CN104878839B - 高承载力的异形隔震支座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高承载力的异形隔震支座，是由上封板、下封板和弹性体与加劲板交替叠合的部分组成。相对于其他竖直截面呈矩形的隔震支座而言，在支座处于水平极限变形状态时，本发明通过在支座顶部和底部加腋的方式，增大隔震支座在极限剪切变形状态下的有效承压面积，降低加劲板的集中应力，从而大幅提高隔震支座的竖向承载力，同时，其上、下封板尺寸相同，便于安装施工，可满足建筑和设备对于高承载力隔震支座的需求。

Description

高承载力的异形隔震支座

技术领域

本发明涉及土木工程领域，具体是一种设置在建筑物、构筑物、设备的基础与上部结构之间，用于耗散地震能量的高承载力的异形隔震支座。

背景技术

隔震技术是通过增加建筑结构的阻尼比和减小结构周期两方面以限制地震能量进入上部结构的有效方法。在竖向荷载作用下传统的柱状隔震支座具有很大的承载能力，但当支座侧向变位不断增加，隔震支座的有效承载面积会相应减小，支座内部的加劲板逐渐形成局部应力集中，当隔震支座达到极限剪切变形时，内部的夹层加劲板因集中应力超过材料屈服强度造成支座失效，因此，隔震支座在水平剪切变形情况下的极限竖向承载力受到很大限制。

专利号为ZL98232883.4的实用新型专利公开的一种自阻尼叠层橡胶隔震装置，它主要由连接钢板、隔震层和铅棒组成。隔震层由交替叠合的经过硫化处理的橡胶板、钢板和设置于上、下两端的端钢板构成。在隔震层中间嵌入1～5个铅棒，由沉头螺钉将连接钢板与端钢板紧固在一起。该实用新型集减震解耦与耗能阻尼于一体,具有设计合理、结构简单、施工方便、造价低廉、自复位性能好等优点。专利号为ZL 201010110748.9的发明专利公开的一种玻璃纤维复合材料板夹层橡胶隔震垫，相对于普通钢板夹层橡胶垫而言，可通过调节夹层玻璃纤维复合材料板内玻璃纤维的编织方式和复合基体材料的配比及厚度，未改变隔震垫的竖向和水平向力学性能，并且该夹层橡胶隔震垫的竖向承载力大、质量较轻、耐候性好、安装方便、成本低廉。但是由于这两类专利外形都为柱形，当隔震支座达到极限剪切变形时，内部夹层加劲板因应力集中超过材料屈服强度导致支座失效，不能充分发挥支座本体的材料强度。专利号为ZL102296703 A的发明专利公开的一种水平位移隔震支座，支座本体为圆锥台或棱台形状，隔震支座的竖向截面轮廓为等腰梯形，使支座上、下端的水平相对位移有所提高，但是，其会造成隔震支座的水平刚度增加，势必影响隔震装置的隔震效果，同时该隔震支座顶部尺寸大，底部尺寸小，因此需采用不同尺寸的上、下连接板，而实际工程中支座的支承构件尺寸一般应相同，以免造成支座安装施工困难。

发明内容

鉴于上述技术存在待改进之处，本发明提供一种高承载力的异形隔震支座，大幅提高隔震支座在极限剪切变形状态下的竖向承载力，适用于建筑物、构筑物、设备的隔震需求。

为实现上述技术目的，具体技术方案如下：

一种高承载力的异形隔震支座，是由上封板、下封板和弹性体与加劲板交替叠合的部分组成，其中，所述上封板及所述下封板分别位于所述高承载力的异形隔震支座的顶端和底端，且相对设置；所述上封板、下封板及加劲板包覆在所述弹性体内，所述高承载力的异形隔震支座的竖直截面为工字形或哑铃形；所述高承载力的异形隔震支座的顶部和底部的横截面面积大于中部；所述高承载力的异形隔震支座的顶部、底部加腋以增大其在压剪作用下的有效承压面积。

在其中一些实施例中，可根据所述高承载力的异形隔震支座的承载力和刚度改变其顶部、底部加腋部分的尺寸。

在其中一些实施例中，所述横截面为圆形或正多边形。

在其中一些实施例中，所述加劲板为金属板或纤维复合材料板。

在其中一些实施例中，所述弹性体的材质为橡胶、非金属弹性阻尼材料或聚氨酯。

在其中一些实施例中，所述加劲板与弹性体之间为采用粘结或硫化结合而成。

在其中一些实施例中，所述上封板与下封板的形状及尺寸均相同。

在其中一些实施例中，所述上封板及下封板上分别设置有螺栓孔，所述上封板及下封板上分别设置有螺栓孔，所述上封板上的螺栓孔与所述下封板上的螺栓孔相对设置。

本发明相对于现有技术的优点以及有益效果为：

1、本发明的高承载力的异形隔震支座通过在其顶部、底部加腋的方式，增大支座的有效承压面积，降低加劲板的集中应力，从而在极限剪切变形状态下大幅提高支座的竖向承载力，同时本发明高承载力的异形隔震支座的侧向刚度基本不变，在上部结构重量相同的情况下，与普通圆柱体隔震支座相比，本发明竖向承载力更高，有利于降低隔震装置的造价，提高隔震结构的整体经济性；

