CN105672512B - 隔震层水平限位机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程结构减震与隔震技术领域，本发明提供的一种隔震层水平限位机构。通过第一钢丝绳的第一端穿过设置在第一橡胶支座外的第一环形基座与第二环形基座相对的一侧侧壁、并与第一橡胶支座连接，第一钢丝绳的第二端绕过第二环形基座的外壁、并穿过第二环形基座与第一环形基座相背的一侧侧壁而与第二橡胶支座连接；并通过第二钢丝绳的第一端穿过第二环形基座与第一环形基座相对的一侧侧壁、并与第二橡胶支座连接，第二钢丝绳的第二端绕过第一环形基座的外壁、并穿过第一环形基座与第二环形基座相背的一侧侧壁而与第一橡胶支座连接。在地震发生时，通过第一钢丝绳和第二钢丝绳的牵制，对第一橡胶支座和第二橡胶支座起到水平限位的作用。

Description

隔震层水平限位机构

技术领域

本发明涉及工程结构减震与隔震技术领域，特别提供了一种隔震层水平限位机构。

背景技术

我国是世界上地震活动强烈和地震灾害较严重的国家之一，由于橡胶支座等隔震结构能够明显的降低地震所带来的灾害，故其应用越来越广泛。橡胶支座是由薄钢板和薄橡胶板交替叠合，经高温、高压硫化而成，用于稳定地支承建筑物自重和载荷，或在地震时能抑制较大的变形，地震结束后起到迅速终止晃动的作用。

但橡胶支座基础隔震结构遭遇近断层脉冲型地震动作用时，由于滑冲效应、方向性效应等引发的大幅值、长周期速度和位移脉冲，较大的加速度峰值等，导致隔震层变形和摆动幅度过大，隔震层与基础容易发生相撞的现象，

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种既能够应用在某些不允许有大位移的隔震，同时能够避免大幅度震动时位移过大对橡胶支座的破坏或隔震层与基础相撞的隔震层水平限位机构。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供了一种隔震层水平限位机构，包括第一钢丝绳、第二钢丝绳、设置在第一橡胶支座外的第一环形基座以及设置在第二橡胶支座外的第二环形基座；

所述第一钢丝绳的第一端穿过所述第一环形基座与所述第二环形基座相对的一侧侧壁、并与所述第一橡胶支座连接，所述第一钢丝绳的第二端绕过所述第二环形基座的外壁、并穿过所述第二环形基座与所述第一环形基座相背的一侧侧壁而与所述第二橡胶支座连接；

所述第二钢丝绳的第一端穿过所述第二环形基座与所述第一环形基座相对的一侧侧壁、并与所述第二橡胶支座连接，所述第二钢丝绳的第二端绕过所述第一环形基座的外壁、并穿过所述第一环形基座与所述第二环形基座相背的一侧侧壁而与所述第一橡胶支座连接。

