CN104389350B - 一种万向铰抗拉隔震支座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种万向铰抗拉隔震支座，该支座包括从下至上依次设置的下连板（2）、水平隔震支座（7）、上连板（1）；还包括若干个竖向抗拉装置，所述的竖向抗拉装置设置于所述上连板（1）与下连板（2）之间，以水平隔震支座（7）为圆心周向均匀布置；所述的竖向抗拉装置包括刚性拉杆（3）、万向铰（4）、和环形翼缘（6）。本发明通过水平隔震支座7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，刚性拉杆承担倾覆力矩等产生的拉力，抗拉挡板限制环形翼缘的竖向位移，防止支座失稳。

Description

一种万向铰抗拉隔震支座

技术领域

本发明属于土木工程领域，具体涉及一种万向铰抗拉隔震支座。

背景技术

地震灾害影响巨大，具有突发性、高能性、随机性等特点，给自然环境及人们日常的生产生活带来危害。从1976年的唐山地震到2008年的汶川地震，地震灾害导致大面积的房屋倒塌，由此所造成的无法挽回的损失及人员伤亡让人们日益认识到抗震技术的重要性。近年来，橡胶隔震支座在结构中的使用日益广泛，针对它各方面性能的研究也在不断地深入。

在抗震设防区，越来越多的研究发现，虽然橡胶隔震支座的设置，使整个建筑物的水平抗震性能得到了提高，但是在面对竖向地震作用以及倾覆力矩所产生的拉力作用时，橡胶隔震支座抵抗能力不足，容易发生破坏，失去隔震作用，造成使用功能上的浪费。

考虑到以上的原因，开发在保证水平隔震(振)性能前提下提高竖向抵抗拉力性能的隔震(振)支座是具有理论和现实意义的。

发明内容

针对现有技术目前普通隔震支座尚无法有效解决的竖向受拉破坏的问题，本发明提供了一种结构紧凑，同时具有水平隔震和竖向抵抗拉力作用的万向铰抗拉隔震支座，该装置在水平方向具有良好的耗能能力，允许适当的转动，竖向又能够抵御倾覆力矩所产生的拉力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明万向铰抗拉隔震支座，该支座包括从下至上依次设置的下连板、水平隔震支座、上连板；该支座还包括若干个竖向抗拉装置，所述的竖向抗拉装置设置于所述上连板与下连板之间，以水平隔震支座为圆心周向均匀布置；所述的竖向抗拉装置包括刚性拉杆、万向铰和环形翼缘；在所述刚性拉杆上下两端分别设置有万向铰，上端万向铰与所述上连板连接，下端万向铰与所述环形翼缘连接，在与所述环形翼缘对应位置的下连板设置有使环形翼缘能够滑动的槽。

所述环形翼缘设置于下连板的内部或者上表面。

所述的槽的开口面积小于或者等于槽底面积。

所述的环形翼缘设置于所述下连板的上面，在所述环形翼缘上设置有中心开孔的抗拉挡板。

所述抗拉挡板通过高强螺栓与所述下连板连接。

所述的水平隔震支座为铅芯橡胶支座或者高阻尼橡胶支座，主要用于隔离水平方向的地震等作用，保护上部结构。

铅芯橡胶支座与高阻尼橡胶支座均具有较高的阻尼比，主要用于消耗水平方向的振动能量。普通铅芯橡胶支座与高阻尼橡胶支座具有较大的竖向抗压刚度和较小的抗拉刚度，可以有效抵抗较大的压应力，却不能抵抗较大的拉力，过大的拉力会造成隔震支座的受拉破坏。

在水平地震作用下，环形翼缘在对应位置的槽内滑动，允许刚性拉杆在任意水平方向发生位移，不会对水平橡胶隔震支座的位移耗能产生限制。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的拉力。在竖向拉力作用下，根据竖向抗拉刚度进行拉力的分配，刚性拉杆承担绝大部分的拉力，从而控制橡胶隔震支座所承受的拉力在规范允许的范围之内。受拉的刚性拉杆发生微小的竖向变形，同时限制环形翼缘的位移，可保证支座不产生过大的竖向位移，维持其稳定性。

为了便于水平移动，所述刚性拉杆与抗拉挡板及下连板之间设置低摩擦材料，减小环形翼缘水平滑动时的摩擦力。刚性拉杆上下端万向铰的设置允许结构在受力时发生一定角度的转动。

本发明在地震等作用下，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。刚性拉杆在倾覆力矩等产生的竖向拉力作用下产生变形，一方面以自身弹性势能的形式存储部分能量；另一方面，环形翼缘与下底板通过接触面的摩擦亦可消耗一定的能量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明提供了一种构造简单的万向铰抗拉隔震支座，在水平隔震支座上增加刚性拉杆、并通过万向铰连接形成装配式万向铰抗拉隔震支座。

2)本发明刚性拉杆在承受很大的应力时仍能维持较小的应变的特性，在不增大水平刚度的前提下有效承担支座在受到倾覆力矩时所带来的较大拉力，防止出现现有传统隔震支座常见的竖向振动作用下拉脱的现象，极大地分担了竖向的振动作用，刚性拉杆的在增大竖向刚度的同时不影响整个结构的水平刚度，实现了水平隔震(振)、竖向抗拉的目的。