2、本发明外形对称、整体构造紧密，具有良好的稳定性，便于施工安装，可以满足建筑物、构筑物、设备对于高承载力隔震支座的需求。

附图说明

图1为本发明高承载力的异形隔震支座其中一个具体实施例的结构示意图；

图2为本发明高承载力的异形隔震支座在受到剪压作用下支座的变形轮廓剖视图(a)和有效承压面积示意图(b)；

图3为现有技术在受到剪压作用下的支座变形轮廓剖视图(a)和有效承压面积示意图(b)；

图4为本发明高承载力的异形隔震支座的另一个具体实施例的结构示意图；

附图标记说明：10为实施例1中的高承载力的异形隔震支座；20为实施例2中的高承载力的异形隔震支座；100为高承载力的异形隔震支座的顶部；101为上封板；200为高承载力的异形隔震支座的中部；300为高承载力的异形隔震支座的底部；301为下封板；401为弹性体；501为加劲板；601为本发明高承载力的异形隔震支座内部腔室所填充的阻尼材料。

具体实施方式

以下将结合具体的实施例及附图对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，本实施例的高承载力的异形隔震支座10包括上封板101、下封板301、弹性体401以及加劲板501。弹性体401和加劲板501交替叠合。上封板101及下封板301分别位于高承载力的异形隔震支座10的顶端和底端，且相对设置。加劲板501设置在上封板101以及下封板301之间，优选的，与上封板101、下封板301相互平行。高承载力的异形隔震支座10的竖直截面呈工字形或哑铃形，通过在高承载力的异形隔震支座10的顶部100和底部300加腋的方式，使高承载力的异形隔震支座10的顶部100和底部300横截面面积大于中部200。在本实施例中，高承载力的异形隔震支座10的顶部100、中部200与底部300的横截面为圆形，可理解，在其他实施例中，也可以为正多边形。

高承载力的异形隔震支座10的顶部100和底部300加腋以增大其在压剪作用下的有效承压面积，在实际中，可根据高承载力的异形隔震支座10的承载力和刚度需求改变其顶部100和底部300加腋部分的尺寸。

上封板101及下封板301的形状以及尺寸相同。进一步，在本实施例中，弹性体401包覆整个上封板101、下封板301及加劲板501形成封闭式结构，可以防止周围环境对加劲板501的腐蚀与损坏。上封板101、下封板301上分别设有相对应的螺栓孔便于与安装连接板锚固。上封板101、下封板301镶嵌在弹性体401内，保持上封板101、下封板301与弹性体401的粘合力，使高承载力的异形隔震支座10整体构造更为紧凑。

本实施例的高承载力的异形隔震支座10中的加劲板501为金属板，在其他实施例中，也可以为纤维复合材料板。本实施例的高承载力的异形隔震支座10中的弹性体401由橡胶制成，在其他实施例中，也可以由非金属弹性阻尼材料或聚氨酯制成。本实施例中的加劲板501与弹性体401之间为采用硫化而成，在其他实施例中，也可以采取粘结而成。

本发明的高承载力的异形隔震支座10被安置于建筑或设备与基础之间，用于耗散地震能量。当高承载力的异形隔震支座10达到极限剪切变形时，与其他现有的隔震支座相比，本发明高承载力的异形隔震支座10压剪时承压受荷有效面积明显提高。如图1～图3所示，本发明高承载力的异形隔震支座10中部直径为d，与传统的柱状隔震支座直径相等，当不发生剪压作用时，本发明高承载力的异形隔震支座10与传统的隔震支座的承压受荷有效面积相等。当发生剪压作用且上述隔震支座顶部、底部产生水平相对位移达到d/2时，本发明高承载力的异形隔震支座10顶部100和底部300加腋，承压受荷有效面积大于传统柱状隔震支座的承压受荷有效面积，使高承载力的异形隔震支座10的承载力大幅提高。由于本发明高承载力的异形隔震支座10中部200直径与其他现有的隔震支座的相同，所以其水平剪切刚度并不会大幅增大，并保持高承载力的异形隔震支座10的隔震性能，且本发明高承载力的异形隔震支座10结构对称、整体紧密、构造简单、安装简便。

实施例2

如图4所示，与实施例1区别在于本实施例中的高承载力的异形隔震支座20内预留空腔填充阻尼材料601，该阻尼材料可以是固体或液体阻尼材料，当高承载力的异形隔震支座20发生压剪变形时，通过高承载力的异形隔震支座20内部阻尼材料较低的屈服强度和较高的塑形变形能力，将地震的动能转化为隔震支座的非弹性变形能或摩擦热能，从而消耗地震输入能量。提高本发明隔震支座20的阻尼，增加本发明隔震支座20在地震作用下消耗能量的能力。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种高承载力的异形隔震支座，是由上封板、下封板和弹性体与加劲板交替叠合的部分组成，其中，所述上封板及所述下封板分别位于所述高承载力的异形隔震支座的顶端和底端，且相对设置；所述上封板、下封板及加劲板包覆在所述弹性体内，其特征在于，所述高承载力的异形隔震支座的竖直截面为工字形或哑铃形；所述高承载力的异形隔震支座的顶部和底部的横截面面积大于中部，其中部横截面的尺寸不改变；所述高承载力的异形隔震支座在接近其顶部以及底部区域的所述弹性体和所述加劲板延伸形成加腋区以增大其在压剪作用下的有效承压面积。

2.如权利要求1所述的高承载力的异形隔震支座，其特征在于，可根据所述高承载力的异形隔震支座的承载力和刚度改变其顶部、底部加腋部分的尺寸。

3.如权利要求1或2所述的高承载力的异形隔震支座，其特征在于，所述加劲板为金属板或纤维复合材料板。

4.如权利要求1或2所述的高承载力的异形隔震支座，其特征在于，所述弹性体的材质为橡胶或聚氨酯。

5.如权利要求1或2所述的高承载力的异形隔震支座，其特征在于，所述弹性体的材质为非金属弹性阻尼材料。