CN104831827A - 一种层间隔震结构的隔震层限位保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种层间隔震结构的隔震层限位保护装置，包括：固定箱体，在固定箱体上设置有限位单元；所述限位单元包括：光杆、高阻尼橡胶垫层、非线性弹簧、限位挡板、支架；所述高阻尼橡胶垫层贴在固定箱体的内侧壁上，光杆穿过高阻尼橡胶垫层与固定箱体上的通孔并可来回滑动；挡板固定在光杆的一端，限位挡板固定在光杆的另一端；弹簧套在挡板与固定箱体的外侧壁之间，弹簧的一端与挡板焊接连接，另一端与固定箱体的外侧壁焊接连接；限位挡板的底部设置有支架，支架的底端设置有滑轮，滑轮坐落在固定箱体的箱底板上。当发生结构隔震层位移过大情况，本发明能够较好地使隔震层位移控制在允许的范围内。
Description
技术领域
本发明涉及工程结构减震与隔震技术领域，尤其涉及一种层间隔震结构的隔震层限位保护装置。
背景技术
层间隔震是一种有效、经济和现实可行的结构减震新技术和新体系。层间隔震结构由于工程结构设计施工中的便利性，以及相比较基础隔震存在的部分优越性，使其在近十年来取得了长足的发展，应用越来越广泛。然而，由于地震动的随机性，地震波中的低频部分存在与结构发生类共振的可能性，导致隔震层的位移超过隔震支座的允许位移限值，造成隔震层的破坏。特别地，层间隔震结构在近场脉冲型地震作用下，由于近场脉冲型地震具有长周期、短持时、高能量的速度脉冲运动，使得层间隔震结构在的隔震层产生较远场地震动更大的层间位移,结构隔震层更容易发生位移超限而破坏，尤其在近场脉冲罕遇地震作用下，极有可能因隔震层位移过大而导致隔震支座破坏，而隔震支座破坏引起隔震层上部结构整体倒塌，故控制隔震层位移在允许范围内极为重要。
专利申请号为200510064461.6，发明名称为叠层橡胶支座变刚度保护装置提供了一种隔震层限位保护装置，该装置包括固定箱体1，在固定箱体1上有螺杆6，螺杆6的一端设置有插槽4，插槽4的对立面设置有插头3。由于地震动的随机性，当在超越预估的罕遇地震作用下(尤其近场地震)，隔震层发生过大的层间位移时(超越预估的最大层间位移)，箱体内的弹簧2会因为瞬间的过大压缩变形而失效，且上部结构12将通过插槽4与固定箱体1发生硬碰撞，从而对上部结构产生很大的冲击作用，对隔震层上部结构产生非常不利的影响。因此，叠层橡胶支座变刚度保护装置只对于结构隔震层位移不超越预先估计的位移情况较为适用，但由于地震动的随机性，而当发生超越预估的罕遇地震时，尤其为近场脉冲地震时，结构隔震层将产生过大位移，从而该变刚度保护装置无法使隔震层位移控制在允许的范围内。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种当结构隔震层产生过大位移时仍然能够有效限制隔震层位移在允许范围内的隔震层限位保护装置。
一种层间隔震结构的隔震层限位保护装置，包括：固定箱体，在固定箱体上设置有限位单元；所述限位单元包括：光杆、高阻尼橡胶垫层、弹簧、限位挡板、支架；
所述高阻尼橡胶垫层贴在固定箱体的内侧壁上，光杆穿过高阻尼橡胶垫层与固定箱体上的通孔并可来回滑动；挡板固定在光杆的一端，限位挡板固定在光杆的另一端；弹簧套在挡板与固定箱体的外侧壁之间，弹簧的一端与挡板焊接连接，另一端与固定箱体的外侧壁焊接连接；限位挡板的底部设置有支架，支架的底端设置有滑轮，滑轮坐落在固定箱体的箱底板上。
进一步地，如上所述的层间隔震结构的隔震层限位保护装置，所述弹簧为非线性螺旋弹簧。
进一步地，如上所述的层间隔震结构的隔震层限位保护装置，固定箱体的一个侧壁上对应设置有至少2个限位单元。
进一步地，如上所述的层间隔震结构的隔震层限位保护装置，同一个侧壁上的限位单元其限位挡板连接为一体结构、高阻尼橡胶垫层作为一个整体结构贴在固定箱体的内侧壁上。
进一步地，如上所述的层间隔震结构的隔震层限位保护装置，固定箱体的两个相对侧壁上设置的限位单元呈对称分布。
进一步地，如上所述的层间隔震结构的隔震层限位保护装置，固定箱体的两个相邻侧壁上设置的限位单元呈对称分布。
进一步地，如上所述的层间隔震结构的隔震层限位保护装置，在固定箱体内设置有叠层橡胶支座，所述叠层橡胶支座的上表面固定有上连接板，其下表面固定有下连接板，上连接板的上方通过固定螺栓与上支墩柱固定连接；下连接板的下方通过固定螺栓与下支墩柱固定连接，固定箱体的底面通过固定螺栓与隔震层下部楼盖固定连接。
