CN104196942B - 一种主动阻尼隔振支座装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主动阻尼隔振支座装置，包括：下部底座以及设置于下部底座上的上部底座，其中，下部底座包括下部底座下底板,下部底座下底板的中心安装有下部底座传力芯柱，下部底座传力芯柱的顶部安装有下部底座上顶板；上部底座包括设置于下部底座上顶板上的上部底座上顶板，上部底座上顶板上安装有上部底座外壁，上部底座外壁的下端安装有上部底座下端板；下部底座传力芯柱的外部套有压电堆；压电堆的上端设置有第一传力垫板，压电堆的下端设置有第二传力垫板。本发明在解决地震动向支座上结构的传递，上部结构的振动向基础的传递时，不仅能够有效阻隔，并且能够通过摩擦层进行振动能量的消耗，具有传力途径明确、对环境适应能力强等优点。

Description

一种主动阻尼隔振支座装置

技术领域

本发明涉及土木工程抗震及机械振动控制领域，具体涉及一种主动阻尼隔振支座装置。

背景技术

地震发生时，地面震动通过上部结构的支座传递到结构中，引起结构的振动，过大的振动会使结构产生破坏，影响结构的安全性及适用性；当上部机械结构工作时，往往也会产生振动，通过支座传递给大地，引起周围其他结构或设备的振动，并且产生噪声。因此，进行有效的隔震/振、降噪设计，是保证地震时上部结构安全性与机械设备工作时减振、降噪的关键。基础隔震技术通过将上部结构与基础进行传力分离，较好的实现了减振、降噪。

随着上部结构复杂程度的增加以及机械设备的大型化，震/振动所造成的不良影响越发严重，传统的基础隔震技术已经不能满足实际的工程需要。基于新型智能材料设计制作可以实现主动控制的隔震/振支座，可以主动调节隔震/振支座位移，提高隔震/振效率，增加支座回复力等工程需求，具有构造简单、性能耐久、实用及适用性强等特点。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明提供了一种主动阻尼隔振支座装置，解决了现有隔震/振支座回复力及位移被动性强，工程适应能较差，工作效率低的技术问题。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

包括：下部底座以及设置于下部底座上的上部底座，其中，下部底座包括下部底座下底板,下部底座下底板的中心安装有下部底座传力芯柱，下部底座传力芯柱的顶部安装有下部底座上顶板；上部底座包括设置于下部底座上顶板上的上部底座上顶板，上部底座上顶板下端安装有上部底座外壁，上部底座外壁围绕于下部底座传力芯柱的外周，上部底座外壁的下端安装有上部底座下端板，上部底座下端板位于下部底座下底板的上方；下部底座传力芯柱的外部套有环柱状的压电堆；压电堆的上端设置有第一传力垫板，压电堆的下端设置有第二传力垫板，压电堆上端通过第一传力垫板与下部底座上顶板的下表面接触，通过第二传力垫板与上部底座下端板的上表面接触。

所述下部底座上顶板的上表面设置有第一摩擦层，上部底座上顶板的下表面设置有第二摩擦层。

所述下部底座下底板与上部底座下端板之间设置有间隙。

所示压电堆与下部底座传力芯柱之间设置有空隙。

所述压电堆的中心开孔截面为圆形或矩形。

所述第一传力垫板和第二传力垫板为环形结构。

所述第一传力垫板和第二传力垫板的表面光滑。

所述压电堆外侧与上部底座外壁之间空隙填充有轻质聚合物。

与现有技术比较，本发明的有益效果为：

1.本发明提供了一种主动阻尼隔振支座装置，通过在下部底座以及上部底座之间设置压电堆，运用压电堆这一新型智能材料应用于隔震/振主动控制系统，实现了对隔振结构隔震/振的新途径，在主动控制过程中具有较好的主动性、可控性、灵活性、高效性以及适应性强等优点。

2.本发明构造简单实用，性能可靠，通过压电堆的主动作动调节支座的隔震/振效果，符合土木工程结构隔震及机械设备隔振的性能特点。

3、当下部底座和上部底座相对运动时，通过设置于下部底座顶板上表面的摩擦层和上部底座顶板下表面的摩擦层进行耗能，能够有效的减少震动能量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的A-A方向的剖面视图；

图3为本发明的传力垫片视图；

附图标记说明：

1为下部底座，101为下部底座下底板，102为下部底座上顶板，103为下部底座传力芯柱，2为上部底座，201为上部底座上顶板，202为上部底座外壁，203为上部底座下端板，3为压电堆，4为第一摩擦层，5为第二摩擦层，6为上端传力垫板，7下端传力垫板，8为上部底座固定螺栓，9为下部底座固定螺栓，10为轻质聚合物。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

如图1、2所示，本发明提供了一种主动阻尼隔振支座装置，包括：下部底座1以及设置于下部底座1上的上部底座2：

本发明下部底座1的横截面为工字形结构，下部底座1包括下部底座下底板101,下部底座下底板101的中心安装有下部底座传力芯柱103，下部底座传力芯柱103的顶部安装有下部底座上顶板102，下部底座上顶板102的上表面设置有第一摩擦层4，下部底座下底板101上设置有下部底座固定螺栓9。

