CN104594504A - 一种多维减震支座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多维减震支座，所述多维减震支座包括上顶板和下底板，固定设置在上顶板下表面上的多个弹簧套筒和中间圆筒，以及固定设置下底板上表面的中央柱体；所述中央柱体部分置于中间圆筒内，且中央柱体的顶端与上顶板之间具有间隙，所述中间圆筒底端与下底板之间具有间隙；所述弹簧套筒与下底板之间设有竖向阻尼系统；所述中间圆筒与中央柱体之间设有横向阻尼系统。本发明的支座提供了地震下水平和扭转方向的回复力及阻尼，它具有各向自回复、耗能性能强的特点，可在地震中保护上部建筑物，解决传统减震支座无法在较大地震作用下实现多向减震的能力。

Description

一种多维减震支座

技术领域

本发明涉及一种用于土木工程技术领域，具体涉及一种建筑物的减震支座。

背景技术

建筑结构基础减隔震技术已经取得令人瞩目的研究成果，并广泛应用于实际工程中。目前国内外对水平减隔震研究较深，很多应用于实际的减隔震技术也是水平减隔震技术，有关对于竖向隔震研究甚少。而地震竖向作用在设计时是经常需要考虑的，许多的地震的震害现象表明，在高烈度地震区，尤其是近震中，对建筑物的主要破坏力来自竖向加速度，而水平方向的影响较小，根据国内外已经取得的大量的强震记录，在地震时，竖向加速度峰值很可能达到甚至超过水平加速度峰值，故而研究设计包含竖向减震的多维减震支座是十分有必要和有意义的。

目前虽然已经研制出数种多维减震支座，但仍存在不同问题。因此，有必要提出一种新型的多维减震支座，不仅能实现水平方向的回复能力，还能够提供良好且稳定的竖向、水平向和扭转方向的摩擦阻尼，达到吸能减震的目的。

发明内容

为了弥补现有技术的缺陷，本发明旨在提供一种多维减震支座，该支座采用弥散石墨复合组织钢，能够在地震作用下实现多向减震作用，在提供较大的竖向刚度的同时，能够稳定有效的吸收消耗竖向和水平向的地震能量。 

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，

一种多维减震支座，其结构特点是，包括上顶板和下底板，固定设置在上顶板下表面上的多个弹簧套筒和中间圆筒，以及固定设置下底板上表面的中央柱体；所述中央柱体部分置于中间圆筒内，且中央柱体的顶端与上顶板之间具有间隙，所述中间圆筒底端与下底板之间具有间隙；所述弹簧套筒与下底板之间设有用于承受上部建筑荷载、并提供地震时的竖向回复力和阻尼的竖向阻尼系统；所述中间圆筒与中央柱体之间设有用于提供地震时水平和扭转方向的回复力及阻尼的横向阻尼系统。

以下为对本发明进一步改进的技术方案：

所述竖向阻尼系统包括设置在弹簧套筒内竖向布置的第一铅挤压阻尼器，设置在第一铅挤压阻尼器与弹簧套筒内壁之间的弹簧，以及固定在第一铅挤压阻尼器底端的滑块；所述下底板位于滑块下方的位置具有凹坑部，所述滑块的底端面具有与所述凹坑部配合的形状，所述滑块置于该凹坑部内并形成摆式结构。由此，由于滑块置于球形凹坑内，可在水平向各个方向进行运动。 

所述凹坑部上表面设有垫板，该垫板的上表面与所述滑块相切，由此，滑块和下底板的球面凹坑内的垫板内切构成摆式结构，在支座水平运动时，利用建筑物自重供水平回复力。优选地，所述垫板为聚四氟乙烯板。

所述横向阻尼系统包括装在所述中央柱体上的多组成对设置的第二铅挤压阻尼器，多组第二铅挤压阻尼器均自上而下水平布置，上下相邻两组第二铅挤压阻尼器相互垂直设置；每组第二铅挤压阻尼器包括两个第二铅挤压阻尼器以及连接在两个第二铅挤压阻尼器之间的弹性元件；所述第二铅挤压阻尼器的外端与所述中间圆筒内壁接触。由此，水平关联铅挤压阻尼器由于相邻对之间垂直设置，且只发生轴向的挤压变形，可在水平向各个方向进行运动，对于地震时的扭转运动也能发挥较好的功能。

所述第二铅挤压阻尼器的外端与所述中间圆筒内壁之间设有便于所述第二铅挤压阻尼器移动的球状滚珠。由此，多维减震支座的对称的两个水平关联铅挤压阻尼器之间用水平弹簧连接，挤压杆杆端设置球状滚珠并与中间圆筒内壁紧贴，使得水平铅挤压阻尼器杆端在地震水平运动中能够始终紧贴中间圆筒，保证铅挤压阻尼器在水平运动中正常工作。

