大小、形状、高度比例可根据需要确定，各孔铅芯可以不同。通过调整铅芯形状、高度比例，可以灵活设计橡胶支座及其滞回曲线、形状，橡胶支座可以具有较小的初始刚度，可以具有良好的耗能能力。分散设置多个铅芯，也可以改善支座、铅芯性能，改善支座初始刚度，改善对铅芯的约束及铅芯的耗能性能。

铅芯变截面处，需要时局部夹层钢板可加厚，承担铅芯产生的竖向压力。

一种大尺寸或小尺寸橡胶支座，可根据需要设置铅芯，其特征是：水平剖面有多个孔或多个铅芯，各个孔或各个铅芯的位置、数量、大小、形状、高度比例可根据需要确定；可根据需要设置或不设置铅芯，可部分或全部孔有铅芯，孔或铅芯可以为单一或多种形状孔、铅芯的组合；各个孔或各个铅芯高度比例可以调整，可为满高或不满高，各个铅芯高度比例可以相同或不同。设置多个孔或多个铅芯可以很方便地生产大尺寸橡胶支座。设置多个铅芯也同时增强了橡胶支座的抗扭能力、扭转耗能能力。大尺寸橡胶支座设置多个孔，可容易满足生产工艺中高温硫化的要求，可方便地用于设计、生产大尺寸橡胶支座。分散设置多个铅芯，也可以改善支座、铅芯性能，改善支座初始刚度，改善对铅芯的约束及铅芯的耗能性能。

大尺寸或小尺寸橡胶支座，各孔可以根据需要进行组合，各孔可以相同也可以不同，各孔铅芯也可以相同或不同。孔或铅芯水平剖面可以为环状，如，可以为圆环形、折线多边形环、曲线多边形环或组合形式；孔或铅芯的竖向剖面(或者其边线)可以为直线形、折线形或曲线形，如，竖向剖面(或者其边线)可以为梯形、V形、T形、折线形、曲线形或组合形式；孔或铅芯高度比例可以调整，可为满高或不满高。多个环形铅芯、多个圆形铅芯及多个无铅芯孔的位置、大小、数目、形状可根据需要确定、组合。铅芯外形可以为圆形、弧形、矩形、多边形。

一种橡胶支座，需要时可设置中孔、铅芯，其特征是：部分或全部中间夹层钢板面可设为非平面或非水平面及组合形式(如，不同倾角的钢板组合、平面与非平面钢板的组合)，其与水平面的夹角可根据需要设计调整、确定、组合。如，根据需要部分或全部中间夹层钢板面可以为圆锥形面或圆台形面或球台形面或棱台形面或棱锥形面，其与水平面的垂直夹角可根据需要设计调整、确定、组合。根据需要，部分或全部中间夹层钢板面剖面也可以为折线形或曲线形以及具有转动能力的圆弧形，其与水平面的夹角可根据需要设计调整、确定、组合。根据需要，部分或全部中间夹层钢板厚度及上、下端钢板厚度可以为等厚度，也可以为变厚度，其厚度变化梯度可根据需要设计调整、确定、组合，变厚度钢板与非平面钢板也可以根据需要组合。根据需要，上、下端钢板可以是平面钢板或者非平面钢板。根据需要，水平各方向参数(如钢板厚度、钢板梯度变化、钢板倾斜角度)可以相同或不同。侧移时，可减小、补偿隔震橡胶支座有水平侧移时的竖向压缩变形，甚至可具有提高支座高度的能力，支座可具有爬升能力，可利用上部结构重力增加橡胶支座的恢复力。橡胶支座除具有水平隔震、减震、耗能能力外，可具有一定竖向隔震、减震、耗能能力。若中间夹层钢板面剖面为圆弧形，支座具有转动能力。上、下端钢板的上下表面可以为平面或者非平面，但会导致支座竖向性能不同，平面端钢板或者倾斜角度与中间夹层钢板角度不同的非平面端钢板与非平面中间钢板组合时可具有明显的竖向隔震、减震效果。如果部分中间夹层钢板为非平面钢板，部分中间夹层钢板为平面钢板，两者串联组合，上、下端钢板为平面钢板或倾斜角度不同的非平面钢板，则支座具有三维不耦合的隔震、减震效果，竖向具有类似碟式弹簧的隔震、减震功能；根据需要，与端钢板连接处的橡胶层可增减局部、局部厚度梯度调整、局部带缝隙、局部带孔隙、全部删除或局部删除，为增强竖向隔震效果或变形协调需要，中间橡胶层也可厚度调整、局部增减、局部厚度梯度调整或局部带缝隙、孔隙。需要时，铅芯可竖向垂直设置或者斜向设置。如果不同倾斜角度的非平面钢板(包括中间钢板及端钢板)串联组合在一起，支座同样具有三维隔震、减震效果。根据需要，可设置多个铅芯，铅芯可竖向垂直设置，或者斜向设置，如垂直于钢板表面设置。