优选的，所述第一环形基座与所述第二环形基座之间连接有水平支撑杆。

优选的，所述水平支撑的两端分别通过一个垫板与所述第一环形基座和第二环形基座连接。

优选的，在所述第一环形基座上、并位于所述第一钢丝绳外设有第一紧锁装置，所述第一紧锁装置用于通过径向缩放调节而改变与穿过其中的所述第一钢丝绳之间的阻尼大小；

在所述第二环形基座上、并位于所述第三钢丝绳外设有第二紧锁装置，所述第二紧锁装置用于通过径向缩放调节而改变与穿过其中的所述第一钢丝绳之间的阻尼大小。

优选的，所述第一环形基座与所述第二环形基座相对的一侧设有第一轴承，所述第一轴承用于将所述第二钢丝绳的第二端的相应部分压向所述第一环形基座的外壁；

所述第二环形基座与所述第一环形基座相对的一侧设有第二轴承，所述第二轴承用于将所述第一钢丝绳的第二端的相应部分压向所述第二环形基座的外壁。

优选的，所述第一环形基座的外壁上设有第一限位槽，所述第二钢丝绳的第二端沿所述第一限位槽绕过所述第一环形基座的侧壁；

所述第二环形基座的外壁上设有第二限位槽，所述第一钢丝绳的第二端沿所述第二限位槽绕过所述第二环形基座的侧壁。

优选的，所述第一限位槽和第二限位槽内均设有防滑结构。

优选的，所述第一环形基座与所述第二环形基座相背的一侧设有第三轴承，所述第三轴承用于对穿入到所述第一环形基座内的部分所述第二钢丝绳的第二端形成滚动导向；

所述第二环形基座与所述第一环形基座相背的一侧设有第四轴承，所述第四轴承用于对穿入到所述第二环形基座内的部分所述第一钢丝绳的第二端形成滚动导向。

优选的，所述第一钢丝绳的第二端分为第一子端和第二子端两股，所述第一子端和第二子端分别绕过所述第二环形基座的两侧外壁、并穿过所述第二环形基座与所述第一环形基座相背的一侧侧壁而与所述第二橡胶支座连接；

所述第二钢丝绳的第二端分为第三子端和第四子端两股，所述第三子端和第四子端分别绕过所述第一环形基座的两侧外壁、并穿过所述第一环形基座与所述第二环形基座相背的一侧侧壁而与所述第一橡胶支座连接。

优选的，所述第一钢丝绳具有第一弹性段，所述第二钢丝绳具有第二弹性段。

(三)有益效果

本发明提供的一种隔震层水平限位机构，通过第一钢丝绳的第一端穿过设置在第一橡胶支座外的第一环形基座与第二环形基座相对的一侧侧壁、并与第一橡胶支座连接，第一钢丝绳的第二端绕过第二环形基座的外壁、并穿过第二环形基座与第一环形基座相背的一侧侧壁而与第二橡胶支座连接；并通过第二钢丝绳的第一端穿过第二环形基座与第一环形基座相对的一侧侧壁、并与第二橡胶支座连接，第二钢丝绳的第二端绕过第一环形基座的外壁、并穿过第一环形基座与第二环形基座相背的一侧侧壁而与第一橡胶支座连接。从而在地震发生时，通过第一钢丝绳和第二钢丝绳的牵制，对第一橡胶支座和第二橡胶支座起到水平限位的作用。

另外，通过第一钢丝绳的第二端与第二环形基座的摩擦以及第二钢丝绳的第二端与第一环形基座的摩擦，也可对第一橡胶支座和第二橡胶支座的摆动起到一定的抑制作用。

附图说明

图1是本发明实施例的一种隔震层水平限位机构的示意图。

图2是第一环形基座的局部连接示意图。

图3是第一轴承和第二轴承的局部连接示意图。

图4是第五轴承和第六轴承的局部连接示意图。

图5是紧锁装置的示意图。

附图标记：

1、第一环形基座；11、第一限位槽；12、三角形外框；13、压块；14、调节螺栓；2、第二环形基座；21、第二限位槽；3、第一橡胶支座；4、第二橡胶支座；5、工程结构；51、第一钢箍；52、第二钢箍；53、环形螺栓；6、水平支撑；61、垫板；7、第一钢丝绳；8、第二钢丝绳；81、第三子端；82、第四子端；91、第一轴承；93、第三轴承；95、第五轴承；97、第七轴承。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供的一种隔震层水平限位机构，包括第一钢丝绳7、第二钢丝绳8、设置在第一橡胶支座3外的第一环形基座1以及设置在第二橡胶支座4外的第二环形基座2；其中，第一橡胶支座3和第二橡胶支座4可以是工程结构隔震层中的任意两个橡胶支座，其顶部用于支撑工程结构5，底部与基础连接；第一环形基座1和第二环形基座2为钢筋混凝土结构或钢结构，底部与基础连接。

第一钢丝绳7的第一端穿过第一环形基座1与第二环形基座2相对的一侧侧壁、并通过第一钢箍51与第一橡胶支座3上方支撑的工程结构5连接，第一钢丝绳7的第二端绕过第二环形基座2的外壁、并穿过第二环形基座2与第一环形基座1相背的一侧侧壁而通过第一钢箍51与第二橡胶支座4上方支撑的工程结构5连接；同样的，第二钢丝绳8的第一端穿过第二环形基座2与第一环形基座1相对的一侧侧壁、并通过第二钢箍52与第二橡胶支座4上方支撑的工程结构5连接，第二钢丝绳8的第二端绕过第一环形基座1的外壁、并穿过第一环形基座1与第二环形基座2相背的一侧侧壁而通过第二钢箍52与第一橡胶支座3上方支撑的工程结构5连接。