所述弹簧与弹簧套筒内壁之间具有间隙。

所述弹簧套筒底端和滑块顶端均具有防止滑块脱离弹簧套筒的限位结构，由此，碟形弹簧和竖向铅挤压阻尼器都限制于碟形弹簧套筒内。

所述限位结构包括设置在弹簧套筒底端的第一卡口，以及设置在滑块顶端的第二卡口，由此，可以有效地防止滑块在摆动运动中脱离套筒而导致结构失效。

所述中央柱体具有空腔，该中央柱体由弥散石墨复合组织钢制成，一方面提高了钢材的减震能力，另一方面该钢不含特殊的合金元素反树脂等,在制造、使用、重复利用等方面均有利于环保。

所述弹簧为蝶形弹簧，由此，多维减震支座在竖直地震力作用下碟形弹簧能产生一定的竖向变形，从而产生竖向隔震效果；碟形弹簧还能提供一定竖向回复力，并带动竖向铅挤压阻尼器正常工作以提供阻尼耗能。

多维减震支座可根据需要改变弹簧套筒及水平关联铅挤压阻尼器的对数，从而应用于建筑底层、高层建筑中间隔震层、桥梁等多种土木结构上。

以下结合实施例对本发明做进一步的描述：

一种多维减震支座，减震支座由上、下两部分组成，所用钢材为弥散石墨复合组织钢。上部分由上顶板、中间圆筒、碟形弹簧套筒、碟形弹簧、竖向铅挤压阻尼器、滑块构成。上顶板承受来自建筑结构的荷载，并在其下表面焊接有对称的碟形弹簧套筒，碟形弹簧置于弹簧套筒内，以提供竖向回复力，铅挤压阻尼器置于碟形弹簧中心柱状空腔内，滑块上表面与碟形弹簧连接，下表面（球面）置于支座下部分球面凹坑内，并垫以聚四氟乙烯板，当受到水平震动时在其上做摆式运动，滑块和套筒端口设有卡口，防止滑块弹出失效。下部分由水平关联铅挤压阻尼器、球状滚珠、中央钢柱、聚四氟乙烯板、下底板和水平弹簧构成。下底板下表面与结构基础相连接，上表面由球面凹坑和水平面两个部分，球面凹坑上贴合聚四氟乙烯板，减少滑动面上的摩擦阻力，水平面上表面与中央钢柱焊接，中央钢柱里设有对称的水平关联铅挤压阻尼器，对称的两个铅挤压阻尼器之间用水平弹簧连接，挤压杆杆端上有球状滚珠，滚珠另一侧紧贴在中间圆筒的内壁上，使得水平铅挤压阻尼器杆端能够紧贴中间圆筒，保证铅挤压阻尼器在水平运动中正常工作；水平关联铅挤压阻尼器根据需要设置对数，相邻对之间成垂直设置。

在地震作用下，引起结构竖直方向的运动由遍布四周的碟形弹簧提供回复力，上顶板带动与其焊接的碟形弹簧套筒和中间圆筒发生竖直向的位移，从而与支座下部分产生竖向相对位移，竖向铅挤压阻尼器工作，完成铅挤压耗能。在地震作用下，引起结构水平方向的运动可以由支座上部分的滑块在球面凹坑上滑动而产生水平向相对位移，水平关联铅挤压阻尼器工作，完成铅挤压耗能，而滑块在球面凹坑上产生的滑移利用建筑物自重完成水平回复。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明有效地提升了一般多维减震支座在不可预知地震下的工作性能，解决了竖向刚度小的问题，能够稳定有效的吸收消耗竖向和水平向的地震能量，采用的弥散石墨复合组织钢与传统钢材相比能够有效的提高支座的抗震性能；此外，本发明还具有工厂化制作简单和安装方便等优点，具有较佳的实用价值和经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例的多维减震支座的剖面图；

图2为本发明实施例的多维减震支座的上部分（除中间圆筒2）立体图；

图3为本发明实施例的多维减震支座的弹簧套筒卡口和滑块卡口细部图;

图4为本发明实施例的多维减震支座的下底板俯视图;

图5为本发明实施例的多维减震支座的中央钢柱和水平关联铅挤压阻尼器立体图。

具体实施方式

下面对本发明技术内容的进一步说明，但并非对本发明实质内容的限制。

一种多维减震支座，图1为本发明实施例的多维减震支座的剖面图，图2为本发明实施例的多维减震支座的上部分（除中间圆筒2）立体图，图3为本发明实施例的多维减震支座的弹簧套筒卡口和滑块卡口的细部图，图4为下底板俯视图，图5为中央钢柱和水平关联铅挤压阻尼器立体图。