根据需要，不同倾斜角度及形式的非平面中间钢板、平面中间钢板、平面端钢板、非平面端钢板、不同梯度的变厚度中间钢板可串联组合在一起，非平面钢板之间可以同向组合也可以正反组合，对应的橡胶层可作出相应调整，如厚度调整、局部增减、局部厚度梯度调整或局部带缝隙、孔隙。支座具有不同性能的三维隔震、减震、耗能能力。正反组合：如相邻两个非平面钢板凹面相对连接放置(中间可有橡胶层)，如同两只碗的对扣方式，或者相邻两个非平面钢板凸面相对连接放置(中间可有橡胶层)。同向组合：如相邻两个非平面钢板的凹面同向套放连接放置(中间可有橡胶层)，如同两只碗的叠放方式。

为使隔震橡胶支座在有侧移时竖向高度降低量减小甚至增加，夹层钢板可采用圆台形面或棱台形面，这种措施可使支座上部在有侧移时有所提升，提升量小时可抵消或部分抵消平面夹层钢板橡胶支座的高度降低，提升量大时可使上部结构有所升高，增加势能、增加恢复平衡趋势。橡胶层局部有拉伸剪切变形。为减小橡胶层竖向拉伸变形，钢板面与水平面的垂直夹角可减小。沿径向通过调整中间夹层钢板厚度及上、下端钢板厚度也可以达到同样目的，对应地，橡胶层厚度可反向调整。这种支座可以具有类似于碗形滚动隔震支座侧移的隔震效果。根据需要，沿高度方向各中间夹层钢板厚度可以相同，也可以不同。

一种橡胶支座，其特征是：部分或全部钢板表面可采用凹凸不光滑处理。采用不光滑处理后，可降低钢板与橡胶之间的粘结要求，降低工艺、技术要求，降低造价，甚至便于施工企业组装、生产。橡胶支座可采用一种表面不光滑的钢板，如：与橡胶层接触的上、下端钢板表面及中间夹层钢板表面可以为垂直于、相交于径向刻痕(或者刻槽、刻凹坑、打孔)的表面，或者为垂直于或相交于径向带肋(或者带凸钉)的表面，橡胶层可有与对应接触钢板吻合的凸肋、凸钉或凹痕、凹槽、凹坑、孔，橡胶层与钢板表面可胶结或无胶接触连接；钢板上的凸肋、凸钉、凹痕、凹槽、凹坑、孔可组合设计。径向为钢板水平面中心向四周的射线方向。

一种橡胶支座，其特征是：部分或全部中间夹层钢板及上、下端钢板可以改为碳纤维材料板、碳纤维布、碳纤维网、玻璃纤维材料板、玻璃纤维布、玻璃纤维网、钢纤维布、钢纤维网或者混合纤维布、混合纤维网、混合纤维板，也可以组合使用。如，中间夹层钢板与纤维布交替间隔放置。混合纤维是碳纤维、玻璃纤维、钢纤维的两种或两种以上混合，进而形成混合纤维布、混合纤维网、混合纤维板，或者两种或两种以上单一纤维布、纤维网、纤维板分层组合(如胶合)形成一片混合纤维布、混合纤维网、混合纤维板。为充分发挥纤维作用，双向纤维方向宜相互垂直，纤维方向宜与其受力方向一致或垂直，受形状及制造工艺限制时，纤维方向可采用与其受力方向相交。