其中，第一钢箍51和第二钢箍52分别包裹在与橡胶支座连接的工程结构5的立柱外，避免了将钢丝绳的应力直接集中在工程结构5上，这样可提高其连接的强度，避免应力集中对工程结构5造成破坏。另外，第一钢丝绳7和第二钢丝绳8的两端均通过环形螺栓53与第一钢箍51和第二钢箍52连接，使各第一钢丝绳7和第二钢丝绳8栓接方便，且便于第一钢丝绳7和第二钢丝绳8的松紧度调节。

当地震发生时，第一橡胶支座3和第二橡胶支座4上方的工程结构5发生摆动，同时带动第一橡胶支座3和第二橡胶支座4发生方向和幅度基本相同的摆动，具体的，第一橡胶支座3和第二橡胶支座4的摆动形式可分为以下两种：

一种是沿着第一环形基座1与第二环形基座2之间连线的方向摆动，假设第一橡胶支座3和第二橡胶支座4同时向左摆动，此时，第一钢丝绳7的第一端有着被更多的拉入到第一环形基座1中的趋势，同时，第一钢丝绳7的第二端也有着被更多的拉入到第二环形基座2中的趋势，然而，第一钢丝绳7的长度是有限的，当第一钢丝绳7被拉至紧绷时，便会对第一橡胶支座3和第二橡胶支座4的摆动形成抑制，即对第一橡胶支座3和第二橡胶支座4的摆动形成水平限位。同样的，当第一橡胶支座3和第二橡胶支座4向右摆动时，换作第二钢丝绳8受拉，同样也会对第一橡胶支座3和第二橡胶支座4的摆动形成水平限位。

另一种情况是摆动方向与第一环形基座1与第二环形基座2之间的连线方向呈一定的角度，此时，可以理解的是，第一钢丝绳7和第二钢丝绳8会同时受拉，也就是说由第一钢丝绳7和第二钢丝绳8共同对第一橡胶支座3和第二橡胶支座4的摆动形成水平限位。

可见，无论第一橡胶支座3和第二橡胶支座4是沿着那个方向摆动，都会受到第一钢丝绳7和第二钢丝绳8的牵制，从而形成水平限位。进一步的，可令第一钢丝绳7和第二钢丝绳8在自然状态下具有一个设定的松弛程度，即留有一定的长度余量，以使振动幅度较小时，第一钢丝绳7和第二钢丝绳8不受拉、不发挥作用。而只有当工程结构5的摆动幅度大于设定量、超过各钢丝绳留有的余量时，才会使第一钢丝绳7和第二钢丝绳8受拉，对摆动形成抑制作用。即，当水平方向的震动幅值较小时，本机构不对工程结构5的摆动形成抑制，而是由橡胶支座本体结构发挥作用，允许工程结构5发生小幅度的摆动，吸收、化解震动能量。而当水平方向的震动幅值较大时，此时若对工程结构5的摆动幅度不加限制，会导致隔震层与基础相撞，也会对工程结构5造成结构性破坏，而此时本限位结构的限位功能开始介入，对过大幅度的摆动形成抑制，从整体上而言，本机构对工程结构5形成了系统性减震保护。

另外，在工程结构5发生周期性摆动的过程中，第一钢丝绳7的第二端和第二钢丝绳8的第二端分别与第二环形基座2的外壁和第一环形基座1的外壁之间会产生周而复始的相对滑动，由此形成摩擦力，对第一橡胶支座3和第二橡胶支座4的摆动形成抑制，且该摩擦力是作用于摆动的过程中，对摆动形成持续性抑制，不仅提供了对摆动的抑制效果，也减小了当第一橡胶支座3和第二橡胶支座4在摆动至最大角度时对第一钢丝绳7和第二钢丝绳8的冲击。

再参考图1，第一环形基座1与第二环形基座2之间连接有水平支撑6杆，从而增强了第一环状支座与第二环形基座2之间的整体性。当第一环形基座1与第二环形基座2之间连接的钢丝绳受到极大的拉力时，该水平支撑6在第一环形基座1与第二环形基座2之间起到支撑的作用。另外，该水平支撑6的两端优选分别通过一个垫板61与第一环形基座1和第二环形基座2连接，垫板61增大了接触面积，从而减小了对第一环形基座1和第二环形基座2产生的压强。

