CN105239501B - 抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座 - Google Patents

抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座 Download PDF

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抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座,属于隔震支座技术领域。该隔震支座由上、下连接板、上、下封板、高阻尼橡胶支座本体、抗拉拔连接体和螺栓组成。上、下连接板与上、下封板之间用螺栓连接,中间抗拉拔连接体与上下封板之间接触不连接,接触面涂聚四氟乙烯实现水平方向自由滑动。该抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座,适应建筑结构在正常荷载作用下变形要求,能够通过自身刚度和阻尼特性,满足不同抗震性能需求。特别是在罕遇地震中,该支座具有抗拉拔性能,可抵抗竖向拉力。该支座结构较为简单,竖向承载力强,水平位移大、耐久性好,具备很强的抗拉拔能力,适用于对竖向抗拉性能要求高的建筑。

Description

抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座
技术领域
[0001] 本发明涉及桥梁、建筑以及其它构筑物的减隔震支座装置,尤其是涉及抗拔要求隔震支座,属于隔震支座技术领域。
背景技术
[0002] 在地震区修建桥梁、建筑以及其它大型构筑物时,为了减轻潜在地震威胁,必须对这类构筑物进行抗震设计,其中,采取隔震设计是减小构筑物地震损伤破坏的有效方式之一。隔震技术就是将整个上部结构放置在刚度较小的隔震层上,该隔震层具有足够的竖向刚度和竖向承载力,能够稳定地支承建筑物,能够减少地震能量向上部传递,并且具有足够柔的水平刚度,保证建筑物的基本周期延长到l_3s左右,还有足够大的水平变形能力,以确保在强震作用下不会出现失稳现象,以及足够的耐久性,至少大于建筑物的设计基准期,保证上部结构与地震振动隔离开来,减小上部结构的反应,从而达到保护主体结构及其内部设施不受破坏的目的。隔震技术作为一种安全、经济的工程结构减震控制措施,广泛应用于国内外桥梁、建筑等工程结构抗震设计中。
[0003] 对于近断层地震和近场地震,竖向地震动分量对建筑结构的地震损伤破坏起着控制作用。在结构抗震分析和设计中,一般只考虑隔震支座水平向剪切刚度和强度对结构地震反应的影响,而很少考虑支座竖向特性对结构的影响。但是,高层建筑,由于高宽比大,地震中容易产生倾覆弯矩,使得隔震支座进入受拉状态,,引起支座破坏或过大变形,从而引起上部结构倾覆等严重震害发生,这一直是阻碍隔震技术在高层建筑应用的原因之一。
[0004] 在现有的高阻尼橡胶隔震支座中,为了满足支座在正常荷载作用下抗剪的要求,很难能够满足竖向地震作用下对抗拔的要求。现有的城市桥梁和建筑结构中,高层建筑日趋增多,抗拔作用明显,对支座竖向性能要求高,所以满足支座的抗拔能力是工程使用中的主要问题。
[0005]目前,用于建筑、桥梁及其它构筑物的减隔震装置主要有普通橡胶支座和铅芯橡胶支座等橡胶类支座、摩擦摆系统以及辅助各种阻尼器等耗能装置。这些支座在应于高层建筑、大跨度桥梁以及其它大型构筑物时,均存在不足之处。
[0006] 橡胶类支座由于竖向承载力较低,耐久性较差,不能单独应用于上部结构很重的大跨度桥梁、高层建筑以及大型构筑物中。摩擦摆系统由于单一摩擦面,在支座运动过程中,其刚度和阻尼特性不能改变,不能抵抗拉力,无自适应性,适用范围受到一定限制。特别是强地震作用下,水平位移幅值受到限制,难以保证在强震作用下结构大位移的需要。
[0007] 本文提出一种新型抗拉隔震支座,对该抗拉装置的预期效果如下:通过对采用新型抗拉装置结构在大震中的地震响应分析,证明新型抗拉装置可以提高隔震层的抗拉能力,减少隔震层竖向位移,降低上部结构地震响应。此装置对于隔震技术向大高宽比结构应用和推广有实际应用的意义。
发明内容
[0008] 为了克服现有技术缺陷,本发明提供了一种通过在普通高阻尼叠层橡胶支座基础上增加抗拉拔装置来提高隔震层旳拉力的新型抗拔高阻尼橡胶隔震支座,解决工程上亟待解决的抗拔能力强、隔震性能好、承载能力高、耐久性能好,既能耗散能量又能在强震作用下抵抗竖向拉力的减隔震支座,以满足抗震要求高的桥梁、建筑以及大型构筑物等。
[0009] 该支座包括两个连接板(1)、两个封板(2)、高阻尼橡胶支座本体(3)、抗拉拔连接体⑷和螺栓⑶;
[0010] 连接板⑴的中心设有同轴的圆柱形凹槽,高阻尼橡胶支座本体⑶和封板的中心均开有通孔(两通孔直径优选相同),通孔的直径小于圆柱形凹槽的直径。
[0011] 高阻尼橡胶支座本体(3)的上下两端为封板(2),分别称为上封板和下封板;上封板的上面和下封板的下面均设有连接板,分别称为上连接板和下连接板,连接板的圆柱形凹槽与高阻尼橡胶支座本体(3)和封板的通孔形成连续的空间,成为预留孔洞。
