CN104775358A - 一种新型自复位隔震支座 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型自复位隔震支座,包括上连接板和下连接板，其特征在于，所述上连接板和下连接板的中部相对应的设置有凹槽，所述凹槽中部相对应的形成有凸起，并在凹槽表面胶结有弹性垫层，所述弹性垫层之间活动连接有椭球形的滚动体，所述滚动体的球面上相对称的设置有两个沟槽，滚动体的外侧设置有与上连接板和下连接相互连接的钢板叠层橡胶圆筒，所述滚动体与所述钢板叠层橡胶圆筒之间留有空隙，所述钢板叠层橡胶圆筒内周向等间距的设置有铅芯。本发明支座的吸收震动能量强，自动恢复能力强，能够避免支座侧移量过大，且不会使结构体抬升，具有结构简单，使用方便，安全性高等优点。

Description

一种新型自复位隔震支座
技术领域
本发明涉及建筑、桥梁隔震技术领域，更具体的说，是涉及一种新型自复位隔震支座。
背景技术
我国位于环太平洋地震带和欧亚地震带两大强烈地震多发区的影响地区，是一个地震多发的国家。如何抗震与减震以提高建筑、桥梁的抗震性能是进行建筑、桥梁设计必须非常重视的问题。在建筑、桥梁隔震的技术领域中，比较容易实现和有效的减震方法是采用隔震支座。目前国内外采用的隔震措施主要包括橡胶隔震支座、滑移隔震支座、摩擦摆支座、滚动隔震装置等。
橡胶支座有足够的竖向刚度以承受竖向荷载，且能将上部结构的压力有效地传递给墩台或基础；有良好的弹性以适应上部结构的转动；有较大的剪切变形以满足上部结构的水平位移。铅芯橡胶支座除能承受结构物的重力和水平力外，铅芯产生的滞后阻尼的塑性变形还能吸收能量，并可通过橡胶提供水平恢复力。但是由于该体系支座的主体功能即竖向承载和水平剪力和复位都由橡胶实现，因此要求橡胶配方和橡胶支座隔震的加工制作中应兼顾以上的功能实现，其难度极大，不易得到有效保障。当橡胶抗剪切变形能力和恢复力不足时，上部结构常常会产生过大的水平位移，甚至导致落梁或倾覆。
传统滑移隔震支座是在基础或层间等部位设置低摩擦的滑移原件和限位件等，通过相对滑移运动和摩擦耗能而有效限制地震能量向上部传递和向下部反馈，但仅靠摩擦耗能而无其他耗能方式，其地震时位移过大容易对限位元件造成破坏，同时需单独设置复位机构，施工难度大。摩擦摆支座没有上述限制，但其高成本阻碍了其广泛应用。此外，它还会导致结构抬升。
有学者提出可以在地基与基础之间加入圆形滚动棒或球体来隔震，这种滚动隔震装置优点是其滚动摩擦系数很小，隔震效果好。但是这种装置没有自复位功能，且无阻尼。另有学者建议将圆形滚动棒(球体)改为椭圆形滚动棒(椭球体)，但是这样仍然没有阻尼，而且还会导致结构抬升。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足,如：橡胶支座对橡胶要求高及橡胶抗剪切变形能力和恢复力不足的缺陷；滑移支座和圆(球)形滚动支座耗能能力不足，无复位功能的缺陷；摩擦摆支座和椭圆(球)滚动隔震装置会导致结构体抬升的缺陷；提供一种新型自复位隔震支座，本发明支座的吸收震动能量强，自动恢复能力强，能够避免支座侧移量过大，且不会使结构体抬升，具有结构简单，使用方便，安全性高等优点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种新型自复位隔震支座,包括上连接板和下连接板，其特征在于，所述上连接板和下连接板的中部相对应的设置有凹槽，所述凹槽中部相对应的形成有凸起，并在凹槽表面胶结有弹性垫层，所述弹性垫层之间活动连接有椭球形的滚动体，所述滚动体的球面上相对称的设置有两个沟槽，滚动体的外侧设置有与上连接板和下连接相互连接的钢板叠层橡胶圆筒，所述滚动体与所述钢板叠层橡胶圆筒之间留有空隙，所述钢板叠层橡胶圆筒内周向等间距的设置有铅芯。
所述铅芯共设置有6-10根。
所述上连接板和下连接板均为钢板。
所述上连接板和下连接板均为圆形。
所述滚动体为钢材料制成。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
1.本发明支座的上连接板和下连接板间设置的滚动体与设置在滚动体四周的钢板叠层橡胶圆筒共同承担竖向荷载，发生侧移时上部结构的重力作用与发生剪切变形的叠层橡胶共同提供恢复力，与铅芯橡胶支座相比，减少了对橡胶的过度依赖，从而使得本发明支座的自复位功能得到保障。