3)本发明抗拉挡板在不限制水平方向位移的同时可有效控制支座的竖向位移，从而保持支座的稳定性。

附图说明

图1为本发明万向铰抗拉隔震支座示意图；

图2为本发明图1中A-A面的剖视图；

图3为本发明万向铰与刚性拉杆连接示意图；

图4为图1环形翼缘连接示意图。

图中：1、上连板，2、下连板，3、刚性拉杆，4、万向铰，5、抗拉挡板，6、环形翼缘，7、水平隔震支座。

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。

本发明万向铰抗拉隔震支座包括从下至上依次设置的下连板2、水平隔震支座7、上连板1，还包括若干个竖向抗拉装置，本发明以4个竖向抗拉装置为例。

所述的竖向抗拉装置设置于所述上连板1与下连板2之间，以水平隔震支座7为圆心周向均匀布置；所述的竖向抗拉装置包括刚性拉杆3、万向铰4和环形翼缘6；在所述刚性拉杆3上下两端分别设置有万向铰4，上端万向铰与所述上连板1连接，下端万向铰与所述环形翼缘6连接，在与所述环形翼缘6对应位置的下连板2设置有使环形翼缘6能够滑动的槽。

所述环形翼缘6可以设置于下连板2的内部或者上表面，且槽的开口面积小于或者等于槽底面积。

或者，将所述的环形翼缘6设置于所述下连板2的上面，在所述环形翼缘6上设置有中心开孔的抗拉挡板5。

水平隔震支座7采用铅芯橡胶支座或高阻尼橡胶支座，其上部与上连板1相连，下部与下连板2相连，在地震等振动作用下发挥水平向耗能隔震作用。

本实施例以环形翼缘6设置于所述下连板2的上面，在所述环形翼缘6上设置有中心开孔的抗拉挡板5为例对本发明作进一步说明。

如图1-4所示，在刚性拉杆3上下两端设有万向铰4，万向铰4的作用在于允许刚性拉杆上端转动配合下端的水平移动，环形翼缘6在整套装置中则与下连板2和抗拉挡板5组成一个水平滑动装置，在水平振动发生时，由于隔震支座7发生变形导致上下连板发生相对位移，此时刚性拉杆3上部的万向铰发生转动并带动刚性拉杆3在水平方向移动，同时，环形翼缘6在抗拉挡板5和下连板2之间可以发生相对滑动，抗拉挡板位移孔的尺寸按水平侧移相关限制选取；

在竖向振动下，刚性拉杆3刚度大，在承受很大的应力时仍能维持较小的应变的特性，极大地分担了竖向的振动作用，防止出现现有传统隔震支座常见的竖向振动作用下拉脱的现象，刚性拉杆3的在增大竖向刚度的同时不影响整个结构的水平刚度，这样就实现了水平隔震(振)、竖向抗拉的目的。

环形翼缘表面材料具有低摩擦系数，不影响隔震支座7的水平刚度与位移耗能性能。本装置在结构自重作用下维持稳定，水平振动作用下利用隔震支座7的位移耗能性能达到减振目的，而竖向振动作用下刚性拉杆3又可以很好的发挥抗拉性能实现减振。在竖向地震等振动作用下，刚性拉杆3主要承担竖向力作用，防止出现橡胶支座拉脱等现象，而在一般情况下，刚性拉杆主要与水平隔震支座7一起承担上部结构的自重。

本装置中，刚性拉杆3的刚度、数量需根据支座竖向承载力设计要求选取；水平隔震支座7可以根据上部荷载、上部建筑地震作用下允许变位以及现行隔震支座相关规定设计。抗拉挡板5和环形翼缘6的设计根据为竖向承载力要求以及相关构件的强度、刚度要求。

Claims (6)

1.一种万向铰抗拉隔震支座，该支座包括从下至上依次设置的下连板(2)、水平隔震支座(7)、上连板(1)；其特征在于，该支座还包括若干个竖向抗拉装置，所述的竖向抗拉装置设置于所述上连板(1)与下连板(2)之间，以水平隔震支座(7)为圆心周向均匀布置；所述的竖向抗拉装置包括刚性拉杆(3)、万向铰(4)和环形翼缘(6)；在所述刚性拉杆(3)上下两端分别设置有万向铰(4)，上端万向铰与所述上连板(1)连接，下端万向铰与所述环形翼缘(6)连接，在与所述环形翼缘(6)对应位置的下连板(2)设置有使环形翼缘(6)能够滑动的槽。

2.根据权利要求1所述的万向铰抗拉隔震支座，其特征在于：所述环形翼缘(6)设置于下连板(2)的内部或者上表面。

3.根据权利要求2所述的万向铰抗拉隔震支座，其特征在于：所述的槽的开口面积小于或者等于槽底面积。

4.根据权利要求1所述的万向铰抗拉隔震支座，其特征在于：所述的环形翼缘(6)设置于所述下连板(2)的上面，在所述环形翼缘(6)上设置有中心开孔的抗拉挡板(5)。

5.根据权利要求4所述的万向铰抗拉隔震支座，其特征在于：所述抗拉挡板(5)通过高强螺栓与所述下连板(2)连接。

6.根据权利要求1所述的万向铰抗拉隔震支座，其特征在于：所述的水平隔震支座(7)为铅芯橡胶支座或者高阻尼橡胶支座。