CN103541429A - 一种具有抗拉功能的三维隔震（振）支座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有抗拉功能的三维隔震（振）支座，包括水平隔震支座、竖向隔震装置、下连板、中间连板和上连板，所述下连板上设置水平隔震支座，水平隔震支座上部与中间连板相连，下部与下连板相连，所述中间连板和上连板之间设置有至少一组竖向隔震装置；所述的竖向隔震装置包括碟形弹簧竖向隔震器、导杆；所述的竖向隔震装置还包括环形翼缘、导向装置、圆筒形导向件和圆环形抗拉挡板。本发明通过水平隔震支座隔离水平地震及地铁作用，减少结构在水平地震及地铁作用下的振动，碟形弹簧竖向隔震器隔离竖向地震及地铁作用，圆环形抗拉挡板限制环形翼缘的竖向位移，提供抗拉能力，防止支座失稳。

Description

一种具有抗拉功能的三维隔震(振)支座

技术领域

本发明涉及一种具有抗拉功能的新型三维隔震（振）支座，该三维隔震（振）支座适用于普通多高层建筑结构的地震及地铁隔震（振）。

背景技术

现代工业的飞速发展、国民经济的快速增长以及城市建设规模的日益扩大，使得城市交通问题日益凸显。地下铁道以其速度快、安全舒适、可靠性好等优点，已成为当代社会一种重要的现代化城市交通工具。但是，随着大城市地铁网的不断扩展，地铁列车车速的不断提升，地铁列车运营引起的振动和噪声环境问题已对人类的工作生活造成了不可忽视的影响。

一、振动对人体的影响。地铁列车所引起的环境振动一般不会对人体造成伤害，但它会干扰人们的日常生活，使人感到极度不适和心烦，甚至影响人们的睡眠、休息和学习。振动试验表明：振动对于居住在交通线周围的居民影响非常大，并且振动强度越高，对人们入睡和睡眠深度的影响越大。

二、振动对人体健康的影响。国外研究表明：振动易引起人体内脏器官的共振，轻微的振动也能引起人们的心烦，危害人们的身心健康。

三、振动对工作的影响。振动会影响人的听觉，干扰手的操作准确性，使其操作速度下降，甚至出现误操作。振动还妨碍人的精力集中，特别是在振动和噪声共存的环境下，人的大脑思维受到干扰，难以集中精力进行判断和思考。

四、振动对人居环境的影响。振动影响建筑物的正常使用及精密机床和仪器的正常运行。如北京西直门附近，距铁路约100米处一座五层楼内，每当列车通过时，可明显感到室内有较强的振动，门窗和家具的玻璃发出噪声，一段时间后室内家具由于振动而发生了错位。

振动不但对人们的生活环境和工作环境产生了许多不利的影响，而且列车运营引起的地铁结构振动还通过周围地层向外传播，进一步诱发地面建筑物的二次振动，影响地铁周围居民的正常生活。所以有必要对这一问题进行深入细致的研究，从而有效的控制和减少地铁振动产生的不利影响。

地震灾害给人类带来不可估量的生命财产损失。基础隔震（振）体系是在上部结构与基础之间设置某种隔震消能装置，以减小地震（振动）能量向上部的传输，达到减小结构振动的目的。

建筑基础水平隔震技术研究已经取得了令人瞩目的成果，并已经广泛应用于工程实践中。但是，对地铁运行诱发的环境振动及竖向地震引起的竖向振动的隔震（振）研究却相对非常较少。在实际工程中，建筑物的隔震层要为上部结构提供竖向稳定支承，显著降低竖向刚度是困难的。所以，建筑物竖向隔震（振）设计的难点在于如何在保证为上部结构提供有效竖向支承的同时，大幅度提高隔震（振）后结构的竖向周期。

综上所述，开发一种能够同时隔离水平地震作用、地铁竖向振动和竖向地震作用的三维隔震（振）支座具有重要的理论意义和现实应用价值。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前普通隔震支座尚无法有效解决的竖向隔震（振）问题，提供一种具有抗拉功能的三维隔震（振）支座，结构紧凑，同时具有水平和竖向隔震（振）效果，该三维隔震（振）支座在水平方向和竖直方向同时具有耗能能力，并且具有必要的竖向抗拉性能。

本发明采用的技术方案：一种具有抗拉功能的三维隔震（振）支座，包括水平隔震支座、竖向隔震装置、下连板、中间连板和上连板，所述下连板上设置水平隔震支座，水平隔震支座上部与中间连板相连，下部与下连板相连，所述中间连板和上连板之间设置有至少一组竖向隔震装置；所述的竖向隔震装置包括碟形弹簧竖向隔震器、导杆；所述的竖向隔震装置还包括环形翼缘、导向装置、圆筒形导向件和圆环形抗拉挡板；在碟形弹簧竖向隔震器中心处设置圆筒形导向件，圆筒形导向件顶部设有圆环形抗拉挡板，下部与导向装置刚性连接;导向装置下部与中间连板刚性连接;圆筒形导向件内部设置导杆，导杆上部与上连板刚性连接，导杆中部设有环形翼缘，下端伸入导向装置中；上连板下部设置有凸缘，所述凸缘直接与碟形弹簧竖向隔震器接触，凸缘上设置有与圆筒形导向件相匹配的凹槽，在竖向荷载作用下，圆筒形导向件能在凹槽中自由滑动。