上部底座2包括设置于下部底座上顶板102上的上部底座上顶板201，上部底座上顶板201下端安装有上部底座外壁202，上部底座外壁202围绕于下部底座传力芯柱103的外周，上部底座外壁202的下端安装有上部底座下端板203，上部底座上顶板201的下表面设置有第二摩擦层5，上部底座下端板203位于下部底座下底板101的上方；下部底座传力芯柱103的外部套有环柱状的压电堆3；压电堆3的上端设置有上端传力垫板6，压电堆3的下端设置有下端传力垫板7，压电堆3上端通过上端传力垫板6与下部底座上顶板102的下表面接触，通过下端传力垫板7与上部底座下端板203的上表面接触，所述压电堆3外侧与上部底座外壁202之间空隙填充有轻质聚合物10，上部底座上顶板201上设置有上部底座固定螺栓8，所述轻质聚合物10为泡沫聚合物。

本发明中，下部底座下底板101与上部底座下端板203之间设置有间隙，压电堆3与下部底座传力芯柱103之间设置有空隙，并且压电堆3的中心开孔截面为圆形或矩形，上端传力垫板6和下端传力垫板7为环形结构，并且上端传力垫板6和下端传力垫板7的表面光滑。

由于压电材料具有的逆压电效应，可以通过对压电堆施加电场从而产生驱动力和位移输出，通过改变电场的强度，实现对压电堆力和位移输出的控制，达到调节支座摩擦力的目的。

本发明的工作原理及工作过程如下：

本发明可以应用于结构减震或机械设备隔振，当基础的震动通过支座向上部结构传递以及机械设备的振动向下部基础传递时，由于下部底座和上部底座分离，因此，可以阻隔一部分震动/振动的传递，但是可能使上部底座发生较大的位移，进而导致上部结构的严重错位。当下部底座1和上部底座2相对运动时，通过设置于下部底座顶板上表面102的第一摩擦层4和上部底座顶板201下表面的第二摩擦层5进行耗能，可以有效的减少震动能量.当对压电堆3施加电场时，压电堆3可以输出力和位移，通过压电堆3上端传力垫板6传递给下部底座，通过压电堆3下端传力垫板7传递给上部底座底板，由于上部底座底板和下部底座地板之间设置有空隙，因此，可以相对运动，进而增加第一摩擦层4和第二摩擦层5之间的摩擦力。当施加在压电堆3上的电场变化时，第一摩擦层4和第二摩擦层5之间的摩擦力也是可控变化的，从而，上部底座2和下部底座1之间的相对位移也是可控变化的。当不对压电堆3施加电场时，上部底座2和下部底座1之间仅由摩擦层被动耗能，此时为普通隔震支座。

本发明根据压电材料具有良好的逆压电效应的特点，克服了传统隔震/振支座摩擦力固定不变，相对位移不易控制等缺点。满足现代新型机械设备、复杂建筑结构防灾减震/振的工程要求。

以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种主动阻尼隔振支座装置，其特征在于，包括：下部底座(1)以及设置于下部底座(1)上的上部底座(2)，其中，下部底座(1)包括下部底座下底板(101),下部底座下底板(101)的中心安装有下部底座传力芯柱(103)，下部底座传力芯柱(103)的顶部安装有下部底座上顶板(102)；上部底座(2)包括设置于下部底座上顶板(102)上的上部底座上顶板(201)，上部底座上顶板(201)下端安装有上部底座外壁(202)，上部底座外壁(202)围绕于下部底座传力芯柱(103)的外周，上部底座外壁(202)的下端安装有上部底座下端板(203)，上部底座下端板(203)位于下部底座下底板(101)的上方；下部底座传力芯柱(103)的外部套有环柱状的压电堆(3)；压电堆(3)的上端设置有上端传力垫板(6)，压电堆(3)的下端设置有下端传力垫板(7)，压电堆(3)上端通过上端传力垫板(6)与下部底座上顶板(102)的下表面接触，通过下端传力垫板(7)与上部底座下端板(203)的上表面接触，上端传力垫板(6)和下端传力垫板(7)为环形结构，且表面光滑；

所述下部底座上顶板(102)的上表面设置有第一摩擦层(4)，上部底座上顶板(201)的下表面设置有第二摩擦层(5)；

所述下部底座下底板(101)与上部底座下端板(203)之间设置有间隙。

2.根据权利要求1所述的主动阻尼隔振支座装置，其特征在于，所示压电堆(3)与下部底座传力芯柱(103)之间设置有空隙。

3.根据权利要求1所述的主动阻尼隔振支座装置，其特征在于，所述压电堆(3)的中心开孔截面为圆形或矩形。

4.根据权利要求1所述的主动阻尼隔振支座装置，其特征在于，所述压电堆(3)外侧与上部底座外壁(202)之间空隙填充有轻质聚合物(10)。