进一步地，如上所述的层间隔震结构的隔震层限位保护装置，包括加劲肋，所述加劲肋的一端与固定箱体的外侧壁连接，另一端与隔震层下部楼盖固定连接。
本发明提供的层间隔震结构的隔震层限位保护装置，在固定箱体的内侧壁上紧贴有高阻尼橡胶垫层，当结构隔震层位移过大，隔震层支墩柱与高阻尼橡胶垫层发生软碰撞，避免了直接与限位单元箱体侧壁发生硬碰撞；且高阻尼橡胶垫层可耗散的地震输入能。其能够有效限制隔震层的最大变形，从而能够使隔震层位移控制在允许的范围内，避免隔震支座的破坏。
附图说明
图1为本发明层间隔震结构的隔震层限位保护装置初始状态结构剖视图；
图2为本发明层间隔震结构的隔震层限位保护装置状态二结构剖视图；
图3为本发明层间隔震结构的隔震层限位保护装置状态三结构剖视图；
图4为本发明层间隔震结构的隔震层限位保护装置俯视图；
图5为非线性螺旋弹簧簧丝直径线性关系图。
附图标记：
1、固定箱体，2、加劲肋，3、非线性螺旋弹簧，4、限位挡板，5、滚动支架，6、高阻尼橡胶垫层，7、螺杆，8、螺母，9、挡板，10、叠层橡胶支座，11、上连接板，12、下连接板，13、上支墩柱，14、下支墩柱，15，固定螺栓，16、隔震层上部楼盖，17、隔震层下部楼盖，18、通孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明隔震层限位保护装置初始状态结构剖视图，如图1所示，本发明提供的隔震层限位保护装置，包括：固定箱体1，在固定箱体1上设置有限位单元；所述限位单元包括：光杆7、高阻尼橡胶垫层6、弹簧3、限位挡板4、支架5；
所述高阻尼橡胶垫层6贴在固定箱体1的内侧壁上，光杆7穿过高阻尼橡胶垫层6与固定箱体1上的通孔并可来回滑动；挡板9固定在光杆7的一端，限位挡板4固定在光杆7的另一端；弹簧3套在挡板9与固定箱体1的外侧壁之间，弹簧3的一端与挡板9焊接连接，另一端与固定箱体1的外侧壁焊接连接；限位挡板4的底部设置有支架5，支架5的底端设置有滑轮，滑轮坐落在固定箱体1的箱底板上。在固定箱体1内设置有叠层橡胶支座10，所述叠层橡胶支座10的上表面固定有上连接板11，其下表面固定有下连接板12，上连接板11的上方通过固定螺栓15与上支墩柱13固定连接；下连接板12的下方通过固定螺栓15与下支墩柱14固定连接，固定箱体1的底面通过固定螺栓15与隔震层下部楼盖17固定连接。
工作原理：如图1所示，初始状态，弹簧3处于自由状态，上支墩柱13与限位挡板4之间的距离为d0，上支墩柱13与高阻尼橡胶垫层6之间的距离为du，高阻尼橡胶垫层6本身的厚度为tp；当结构隔震层之间发生位移时，假设隔震层上部楼盖16相对向右移动，隔震层上部楼盖16向右移动带动上支墩柱13向右移动，上支墩柱13向右移动就带动上连接板11向右移动，使其隔震支座10发生向右的变形，当上支墩柱13向右移动的相对位移大于d0时，上支墩柱13碰撞限位挡板4，套在光杆7上的弹簧3被逐渐拉伸，如图2所示，此时，非线性弹簧3由于拉伸而产生恢复力，该恢复力就会驱使限位挡板4给上支墩柱13一个向左的力，从而减小上支墩柱13向右发生的相对位移；而当通过非线性弹簧限位后，上支墩柱13向右相对位移依然大于du时(如图3所示)，上支墩柱13就会通过高阻尼橡胶垫层6与固定箱体1的侧壁发生碰撞，此时，上支墩柱13在非线性弹簧3与高阻尼橡胶垫层6的双重作用下，会进一步限制上支墩柱13继续向右移动。本发明利用弹簧3取代普通的弹簧，可以更加有效地控制上支墩柱13向右发生的相对位移。增设高阻尼橡胶垫层6，一方面，高阻尼橡胶垫层6因压缩而产生减小上支墩柱13向右位移的恢复力；另一方面，减缓了限位挡板4与固定箱体1侧壁两者之间发生碰撞时产生的硬碰撞力，同时限制了上支墩柱13的最大相对位移不超过du+tp，避免了隔震支座10的损坏。
进一步地，如上所述的隔震层限位保护装置，所述弹簧3为非线性螺旋弹簧，该非线性螺旋弹簧的簧丝直径线性关系如图5所示，该非线性螺旋弹簧的直径为从中间向两端逐渐缩小的趋势。
本发明采用非线性螺旋弹簧取代普通的弹簧，使得能够更好地限制隔震层变形。由于非线性螺旋弹簧提供了非线性的恢复力，改善了结构的动力特性。