本发明的有益效果是，变孔或变铅芯橡胶支座，克服或缓解了现有隔震橡胶支座铅芯阻尼与刚度要求的矛盾，改善、提高支座隔震、耗能性能，提高上部结构隔震减震性能。可以按照设计需要使铅芯提供较大阻尼而初始刚度较小。多孔或多铅芯橡胶支座，克服或缓解了大尺寸(如大直径)橡胶支座制造技术的限制、不足。大尺寸橡胶支座在小尺寸橡胶支座技术基础上可以容易生产，不受现有技术限制。变钢板形状的橡胶支座，减小、补偿了隔震橡胶支座有水平侧移时的竖向压缩变形，甚至可抬高隔震橡胶支座有水平侧移时的竖向高度；可兼具有一定竖向隔震、减震、耗能能力。变钢板表面的橡胶支座，便于简化工艺、减小钢板与橡胶层之间的胶结力要求、增加钢板与橡胶层之间的粘结力。改变钢板材料和特征的橡胶支座，可以充分发挥碳纤维、玻璃纤维、钢纤维的优点，发挥其轻质、高强、抗拉能力强的特点，胶结性能也较好，也可改善橡胶受力特点，改善、调整橡胶支座的竖向刚度、竖向减震效应、转动刚度、转动能力。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1～图39中：①为铅芯，②为中孔，③为加厚夹层钢板，④为环状铅芯或铅层，⑤为环状中孔，⑥为直线形剖面的非平面夹层钢板，⑦为夹层钢板，⑧为内部橡胶层，⑨为上、下端钢板，⑩为连接钢板，(11)为折线形剖面的非平面夹层钢板，(12)为曲线形剖面的非平面夹层钢板，(13)为圆弧形剖面的非平面夹层钢板，(14)为变厚度夹层钢板。

图1是本发明的一种圆锥形变铅芯截面橡胶支座图。图2是图1中铅芯没有伸入下端钢板的变铅芯截面橡胶支座图。图3是本发明的一种圆台形变铅芯截面橡胶支座图。图4、图5是本发明的一种圆台形变铅芯截面、变铅芯高度橡胶支座图。图6、图7是本发明的一种折线形变铅芯截面橡胶支座图。图8是本发明的一种圆锥形变铅芯截面、变铅芯高度橡胶支座图。图9是本发明的一种折线形变铅芯截面、变铅芯高度橡胶支座图。图10是本发明的另一种折线形变铅芯截面橡胶支座图。图11是本发明的一种变铅芯高度橡胶支座图。图12是本发明的一种T形变铅芯截面橡胶支座图。图13、图14是本发明的一种下部无中孔的变铅芯高度橡胶支座图。图15、图16是本发明的另一种折线形变铅芯截面橡胶支座图。图17是本发明的一种曲线形变铅芯截面橡胶支座图。图18是本发明的一种多孔橡胶支座图，可以是大直径橡胶支座。图19是本发明的一种多铅芯橡胶支座图，可以是全部或部分中孔有铅芯，铅芯可根据需要变截面、变高度，可以是大直径橡胶支座。图20是图18或图19的水平剖面图，中孔水平面位置可根据需要确定。图21是本发明的一种圆台形变铅芯截面、变铅芯高度橡胶支座图，可以是大直径橡胶支座。图22是本发明的一种折线形变铅芯截面橡胶支座图，可以是大直径橡胶支座。图23是图21或图22的水平剖面图，中孔水平面位置可根据需要确定。图24是本发明的一种环形铅芯橡胶支座图，可以是大直径橡胶支座。图25是本发明的一种环形变铅芯截面橡胶支座图，可以是大直径橡胶支座。图26是图24或图25的水平剖面图，环形铅芯水平面位置、大小可根据需要确定。图27是图24或图25的无铅芯水平剖面图，是图26没有铅芯的情况。图28是本发明的一种环形铅芯、圆形铅芯橡胶支座图，可以是大直径橡胶支座。图29是本发明的一种环形变铅芯截面、圆形铅芯橡胶支座图，可以是大直径橡胶支座，圆形铅芯可以根据需要变截面、变高度。图30是图28或图29的水平剖面图，环形铅芯及圆形铅芯的水平面位置、大小、数目可根据需要确定、组合。图31是图28或图29的无铅芯水平剖面图，是图30没有铅芯的情况。图32是全部中间夹层钢板面为圆台形面的橡胶支座图，也可以是部分中间夹层钢板面为圆台形面或组合形式，中间夹层钢板面也可为圆锥形面、棱台形面、棱锥形面，可根据需要设置铅芯。图33是本发明的一种全部中间夹层钢板面为圆台形面的圆锥形变铅芯截面橡胶支座图，也可以是部分中间夹层钢板面为圆台形面或组合形式，中间夹层钢板面也可为圆锥形面、棱台形面、棱锥形面。图34是全部中间夹层钢板面为圆台形面的橡胶支座图，与图32中的夹层钢板面倾角不同，也可以是部分中间夹层钢板面为圆台形面或组合形式。图35是全部中间夹层钢板面剖面为一种折线形的橡胶支座图，可根据需要设置铅芯，也可以是部分中间夹层钢板面剖面为折线形或组合形式。图36是全部中间夹层钢板面剖面为一种曲线形的橡胶支座图，可根据需要设置铅芯，也可以是部分中间夹层钢板面剖面为曲线形或组合形式。图37是全部中间夹层钢板面剖面为一种圆弧形的橡胶支座图，同一圆弧形钢板左右两侧具有同一圆心或球心，兼具有转动能力，也可以是部分中间夹层钢板面剖面为圆弧形或组合形式。图38是全部中间夹层钢板为一种变厚度钢板的橡胶支座图，其变厚度钢板上表面有倾角，变厚度钢板下表面为水平或有倾角，也可以是部分中间夹层钢板为变厚度钢板或组合形式。图39是全部中间夹层钢板为一种变厚度钢板的橡胶支座图，是图32中改变中间钢板厚度的一种橡胶支座，其变厚度钢板上、下表面均有倾角，也可以是部分中间夹层钢板为变厚度钢板或组合形式。