[0012] 下连接板与下封板用螺栓连接;上下封板与高阻尼橡胶支座本体整体硫化,中间预留孔洞放置抗拉拔连接体(4);连接体上下部分为刚性圆盘,中间部分为钢棒,三部分焊接成一整体组成抗拉拔连接体,两刚性圆盘平行,钢棒垂直刚性圆盘;其中一个刚性圆盘位于上封板上面的上连接板的凹槽内,另一个刚性圆盘位于下封板下面下连接板的凹槽内; 刚性圆盘与两个封板(2)接触但不连接在一起,其接触面涂聚四氟乙烯,实现抗拉拔连接体与上下封板间的水平向自由滑动。
[0013] 抗拉拔连接体的刚性圆盘与上下连接板之间均预留空隙,满足竖向压力作用下橡胶压缩变形要求,同时满足橡胶水平力作用下剪切变形要求;抗拉拔连接体与上下连接板之间的水平距离由高阻尼橡胶支座本体发生的最大的水平剪切位移决定,垂直距离由竖向承载力和高阻尼橡胶支座本体的竖向压缩刚度决定;上下连接板与上下封板之间用六个螺栓相连。抗拉拔连接体可现场焊接,竖向地震作用下通过与上下封板的接触避免高阻尼橡胶支座本体受拉,实现整体的竖向抗拉拔能力。
[0014] 刚性圆盘的直径大于通孔直径,小于凹槽直径。[〇〇15] 本发明提供了一种新型抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座,在正常使用或中小震情况下,抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座将建筑结构上部荷载均匀地传递到下部结构,通过高阻尼橡胶隔震支座的承载能力和自复位能力适应上部结构所引起的水平移动,起到普通支座的作用;在大震时,通过高阻尼橡胶隔震支座发生大的剪切位移来延长结构的自振周期并通过中间抗拉拔连接体对橡胶体的约束来减小竖向地震作用对建筑结构的影响,从而减小或隔离地震对桥梁、建筑等构筑物地震反应。
[0016] 本发明具有满足支座的抗拔要求的抗拔系统。在拉力的作用下,抗拔连接体限制橡胶体的竖向位移,并且能够同时满足支座各个方向的水平变形。
[0017] 本发明利用抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座改变结构自振周期、通过高阻尼支座来耗散地震能量,并利用中间抗拉拔连接体满足抗拔能力。该支座结构简单、竖向承载能力大、 减隔震机理明确、抗拔能力强、满足各个方向的转动、耐久性好,适用于抗震性能要求高的桥梁、建筑以及其它的构筑物。附图说明
[0018] 图1抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座平面图。
[0019] 图2抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座剖面图。
[0020] 图3抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座三维剖面图。
[0021] 图4抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座三维视图。[〇〇22]图5抗拔连接体三维视图。[〇〇23] 图6、7上、下连接板三维视图。[〇〇24] 附图标记说明:[0〇25] 1 一上、下连接板;2—上、下封板;3—尚阻尼橡|父支座本体;4 一抗拉拔连接体;5—螺栓;具体实施方式
[0026]以下结合附图,对本发明的具体实施方式作进一步描述。[0〇27] 实施例1
[0028] 图2是抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座剖面图示意图。如图2所示,抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座包括上支座板、上封板、高阻尼橡胶支座本体、下封板、下连接板、抗拉拔连接体4 和螺栓5组成。其中上下连接板和上下封板开螺栓孔。
[0029] 上下封板预先加工出螺栓孔与高阻尼橡胶支座本体3整体硫化到一起,抗拉拔连接体4现场施焊,首先将下刚性圆盘与中间钢棒焊接到一起,将中间钢棒从高阻尼橡胶支座本体中间预留的孔洞穿过2、3硫化成的整体,抗拉拔连接体4与上下封板2接触不连接,实现抗拉拔连接体4水平方向自由滑动,同时与上下封板2接触保证结构在受到竖向拉力或倾覆力矩时高阻尼橡胶支座本体的橡胶层与钢板层不撕裂而由抗拉拔连接体4承担拉力,抗拉拔连接体4钢棒的尺寸由竖向拉力计算得出,上下圆盘的厚度由经验决定,圆盘的直径由高阻尼橡胶支座本体3发生最大水平位移后与上下封板2仍能有一定搭接量为准,保证竖向的拉力以及能复位的要求。
[0030] 将上下连接板与上下封板2用螺栓5连接。为满足抗拉拔连接体4的水平方向自由移动,将上下连接板做成如图6、7所示。其中,如图2所示,高阻尼橡胶支座本体3中间预留孔洞的尺寸为支座设计最大位移与中间钢棒的直径之和,抗拉拔连接体4与上下连接板的水平距离为高阻尼橡胶支座本体最大偏移量的一半;抗拉拔连接体4与上下连接板的竖向距离为设计荷载作用下高阻尼橡胶支座本体3的竖向压缩量。
[0031] 该支座易加工,耐久性能强,不仅能满足支座的各个方向的剪切变形,也能够满足抗拔要求,安全可靠,对提高强震区桥梁、建筑以及其它的构筑物的抗震性能效果明显,值得广泛推广使用。