所述环形翼缘为双层复合结构，下层为钢板，上层为缓冲橡胶。

所述水平隔震支座为铅芯橡胶支座或高阻尼橡胶支座。

所述导向装置内设有空腔，空腔与导向装置的导向槽联通，导向装置的截面直径与圆筒形导向件的截面直径相同。

所述导杆与导向装置之间设置低摩擦材料，所述碟形弹簧竖向隔震器与圆筒形导向件之间设置低摩擦材料。

碟形弹簧竖向隔震器中心处设置圆筒形导向件，圆筒形导向件下部与导向装置刚性连接，上部设有圆环形抗拉挡板。导向装置上部与圆筒形导向件刚性连接，下部与中间连板刚性连接。圆筒形导向件内部设置导杆，导杆上部与上连板刚性连接，导杆中部设有环形翼缘，下端伸入导向装置。所述环形翼缘的构造分为两层，下层为承受压力的钢板，上层为缓冲橡胶。在新型三维隔震支座不承受任何竖向荷载时，环形翼缘与圆环形抗拉挡板紧密接触，但两者间无连接，不产生力的作用。

有益效果：

本发明提供了一种构造简单的具有抗拉功能新型三维隔震（振）支座，通过在水平隔震支座上增加碟形弹簧竖向隔震器，增设环形翼缘、圆环形抗拉挡板等构件，形成一种新型三维隔震（振）支座。该新型三维隔震（振）支座，通过水平隔震支座隔离水平地震及地铁作用，并提供一定的阻尼，减少结构在水平地震作用下的振动。碟形弹簧竖向隔震器隔离竖向地震及地铁作用。圆环形抗拉挡板限制支座的竖向位移，提供抗拉能力，保证支座的稳定性。该支座可广泛应用于多、高层建筑结构的三维隔震（振）。

附图说明

图1为本发明一种具有抗拉功能的新型三维隔震（振）支座结构示意图；

图2为图1中A-A面剖面图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1、2所示：一种具有抗拉功能的新型三维隔震（振）支座，包括水平隔震支座1，碟形弹簧竖向隔震器2，导杆3，环形翼缘4，导向装置5，圆筒形导向件6，圆环形抗拉挡板7，下连板8，中间连板9，上连板10。

水平隔震支座1采用铅芯橡胶支座或高阻尼橡胶支座，主要用于隔离水平方向的地震及地铁作用，保护上部结构。在地震荷载作用下，水平隔震支座隔离大部分水平地震作用，保证上部结构处于安全状态，使精密仪器处于正常工作状态。水平隔震支座具有较高的阻尼比，主要用于消耗水平方向的振动能量。在地铁振动荷载作用下，水平隔震支座隔离大部分高频振动，避免地铁引起的振动与楼板的自身振动形成共振，保证上部结构的使用舒适度。水平隔震支座1上部与中间连板9相连，下部与下连板8相连。

在中间连板9和上连板10之间至少设置一组竖向隔震装置，所述竖向隔震装置包括：碟形弹簧竖向隔震器2、导杆3、环形翼缘4，导向装置5，圆筒形导向件6，圆环形抗拉挡板7。

碟形弹簧竖向隔震器2，主要用于隔离竖直方向的地震及地铁作用，保证上部结构的安全性及使用舒适度。在地震荷载作用下，碟形弹簧竖向隔震器隔离大部分竖向地震作用，保证上部结构处于安全状态，使精密仪器处于正常工作状态。在地铁振动荷载作用下，碟形弹簧竖向隔震器隔离大部分高频振动，避免地铁引起的振动与楼板的自身振动形成共振，保证上部结构的使用舒适度。碟形弹簧竖向隔震器2中心处设置圆筒形导向件6，圆筒形导向件6下部与导向装置5刚性连接，上部设有圆环形抗拉挡板7。导向装置5上部与圆筒形导向件6刚性连接，下部与中间连板9刚性连接。圆筒形导向件6内设有导杆3，导杆3中部设有环形翼缘4，所述导杆3上部与上连板10刚性连接，下端插入导向装置5内部。所述环形翼缘4的构造分为两层，下层为承受压力的钢板，上层为缓冲橡胶。在三维支座不承受竖向荷载时，环形翼缘4与圆环形抗拉挡板7紧密接触，但两者之间无连接，不产生接触力。当新型三维隔震支座承受竖向拉力荷载时，环形翼缘与圆环形抗拉挡板接触，提供一定的抗拉能力。当新型三维隔震支座承受竖向压力荷载时，环形翼缘与圆环形抗拉挡板分离，两者之间不产生力的作用。