图1～图39中铅芯及环形铅芯可根据需要变铅芯截面、变铅芯高度，并可以组合。图1～图39中多个铅芯或多个环形铅芯可以根据需要变铅芯截面、变铅芯高度，并可以组合，也可以对中孔是否有铅芯或环形铅芯进行组合。

具体实施方式

支座钢板、橡胶层可按照常规加工方法，支座的硫化、固定可以按照常规的生产方法，生产时的固定可以从一端或两端固定，铅芯的压入可以从一端或两端压入。

环形铅芯橡胶支座可以把内部橡胶支座部分与外部橡胶支座部分分别加工生产，再组装，再压入铅芯；也可以同时一体加工生产，再压入铅芯。

无铅芯环形中孔橡胶支座可以把内部橡胶支座部分与外部橡胶支座部分分别加工生产，再组装；也可以同时一体加工生产。

Claims (10)

1.一种橡胶支座，需要时可设置铅芯，其特征是：中孔或铅芯形状、高度比例可调整变化，中孔或铅芯的纵径向剖面边线可以为折线形或曲线形；根据需要，中孔或铅芯的纵径向剖面边线可以设计为梯形、V形、T形、折线形、曲线形或组合形式；通过调整铅芯形状、高度比例，可以灵活设计橡胶支座及其滞回曲线、形状。

2.根据权利要求1所述的橡胶支座，其特征是：根据需要，除了中孔或铅芯的纵径向剖面边线可以是斜线形、折线形、曲线形或组合形式外，中孔或铅芯的水平剖面边线也可以是折线形、曲线形或组合形式；中孔或铅芯水平剖面也可以为环状；需要时局部夹层钢板可加厚，承担铅芯产生的竖向压力。

3.根据权利要求1所述的橡胶支座，其特征是：根据需要，中孔或铅芯可以是多个孔或多个铅芯；各个孔或各个铅芯的位置、数量、大小、形状、高度比例可根据需要确定；分散设置多个铅芯，也可以改善支座、铅芯性能。