Claims (6)

1.一种抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座,其特征在于:该支座包括两个连接板(I)、两个封板⑵、高阻尼橡胶支座本体⑶、抗拉拔连接体⑷和螺栓⑶; 连接板(I)的中心设有同轴的圆柱形凹槽,高阻尼橡胶支座本体(3)和封板的中心均开有通孔,通孔的直径小于圆柱形凹槽的直径; 高阻尼橡胶支座本体(3)的上下两端为封板(2),分别称为上封板和下封板;上封板的上面和下封板的下面均设有连接板,分别称为上连接板和下连接板,连接板的圆柱形凹槽与高阻尼橡胶支座本体(3)和封板的通孔形成连续的空间,成为预留孔洞; 下连接板与下封板用螺栓连接;中间预留孔洞放置抗拉拔连接体⑷,连接体上下部分为刚性圆盘,中间部分为钢棒,三部分焊接成一整体组成抗拉拔连接体,两刚性圆盘平行,钢棒垂直刚性圆盘;其中一个刚性圆盘位于上封板上面的上连接板的凹槽内,另一个刚性圆盘位于下封板下面下连接板的凹槽内;刚性圆盘与两个封板⑵接触但不连接在一起,其接触面涂聚四氟乙烯,实现抗拉拔连接体与上下封板间的水平向自由滑动; 抗拉拔连接体的刚性圆盘与上下连接板之间均预留空隙。
2.按照权利要求1的一种抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座,其特征在于:上下封板与高阻尼橡胶支座本体整体硫化。
3.按照权利要求1的一种抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座,其特征在于:抗拉拔连接体的刚性圆盘与上下连接板之间均预留空隙满足竖向压力作用下橡胶压缩变形要求,同时满足橡胶水平力作用下剪切变形要求。
4.按照权利要求1的一种抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座,其特征在于:抗拉拔连接体与上下连接板之间的水平距离由高阻尼橡胶支座本体发生的最大的水平剪切位移决定,垂直距离由竖向承载力和高阻尼橡胶支座本体的竖向压缩刚度决定。
5.按照权利要求1的一种抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座,其特征在于:上下连接板与上下封板之间用六个螺栓相连。
6.按照权利要求1的一种抗拉拔高阻尼橡胶隔震支座,其特征在于:刚性圆盘的直径大于通孔直径,小于凹槽直径。
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