本发明提供的层间隔震结构的隔震层限位保护装置，从两方面进行了隔震限位措施，即：一方面，采用非线性螺旋弹簧提供了非线性的恢复力，进行隔震层限位；同时，另一方面，通过在固定箱体的内侧壁上紧贴高阻尼橡胶垫层进行隔震层限位，当结构隔震层位移过大，隔震层支墩柱与高阻尼橡胶垫层发生软碰撞，避免了直接与限位单元箱体侧壁发生硬碰撞；且高阻尼橡胶垫层可耗散的地震输入能。其能够有效限制隔震层的最大变形，从而能够使隔震层位移控制在允许的范围内，避免隔震支座的破坏。
进一步地，如上所述的隔震层限位保护装置，在固定箱体1的每个侧壁上设置有至少2个限位单元，如图4所示，本实施例在固定箱体1的四个侧壁上分别对应设置有2个限位单元，共8个限位单元，其中，相邻两个侧壁上的限位单元以固定箱体1的对角线为中心线呈对称分布；相对的两个侧壁上的限位单元以两个侧壁的对折线为中心线呈对称分布；其中在一个侧壁上的两个限位单元的限位挡板4连接为一体结构，而在高阻尼橡胶垫层6也是整体为一体结构贴在固定箱体1的内侧壁上。
本发明可以更换不同刚度的非线性弹簧3来适应不同的刚度需求。也可以通过在固定箱体1的侧壁上设置多个限位单元来满足隔震支座10的不同刚度需求。
本发明提供的隔震层限位保护装置，可以从任何一个方向起到隔震层限位功能，从而对隔震层起到保护作用。
进一步地，如上所述的隔震层限位保护装置，还包括加劲肋2，在固定箱体1的每个外侧壁上与隔震层下部楼盖17之间均连接有加劲肋2。
本发明通过加劲肋2可以有效地阻止固定箱体1侧壁的的变形，从而通过固定箱体1侧壁与加劲肋2共同限制隔震层的最大变形，使隔震层的最大变形不超过du+tp。
本发明提供的隔震层限位保护装置，不仅适用于隔震层位移较小的情形，而且更加适用于隔震层位移较大、碰撞力更大的情形。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种层间隔震结构的隔震层限位保护装置，其特征在于，包括：固定箱体(1)，在固定箱体(1)上设置有限位单元；所述限位单元包括：光杆(7)、高阻尼橡胶垫层(6)、弹簧(3)、限位挡板(4)、支架(5)；
所述高阻尼橡胶垫层(6)贴在固定箱体(1)的内侧壁上，光杆(7)穿过高阻尼橡胶垫层(6)与固定箱体(1)上的通孔并可来回滑动；挡板(9)固定在光杆(7)的一端，限位挡板(4)固定在光杆(7)的另一端；弹簧(3)套在挡板(9)与固定箱体(1)的外侧壁之间，弹簧(3)的一端与挡板(9)焊接连接，另一端与固定箱体(1)的外侧壁焊接连接；限位挡板(4)的底部设置有支架(5)，支架(5)的底端设置有滑轮，滑轮坐落在固定箱体(1)的箱底板上。
2.根据权利要求1所述的层间隔震结构的隔震层限位保护装置，其特征在于，所述弹簧(3)为非线性螺旋弹簧。
3.根据权利要求1或2所述的层间隔震结构的隔震层限位保护装置，其特征在于，固定箱体(1)的一个侧壁上对应设置有至少2个限位单元。
4.根据权利要求3所述的层间隔震结构的隔震层限位保护装置，其特征在于，同一个侧壁上的限位单元其限位挡板(4)连接为一体结构、高阻尼橡胶垫层(6)作为一个整体结构贴在固定箱体(1)的内侧壁上。
5.根据权利要求3所述的层间隔震结构的隔震层限位保护装置，其特征在于，固定箱体(1)的两个相对侧壁上设置的限位单元呈对称分布。
6.根据权利要求3所述的层间隔震结构的隔震层限位保护装置，其特征在于，固定箱体(1)的两个相邻侧壁上设置的限位单元呈对称分布。
7.根据权利要求1所述的层间隔震结构的隔震层限位保护装置，其特征在于，在固定箱体(1)内设置有叠层橡胶支座(10)，所述叠层橡胶支座(10)的上表面固定有上连接板(11)，其下表面固定有下连接板(12)，上连接板(11)的上方通过固定螺栓(15)与上支墩柱(13)固定连接；下连接板(12)的下方通过固定螺栓(15)与下支墩柱(14)固定连接，固定箱体(1)的底面通过固定螺栓(15)与隔震层下部楼盖(17)固定连接。
8.根据权利要求7所述的层间隔震结构的隔震层限位保护装置，其特征在于，包括加劲肋(2)，所述加劲肋(2)的一端与固定箱体(1)的外侧壁连接，另一端与隔震层下部楼盖(17)固定连接。
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