CN105649210A - 高阻尼大承载力多孔铅芯橡胶支座 - Google Patents

高阻尼大承载力多孔铅芯橡胶支座 Download PDF

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Abstract

一种高阻尼大承载力多孔铅芯橡胶支座，涉及一种被动减震装置。它包括多个直径相同且从上至下交替设置的钢板层和橡胶层，还包括贯穿于所有钢板层和橡胶层的圆柱体铅芯，所述铅芯数量为多个且沿支座圆周方向均匀布置，所有铅芯的圆心位于同一个支座的同心圆上，所述同心圆的直径为支座直径的56%-66%。本发明具备优于传统支座的高耗能、自复位、热变形下功能正常的要求，并满足我国抗震设计规范9度大震作用（0.62g）下地面平均位移（约500mm）限值、承载力满足重点设防类工程支座面压不大于12MPa条件下竖向承载力不小于10000KN的需要。本发明可广泛应用于大型LNG储罐、大跨单墩桥梁、超高层建筑、核电厂核岛结构减隔震等领域。

Description

高阻尼大承载力多孔铅芯橡胶支座
技术领域
本发明涉及一种减震装置，具体涉及一种多孔铅芯叠层橡胶隔震支座，属于减震装置技术领域。
背景技术
地震灾害具有突发性和毁灭性，严重威胁着人类的生命和财产安全。从历史看，我国地震灾害居世界之首，其特点是频率高、震级大、分布广。20世纪我国发生的六级以上地震600余次。我国三分之一以上国土、半数以上大中型城市位于抗震设防烈度七度及以上地区。目前，我国地震仍然十分活跃，自1998年以来已发生10余次7级以上地震和50余次6级以上地震。
隔震技术是目前国际上比较有效的工程抗震技术。隔震结构体系通过设置隔震层，将结构分为上部结构、隔震层及下部结构三部分。地震能量经由下部传到隔震层，由隔震层的隔震装置吸收并消耗主要地震能量，经由少部分能量传递到上部结构。与此同时，随着我国经济的飞速发展，大型石油化工储罐、核电厂等现代大型工程数量越来越多，等级越来越高，发生破坏造成的后果也越来越严重。确保此类建筑在地震动的安全显得尤为重要。
目前工程中使用的橡胶隔震支座多为天然橡胶支座或者单孔铅芯橡胶隔震支座。而这些已有单孔铅芯橡胶隔震支座普遍存在抗拉承载力偏低、单支座结构稳定性差、阻尼分布不均匀、支座内部橡胶硫化不均匀引起的产品质量不稳定等问题，这些缺点大大制约了铅芯橡胶隔震支座的适用范围。研究能够克服这些缺点减震技术显得尤为迫切。
发明内容
本发明解决了传统大直径（1500mm左右或更大）单孔铅芯橡胶支座内部橡胶硫化不均匀导致的抗拉承载力低、单支座稳定性差、铅阻尼利用不充分等问题，可广泛应用于大型LNG储罐、大跨单墩桥梁、超高层建筑、核电厂核岛结构减隔震等领域。
为实现以上目的，本发明的技术方案是：
一种高阻尼大承载力多孔铅芯橡胶支座，所述支座为圆柱形，它包括多个直径相同且从上至下交替设置的钢板层和橡胶层，还包括贯穿于所有钢板层和橡胶层的圆柱体铅芯，所述铅芯数量为多个且沿支座圆周方向均匀布置，所有铅芯的圆心位于同一个支座的同心圆上，所述同心圆的直径为支座直径的56%-66%。
优选结构为，所述铅芯数量为8-10个。
优选结构为，每个铅芯外缘与支座外缘的距离不小于支座横截面半径的10%，同时也不小于单个铅芯的半径。
优选结构为，所述支座最上层和最下层都为钢板层。
优选结构为，所述钢板层和橡胶层的外表面包裹有橡胶保护层。
优选结构为，所述橡胶层为29层，所述钢板层为30层。
本发明与现有技术相比具有以下效果：高阻尼大承载力多孔铅芯橡胶支座，包括橡胶层、钢板屋、橡胶保护层和铅芯四个部分。所述铅芯从上到下穿透整个隔震支座，当铅芯为8-10个且沿支座圆周分布，并且所有铅芯的圆心位于同一个支座的同心圆上并且所述同心圆的直径为支座直径的56%-66%时，该支座的减震效果最强，它可以使阻尼分布更均匀，增强隔震支座的结构稳定性。