在竖向地震及地铁荷载作用下，碟形弹簧竖向隔震器发生竖向位移，上连板带动导杆产生竖向移动，圆环形抗拉挡板限制环形翼缘的位移，保证支座不产生过大的竖向位移，维持其稳定性。在水平地震作用下，由于竖向隔震系统中圆筒形导向件及导杆具有较大的水平刚度，竖向隔震系统不会产生较大的水平相对位移。

根据建筑抗震设计规范（GB50011-2010），在水平和竖向地震作用下，普通隔震支座允许承受1MP的拉应力，然而在承受拉应力的情况下，碟形弹簧隔震器已经与上连板发生脱离，为了防止该情况的发生，在新型三维隔震支座中设计环形翼缘与圆环形抗拉挡板，当支座承受拉力时，环形翼缘与圆环形抗拉挡板之间产生力的接触作用，提供抗拉能力，避免新型三维隔震支座的整体失稳。

上连板10下部设置有凸缘，该凸缘直接与下部碟形弹簧竖向隔震器2接触，传递竖向荷载；上连板10下部的凸缘上设置有与圆筒形导向件6相匹配的凹槽，在竖向荷载作用下，圆筒形导向件6可以在凹槽中自由滑动。当所述的竖向隔震装置为一组时，凸缘可以设置为圆筒形，在中间设置与圆筒形导向件6相匹配的凹槽。当所述的竖向隔震装置为多组时，比如为以支座的中轴线为中心几何对称时，则相应的凸缘仍然可以设置外形为圆筒形，上面相对应的设置相应数目的凹槽。所述导向装置内设有空腔，空腔与导向装置的导向槽联通，导向装置的截面直径与圆筒形导向件的截面直径相同。在水平地震作用下，由于竖向隔震系统中圆筒形导向件及导杆以及下部的导向装置均具有较大的水平刚度，竖向隔震系统不会产生较大的水平相对位移。

作为优选，所述导杆与下部导向装置之间设置低摩擦材料，减小导杆竖向滑动时的摩擦力，所述碟形弹簧竖向隔震器与圆筒形导向件之间设置低摩擦材料，减小碟形弹簧竖向隔震器与圆筒形导向件之间的摩擦力。

本发明在三向地震及地铁荷载作用下，水平隔震支座隔离水平力向上传递至上部结构的大部分动力荷载。碟形弹簧竖向隔震器在竖向地震及地铁作用下产生变形，一方面以弹性势能的形式存储部分能量；另一方面，碟形弹簧组通过接触面的摩擦亦可消耗一定的能量。

碟形弹簧竖向隔震器2中碟形弹簧组的刚度、数量以及叠放形式需根据支座竖向承载力要求进行设计；水平隔震支座1可以根据上部建筑荷载、地震作用下的允许变位以及现行隔震支座相关规定进行设计，一般可以直接采用铅芯橡胶隔震支座或高阻尼橡胶支座的设计方法进行设计。环形翼缘4、圆筒形导向件6和圆环形抗拉挡板7的设计依据为相关构件的强度、刚度要求。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种具有抗拉功能的三维隔震（振）支座，包括水平隔震支座、竖向隔震装置、下连板、中间连板和上连板，所述下连板上设置水平隔震支座，水平隔震支座上部与中间连板相连，下部与下连板相连，所述中间连板和上连板之间设置有至少一组竖向隔震装置；所述的竖向隔震装置包括碟形弹簧竖向隔震器、导杆；其特征在于：所述的竖向隔震装置还包括环形翼缘、导向装置、圆筒形导向件和圆环形抗拉挡板；在碟形弹簧竖向隔震器中心处设置圆筒形导向件，圆筒形导向件顶部设有圆环形抗拉挡板，下部与导向装置刚性连接;导向装置下部与中间连板刚性连接;圆筒形导向件内部设置导杆，导杆上部与上连板刚性连接，导杆中部设有环形翼缘，下端伸入导向装置中；上连板下部设置有凸缘，所述凸缘直接与碟形弹簧竖向隔震器接触，凸缘上设置有与圆筒形导向件相匹配的凹槽，在竖向荷载作用下，圆筒形导向件能在凹槽中自由滑动。

2.如权利要求1所述的具有抗拉功能的三维隔震（振）支座，其特征在于，所述环形翼缘为双层复合结构，下层为钢板，上层为缓冲橡胶。

3.如权利要求1所述的具有抗拉功能的三维隔震（振）支座，其特征在于，所述水平隔震支座为铅芯橡胶支座或高阻尼橡胶支座。

4.如权利要求1所述的具有抗拉功能的三维隔震（振）支座，其特征在于，所述导向装置内设有空腔，空腔与导向装置的导向槽联通，导向装置的截面直径与圆筒形导向件的截面直径相同。

5.如权利要求1所述的具有抗拉功能的三维隔震（振）支座，其特征在于，所述导杆与导向装置之间设置低摩擦材料，所述碟形弹簧竖向隔震器与圆筒形导向件之间设置低摩擦材料。

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