4.一种大尺寸或小尺寸橡胶支座，可根据需要设置铅芯，其特征是：水平剖面有多个孔或多个铅芯，各个孔或各个铅芯的位置、数量、大小、形状、高度比例可根据需要确定；可根据需要设置或不设置铅芯，可部分或全部孔有铅芯，孔或铅芯可以为单一或多种形状孔、铅芯的组合；各个孔或各个铅芯高度比例可以调整，可为满高或不满高，各个铅芯高度比例可以相同或不同；设置多个孔或多个铅芯可以方便地生产大尺寸橡胶支座；分散设置多个铅芯，也可以改善支座、铅芯性能。

5.根据权利要求4所述的大尺寸或小尺寸橡胶支座，其特征是：各孔可以根据需要进行组合，各孔可以相同也可以不同，各孔铅芯也可以相同或不同。

6.根据权利要求4所述的大尺寸或小尺寸橡胶支座，其特征是：孔或铅芯水平剖面可以为环状，如，可以为圆环形、折线多边形环、曲线多边形环或组合形式；孔或铅芯的竖向剖面边线可以为直线形、折线形或曲线形，如，竖向剖面边线可以为梯形、V形、T形、折线形、曲线形或组合形式；孔或铅芯高度比例可以调整，可为满高或不满高；多个环形铅芯、多个圆形铅芯及多个无铅芯孔的位置、大小、数目、形状可根据需要确定、组合。

7.一种橡胶支座，需要时可设置中孔、铅芯，其特征是：部分或全部中间夹层钢板面为非平面或非水平面及组合形式，其与水平面的夹角可根据需要设计调整、确定、组合；根据需要，部分或全部中间夹层钢板面可以为圆锥形面或圆台形面或球台形面或棱台形面或棱锥形面，其与水平面的垂直夹角可根据需要设计调整、确定、组合；根据需要，部分或全部中间夹层钢板面剖面也可以为折线形或曲线形以及具有转动能力的圆弧形，其与水平面的夹角可根据需要设计调整、确定、组合；根据需要，部分或全部中间夹层钢板厚度及上、下端钢板厚度可以为等厚度，也可以为变厚度，其厚度变化梯度可根据需要设计调整、确定、组合，变厚度钢板与非平面钢板也可以根据需要组合；根据需要，上、下端钢板可以是平面钢板或者非平面钢板；根据需要，水平各方向参数可以相同或者不同；侧移时，可具有提高支座高度的能力；可兼具有一定竖向隔震、减震、耗能能力；根据需要，与端钢板连接处的橡胶层可增减局部、局部厚度梯度调整、局部带缝隙、局部带孔隙、全部删除或局部删除，中间橡胶层也可厚度调整、局部增减、局部厚度梯度调整或局部带缝隙、孔隙；需要时，铅芯可竖向垂直设置或者斜向设置；根据需要，不同倾斜角度及形式的非平面中间钢板、平面中间钢板、平面端钢板、非平面端钢板、不同梯度的变厚度中间钢板可串联组合在一起，非平面钢板之间可以同向组合也可以正反组合，橡胶层可作出相应调整；权利要求1～6所述的橡胶支座也可采用这种钢板或组合形式。

8.一种橡胶支座，其特征是：部分或全部钢板表面采用凹凸不光滑处理；可降低钢板与橡胶之间的粘结要求，减小工艺、技术要求，甚至便于施工企业组装、生产；权利要求1～7所述的橡胶支座也可采用这种表面的钢板或组合形式。

9.根据权利要求8所述的橡胶支座，其特征是：与橡胶层接触的上、下端钢板表面及中间夹层钢板表面可以为垂直于或相交于径向刻痕或刻槽、刻凹坑的表面，或者为垂直于或相交于径向带肋或带凸钉的表面，橡胶层可有与对应接触钢板吻合的凸肋、凸钉或凹痕、凹槽、凹坑，橡胶层与钢板表面可胶结或无胶接触连接；钢板上的凸肋、凸钉、凹痕、凹槽、凹坑可组合设计。

10.一种橡胶支座，其特征是：部分或全部中间夹层钢板及上、下端钢板可以改为碳纤维材料板、碳纤维布、碳纤维网、玻璃纤维材料板、玻璃纤维布、玻璃纤维网、钢纤维布、钢纤维网或者混合纤维布、混合纤维网、混合纤维板，也可以组合使用；权利要求1～9所述的橡胶支座也可采用这种板、布、网或组合形式。

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