本发明和传统普通单芯橡胶减震支座相比，具备优于传统支座的高耗能、自复位、热变形下功能正常的要求，并满足我国抗震设计规范9度大震作用（0.62g）下地面平均位移（约500mm）限值、承载力满足重点设防类工程支座面压不大于12MPa条件下竖向承载力不小于10000KN的需要，利于推广应用。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图。
图2是图1的A-A剖面图。
图中，1-钢板层，2-橡胶层，3-铅芯，4-虚拟同心圆，5-橡胶保护层。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式，所述实施方式只是本专利的示例性说明而并不限定它的保护范围，本领域人员可以对其进行局部改变，只要没有超出本专利的精神实质，则都在本专利的保护范围之内。
实施例一
一种高阻尼大承载力多孔铅芯橡胶支座，参照图1和图2，支座为圆柱形，它包括多个直径相同且从上至下交替设置的钢板层1和橡胶层2，所述支座最上层和最下层都为钢板层1。还包括贯穿于所有钢板层1和橡胶层2的圆柱体铅芯3，所述铅芯数量为多个且沿支座圆周方向均匀布置，所有铅芯3的圆心位于同一个支座的虚拟同心圆4上，所述虚拟同心圆4的直径h为支座直径H的56%-66%。在所述钢板层1和橡胶层2的外表面包裹有橡胶保护层5。
本实施例中，铅芯3沿橡胶支座平面的虚拟同心圆4的圆周均匀分布，模拟结果表明，当铅芯3数量不变时，随着铅芯3所在同心圆直径的增大，单个支座稳定性及耗能能力变强，但当同心圆直径过大时，减震效果变差，通过同心圆直径与减震效果的关系曲线来看，当同心圆直径为橡胶层2直径的56%-66%（此时同心圆面积是橡胶层面积的31%-44%）范围内时，减震效果最强。随着其铅芯耗能能力更充分，变形后恢复性更强。
实施例二
本实施例与实施例一不同之处在于，所述铅芯3数量为8-10个。模拟结果表明，当保持铅芯所在同心圆直径不变时（即铅芯的圆周位置不变），增加铅芯数量，减小单个铅芯的截面积（需要保持铅芯总截面积不变，因为铅芯面积与支座面积之间的比例应符合行业标准规定）。实验证明，随着铅芯数量的增加，隔震支座的耗能能力在增加，但隔震支座耗能能力的增长随着铅芯数量的增加增速越来越慢。过多的铅芯数量会造成加工成本等其他问题，因此综合计算结果为，当铅芯数量在8-10个时，即可以取得更好的减震效果又能够合理控制成本。
实施例三
本实施例与实施例二不同之处在于，每个铅芯3外缘与支座外缘的距离不小于支座横截面半径的10%，同时也不小于单个铅芯的半径。
从模拟结果来看，铅芯外缘距离橡胶隔震层的外缘距离应不小于橡胶层半径的10%，同时不应小于单个铅芯的半径，以免造成端部应力分布的不均匀从而降低单个隔震支座的工作稳定性。

Claims (5)

1.一种高阻尼大承载力多孔铅芯橡胶支座，所述支座为圆柱形，它包括多个直径相同且从上至下交替设置的钢板层和橡胶层，还包括贯穿于所有钢板层和橡胶层的圆柱体铅芯，其特征在于，所述铅芯数量为多个且沿支座圆周方向均匀布置，所有铅芯的圆心位于同一个支座的同心圆上，所述同心圆的直径为支座直径的56%-66%。
2.根据权利要求1所述高阻尼大承载力多孔铅芯橡胶支座，其特征在于，所述铅芯数量为8-10个。
3.根据权利要求1所述高阻尼大承载力多孔铅芯橡胶支座，其特征在于，每个铅芯外缘与支座外缘的距离不小于支座横截面半径的10%，同时也不小于单个铅芯的半径。
4.根据权利要求1-3任意一项所述高阻尼大承载力多孔铅芯橡胶支座，其特征在于，所述支座最上层和最下层都为钢板层。
5.根据权利要求1-3任意一项所述高阻尼大承载力多孔铅芯橡胶支座，其特征在于，所述钢板层和橡胶层的外表面包裹有橡胶保护层。
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