2.本发明的钢板叠层橡胶圆筒内还等间距的设置有铅芯，与传统滑移支座及圆形滚动支座相比，本支座在具有比较理想的恢复力的同时还能产生阻尼，能够避免支座侧移量过大，同时获得理想的吸收能量的能力和自复位功能。
3.本发明支座的上连接板和下连接板内侧均相对应的设置有凹槽，凹槽中部凸起，凹槽线形经过精心设计，使得滚动体在发生压挤和滚动时，上、下连接板之间的距离不变，即与摩擦摆支座及椭圆形滚动支座相比，不会使得本发明支座所承载的结构体出现抬升。
4.本发明支座的上、下连接板的凹槽表面均胶结有高弹性垫层，有助于提高其与滚动体之间的滑动摩擦系数，以强制滚动体发生滚动，而不发生相对滑动；同时，高弹性垫层的存在使接触部位为面域，而不是点，这避免了刚性材料在长期竖向荷载下接触点处被压扁；另外，发生撞击时高弹性垫层起到缓冲作用，并吸收能量，这些特点使得本发明支座寿命高，安全性能可靠且抗震能力强。
5.本发明支座中滚动体竖向承载方向的球面上相对称的设置有两个沟槽，缓冲能力和吸收震动能力强，同时滚动体滚动过程中沟槽会与凹槽棱角卡接起到限位作用。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是图1中A-A向的剖视结构示意图。
图3是本发明隔震支座在外力作用下自复位原理示意图。
图4是本发明隔震支座在外力作用下无抬升原理示意图。
图5是本发明隔震支座限位机制示意图。
附图标记：1-上连接板 2-下连接板 3-钢板叠层橡胶圆筒 4-铅芯 5-凹槽 6-弹性垫层 7-滚动体 8-沟槽
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述：
如图1至图5所示，一种新型自复位隔震支座,包括上连接板1和下连接板2，上连接板1和下连接板2均由圆形钢板制成，且板上均设有用于紧固的螺栓孔和螺栓，上连接板1和下连接板2的中部相对应的开设有凹槽5，凹槽5的中部相对应的凸起，且凹槽5内表面均胶结有弹性垫层6，上下弹性垫层6之间紧密的连接有滚动体7，滚动体7的形状为椭球形，由钢材料制成，位于上连接板1和下连接板2中部，滚动体7竖向承载方向的球面上相对称的设置有两个沟槽8。
滚动体7的外侧设置有钢板叠层橡胶圆筒3，滚动体7与钢板叠层橡胶圆筒3之间留有空隙，钢板叠层橡胶圆筒3分别与上连接板1和下连接板2固定连接，钢板叠层橡胶圆筒3是由钢板和橡胶交替层叠制成，现有技术中很常见，钢板叠层橡胶圆筒3的内部沿着周向等间距的设置有6-10个铅芯4，本实施例中设置8个铅芯4。
如图3所示，本发明隔震支座中钢制滚动体7的上下面在同一椭球面上，在受到外力作用时，滚动体7无论是顺时针滚动还是逆时针滚动，由于隔震支座上部结构的重力作用会产生恢复弯矩，从而使支座具有重力自复位功能。
如图4所示，本发明隔震支座的上连接板1和下连接板2内侧均设有中部凸起的凹槽5，凹槽5的线形经过精心设计，使得在钢制滚动体7发生滚动时，上、下连接板1和2之间的距离H不变，即隔震支座的上部结构不会出现抬升现象。
如图5所示，本发明隔震支座中滚动体7上下相对称的设置有两个沟槽8，上、下连接板1和2分别与凹槽5形成有棱角，当隔震支座侧向变形达到某一值时，滚动体7的沟槽8会与棱角卡接撞击而停止滚动，避免结构水平位移过大。而在撞击时弹性垫层6可以起到缓冲作用，并吸收能量；弹性垫层6、钢板叠层橡胶圆筒3以及铅芯4屈曲产生阻尼可以在滚动体7撞击侧壁之前减小滚动体7的滚动速度，避免发生强烈撞击。

Claims (5)

1.一种新型自复位隔震支座,包括上连接板和下连接板，其特征在于，所述上连接板和下连接板的中部相对应的设置有凹槽，所述凹槽中部相对应的形成有凸起，并在凹槽表面胶结有弹性垫层，所述弹性垫层之间活动连接有椭球形的滚动体，所述滚动体的球面上相对称的设置有两个沟槽，滚动体的外侧设置有与上连接板和下连接相互连接的钢板叠层橡胶圆筒，所述滚动体与所述钢板叠层橡胶圆筒之间留有空隙，所述钢板叠层橡胶圆筒内周向等间距的设置有铅芯。
2.根据权利要求1所述的一种新型自复位隔震支座，其特征在于，所述铅芯共设置有6-10根。
3.根据权利要求1所述的一种新型自复位隔震支座，其特征在于，所述上连接板和下连接板均为钢板。
4.根据权利要求1或3所述的一种新型自复位隔震支座，其特征在于，所述上连接板和下连接板均为圆形。
5.根据权利要求1所述的一种新型自复位隔震支座，其特征在于，所述滚动体为钢材料制成。
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