CN103850358A - 一种三维隔震装置 - Google Patents

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何文福
潘响铃
刘文光
许浩
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Abstract

本发明涉及一种三维隔震装置，包括预埋件、第一水平限位弹簧、连接板、水平滑板支座滑板、水平滑板支座滑块、上斜坡找平联接板、沉头螺栓、铅芯橡胶支座、第二水平限位弹簧、下斜坡找平联接板和钢挡块。通过倾斜铅芯橡胶支座的变形位移实现竖向隔震；通过水平滑板支座滑块的滑移实现水平隔震；通过弹簧来实现恢复力，从而实现三维减震/振的目的。该发明的新型三维隔震装置可使上部建筑被保护物在有水平及竖向振动和地震时均得到保护，以及振动设备的振动传递得到有效衰减。该发明隔震装置适用于建筑结构、大型设备的地震和振动控制与保护。

Description

一种三维隔震装置
技术领域
本发明是一种三维隔震装置，涉及环境振动和抗震、减震技术领域。
背景技术
随着现代工业的发展及城市规模的扩大，由工业设备及轨道交通等众多振动引发的环境振动及噪声问题逐渐显现出来，振动已成为影响人类生活和生产的七大公害之一。振动对人们的生活和工作环境产生了很大的影响。例如工业设备振动对周围的建筑生产、精密设备仪器的工作性能和住宅的居住环境均产生影响。如何减小由于外界振动对人们日常生活和精密设备的影响，减振设计具有重要意义。
地震是威胁人类的严重自然灾害之一。隔震橡胶块具有良好的隔震减震性能，使用范围广，维护保养方便等优点，因而在建筑物隔震中具有独特优势。在地震过程中, 通过安装在地面与建筑物之间的隔震橡胶块发生变形所产生的内部摩擦来吸收振动能量，从而减低建筑物的振动频率，达到降低地震危害，保护建筑物及结构内部设备、设施的效果。
对于三维隔震技术，由于竖向承载力需要承受上部结构自重，而隔震技术又需要具有较小的隔震刚度，这样就形成了较大的承载能力需求和较小的隔震刚度需求的矛盾，这也使得该隔震装置已成为国际难题。目前，对于通过发明一种稳定的三维隔震支座来一并减轻水平和竖向地震作用已经有过很多的尝试。大多数三维隔震装置主要利用碟形弹簧、空气弹簧和液压油进行竖向隔震。很多三维隔震装置都具有良好的竖向隔震性能或阻尼性能。但这些设备的缺点也不能忽略不计，主要有价格昂贵、体积庞大等，这些限制了三维隔震装置广泛应用的可能性。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种三维隔震装置，是一种同时隔离三向地震和环境振动新型隔震装置，采用该装置的被保护结构或设备在地震或振动作用下的振动响应及振动传递得到有效控制，保护地震或振动作用下结构或设备的安全。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种三维隔震装置，包括预埋件、第一水平限位弹簧、连接板、水平滑板支座滑板、水平滑板支座滑块、上斜坡找平联接板、沉头螺栓、铅芯橡胶支座、第二水平限位弹簧、下斜坡找平联接板和钢挡块；所述连接板和水平滑板支座滑板通过预埋件与混凝土柱进行螺栓连接，所述钢挡块的侧面通过第一水平限位弹簧混凝土柱与连接，底面固定在混凝土柱上；所述水平滑板支座滑块上端连接水平滑板支座滑板，下端与上斜坡找平联接板通过卡槽连接；两个上斜坡找平联接板通过第二水平限位弹簧连接；所述铅芯橡胶支座与上斜坡找平联接板、下斜坡找平联接板通过沉头螺栓连接；下斜坡找平联接板通过预埋件与混凝土柱进行螺栓连接。所述铅芯橡胶支座的倾斜角度根据被保护结构的重量和竖向位移在0°~90°之间调整。
本装置工作原理如下：
本三维隔震装置可以是2个及2个以上倾斜铅芯橡胶支座并联，倾斜角度可以根据竖向荷载和所需的竖向位移进行计算。倾斜铅芯橡胶支座均匀放置于某一圆周上，该圆周的大小可由三维支座竖向位移和倾斜隔震支座的斜向位移计算。两个水平限位弹簧以及钢挡块可实现水平滑板支座滑块发生有限水平位移且具有恢复能力。而倾斜铅芯橡胶支座的斜向位移则转换成为整体过度联接板的竖向位移。竖向荷载可以分解成倾斜铅芯橡胶支座的竖直和水平荷载，通过控制倾斜铅芯橡胶支座在X向和Y向的倾斜角度，可以得出倾斜铅芯橡胶支座在斜面运动时，该装置整体具有较大恒定的竖向承载力。在水平地震/振动作用下，水平滑板支座滑块提供较小的水平刚度和较大的变形能力，可实现水平隔震/振功能。在竖向地震/振动作用下，倾斜铅芯橡胶支座提供较大的竖向恒定承载力，较小的竖向刚度及较大的变形能力，可实现竖向隔震/振功能。由以上各种情况，当建筑结构产生水平或竖向振动时，装置会相应的水平或竖向工作，充分发挥滑板支座及铅芯橡胶支座的控制作用，并且各方向相互不干扰，从而达到对建筑结构的多向振动的准确控制。
       与现有技术相比较，本发明具有如下显而易见的突出实质性特点和显著的技术进步：
本发明利用一种新型三维隔震装置，使结构水平及竖向方向振动得到控制，充分发挥滑板支座及铅芯橡胶支座的控制作用，并且各方向相互不干扰。本装置可以调整各种角度，从而适应不同位移和荷载，并可以对该装置的组成进行调整，可用于在普通建筑物、特殊结构、桥梁、以及机械设备减震/振。此外，该装置的大小和承载能力之间的关系并不是恒定的，可以满足不同的荷载而不改变其大小。
附图说明
图1为三维隔震装置结构示意图。
图2是连接板示意图。
图3是上斜坡找平联接板示意图。
图4是下斜坡找平联接板示意图。
图5是铅芯橡胶支座示意图。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图说明如下：
如图1至图5所示，一种三维隔震装置，包括预埋件2、第一水平限位弹簧3、连接板4、水平滑板支座滑板5、水平滑板支座滑块6、上斜坡找平联接板7、沉头螺栓8、铅芯橡胶支座9、第二水平限位弹簧10、下斜坡找平联接板11和钢挡块12；所述连接板4和水平滑板支座滑板5通过预埋件2与混凝土柱1进行螺栓连接，所述钢挡块12的侧面通过第一水平限位弹簧3混凝土柱1与连接，底面固定在混凝土柱1上；所述水平滑板支座滑块6上端连接水平滑板支座滑板5，下端与上斜坡找平联接板7通过卡槽连接；两个上斜坡找平联接板7通过第二水平限位弹簧10连接；所述铅芯橡胶支座9与上斜坡找平联接板7、下斜坡找平联接板11通过沉头螺栓8连接；下斜坡找平联接板11通过预埋件2与混凝土柱1进行螺栓连接。所述铅芯橡胶支座9的倾斜角度根据被保护结构的重量和竖向位移在0°~90°之间调整。
在水平地震/振动作用下，水平滑板支座滑块6通过滑动提供较小的水平刚度和较大的变形能力，可实现水平隔震/振功能。在竖向地震/振动作用下，铅芯橡胶支座9提供较大的竖向恒定承载力，较小的竖向刚度及较大的变形能力，可实现竖向隔震/振功能。 