如图1所示，滑块6置于对称设有多个球形凹坑的聚四氟乙烯板10上，聚四氟乙烯板10与下底板11贴合，滑块6与碟形弹簧套筒3内部的碟形弹簧4和竖向第一铅挤压阻尼器5下端焊接，碟形弹簧4紧贴竖向第一铅挤压阻尼器5的内壁并与弹簧套筒3壁面之间留有一定变形间隙，中间圆筒2与上顶板1下表面焊接，中央钢柱9和下底板11焊接为一体，其内部穿插设置水平关联第二铅挤压阻尼器7，其对称的左右两个为一对，对数根据水平减震要求进行设置以适应不同地震特点的需要，相邻对之间垂直设置，可以选择合适刚度的中间弹簧12，并且使得中间弹簧12的有一定的初始压缩量，此时中间弹簧提供的弹力大致等于铅挤压阻尼器的屈服力，能够保证水平关联铅挤压阻尼器正常发挥功能。如图2所示，滑块6置于套筒3内，套筒3焊接在上顶板1下表面上。如图3所示，可以调节弹簧套筒3内碟形弹簧4刚度，保证滑块卡口13和套筒卡口14在自重作用下有一定间距，使竖向变形留有一定位移空间。如图4所示，支座下底板11设置的球面凹坑。如图5所示，中央钢柱9和水平上下垂直交叉设置的水平关联第二铅挤压阻尼器7,挤压杆杆端设有的球状滚珠8。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (11)

1. 一种多维减震支座，其特征在于，包括上顶板（1）和下底板（11），固定设置在上顶板（1）下表面上的多个弹簧套筒（3）和中间圆筒（2），以及固定设置下底板（11）上表面的中央柱体（9）；所述中央柱体（9）部分置于中间圆筒（2）内，且中央柱体（9）的顶端与上顶板（1）之间具有间隙，所述中间圆筒（2）底端与下底板（11）之间具有间隙；所述弹簧套筒（3）与下底板（11）之间设有用于承受上部建筑荷载、并提供地震时的竖向回复力和阻尼的竖向阻尼系统；所述中间圆筒（2）与中央柱体（9）之间设有用于提供地震时水平和扭转方向的回复力及阻尼的横向阻尼系统。

2. 根据权利要求1所述的多维减震支座，其特征在于，所述竖向阻尼系统包括设置在弹簧套筒（3）内竖向布置的第一铅挤压阻尼器（5），设置在第一铅挤压阻尼器（5）与弹簧套筒（3）内壁之间的弹簧（4），以及固定在第一铅挤压阻尼器（5）底端的滑块（6）；所述下底板（11）位于滑块（6）下方的位置具有凹坑部，所述滑块（6）的底端面具有与所述凹坑部配合的形状，所述滑块（6）置于该凹坑部内并形成摆式结构。

3. 根据权利要求2所述的多维减震支座，其特征在于，所述凹坑部上表面设有垫板，该垫板的上表面与所述滑块（6）相切。

4. 根据权利要求3所述的多维减震支座，其特征在于，所述垫板为聚四氟乙烯板。

5. 根据权利要求1所述的多维减震支座，其特征在于，所述横向阻尼系统包括装在所述中央柱体（9）上的多组成对设置的第二铅挤压阻尼器（7），多组第二铅挤压阻尼器（7）均自上而下水平布置，上下相邻两组第二铅挤压阻尼器（7）相互垂直设置；每组第二铅挤压阻尼器（7）包括两个第二铅挤压阻尼器（7）以及连接在两个第二铅挤压阻尼器（7）之间的弹性元件；所述第二铅挤压阻尼器（7）的外端与所述中间圆筒（2）内壁接触。

6. 根据权利要求1所述的多维减震支座，其特征在于，所述第二铅挤压阻尼器（7）的外端与所述中间圆筒（2）内壁之间设有便于所述第二铅挤压阻尼器（7）移动的球状滚珠（8）。

7. 根据权利要求1所述的多维减震支座，其特征在于，所述弹簧（4）与弹簧套筒（3）内壁之间具有间隙。

8. 根据权利要求1-7之一所述的多维减震支座，其特征在于，所述弹簧套筒（3）底端和滑块（6）顶端均具有防止滑块（6）脱离弹簧套筒（3）的限位结构。

9. 根据权利要求8所述的多维减震支座，其特征在于，所述限位结构包括设置在弹簧套筒（3）底端的第一卡口（14），以及设置在滑块（6）顶端的第二卡口（13）。

10. 根据权利要求1-7之一所述的多维减震支座，其特征在于，所述中央柱体（9）具有空腔，该中央柱体由弥散石墨复合组织钢制成。

11. 根据权利要求2所述的多维减震支座，其特征在于，所述弹簧（4）为蝶形弹簧。