Claims (2)

1.一种三维隔震装置，其特征在于，包括预埋件（2）、第一水平限位弹簧（3）、连接板（4）、水平滑板支座滑板（5）、水平滑板支座滑块（6）、上斜坡找平联接板（7）、沉头螺栓（8）、铅芯橡胶支座（9）、第二水平限位弹簧（10）、下斜坡找平联接板（11）和钢挡块（12）；所述连接板（4）和水平滑板支座滑板（5）通过预埋件（2）与混凝土柱（1）进行螺栓连接，所述钢挡块（12）的侧面通过第一水平限位弹簧（3）混凝土柱（1）与连接，底面固定在混凝土柱（1）上；所述水平滑板支座滑块（6）上端连接水平滑板支座滑板（5），下端与上斜坡找平联接板（7）通过卡槽连接；两个上斜坡找平联接板（7）通过第二水平限位弹簧（10）连接；所述铅芯橡胶支座（9）与上斜坡找平联接板（7）、下斜坡找平联接板（11）通过沉头螺栓（8）连接；下斜坡找平联接板（11）通过预埋件（2）与混凝土柱（1）进行螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的三维隔震装置，其特征在于，所述铅芯橡胶支座（9）的倾斜角度根据被保护结构的重量和竖向位移在0°~90°之间调整。
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