结合图2和图5所示，在第一环形基座1上、并位于第一钢丝绳7外设有第一紧锁装置，第一紧锁装置用于通过径向缩放调节而改变与穿过其中的第一钢丝绳7之间的阻尼大小；同样的，在第二环形基座2上、并位于第三钢丝绳外设有第二紧锁装置，第二紧锁装置用于通过径向缩放调节而改变与穿过其中的第二钢丝绳8之间的阻尼大小。其中，第一紧锁装置与第二紧锁装置的结构相同，均包括一个三角形外框12，该三角形外框12焊接在用两环形支座上用于使钢丝绳穿过的通孔内，在该三角形外框12的每个侧边的内侧均设有压块13，压块13与侧边之间通过调节螺栓14连接，通过旋拧螺母而实现径向上的收缩调节。

可见，第一紧锁装置和第二紧锁装置可对穿过的钢丝绳提供额外的阻尼力，进一步增强对工程结构5的大幅度摆动抑制效果，且该额外阻尼力的大小调节方便。

结合图2和图3所示，第一环形基座1与第二环形基座2相对的一侧设有第一轴承91，第二钢丝绳8的第二端在绕过第一环形基座1的外壁之前，先绕过第一轴承91的内侧，第一轴承91用于将第二钢丝绳8的第二端的相应部分压向第一环形基座1的外壁，使得第二钢丝绳8的第二端与第一环形基座1的整个半侧相接触，既增大接触面积，增大了摩擦力。同样的，第二环形基座2与第一环形基座1相对的一侧设有第二轴承，第二轴承用于将第一钢丝绳7的第二端的相应部分压向第二环形基座2的外壁，从而使增大了第一钢丝绳7的第二端与第二环形基座2的外壁之间的摩擦力，由此对第一橡胶支座3和第二橡胶支座4的摆动形成更佳的抑制作用。

进一步的，第一环形基座1的外壁上设有第一限位槽11，第二钢丝绳8的第二端沿第一限位槽11绕过第一环形基座1的侧壁；第二环形基座2的外壁上设有第二限位槽21，第一钢丝绳7的第二端沿第二限位槽21绕过第二环形基座2的侧壁。第一限位槽11和第二限位槽21分别用于对第二钢丝绳8的第二端和第一钢丝绳7的第二端形成限位导向的作用，防止二钢丝绳的第二端和第一钢丝绳7的第二端在摆动过程中发生错位，从而避免了出现相互干涉的情况。

第一限位槽11和第二限位槽21内均设有防滑结构，该防滑结构具体可以是将第一限位槽11和第二限位槽21的内侧面均设置成凹凸结构，以增大接触面的粗糙程度，从而增大摩擦力。更进一步的，第一限位槽11和第二限位槽21的内壁由高摩擦系数材料制成，以进一步增大接触面的粗糙程度、增大摩擦力。

如图4所示，第一环形基座1与第二环形基座2相背的一侧设有第三轴承93，第三轴承93用于对穿入到第一环形基座1内的部分第二钢丝绳8的第二端形成滚动导向；第二环形基座2与第一环形基座1相背的一侧设有第四轴承，第四轴承用于对穿入到第二环形基座2内的部分第一钢丝绳7的第二端形成滚动导向。在转角区域这一应力集中处，变滑动摩擦为滚动摩擦，减轻了对各钢丝绳的磨损。

再参考图3，第一钢丝绳7和第二钢丝绳8均为多股螺旋钢丝绳，第一钢丝绳7的第二端分为第一子端和第二子端两股，第一子端和第二子端分别绕过第二环形基座2的两侧外壁、并穿过第二环形基座2与第一环形基座1相背的一侧侧壁而与第二橡胶支座4连接；第二钢丝绳8的第二端分为第三子端81和第四子端82两股，第三子端81和第四子端82分别绕过第一环形基座1的两侧外壁、并穿过第一环形基座1与第二环形基座2相背的一侧侧壁而与第一橡胶支座3连接。

相应的，上述第一限位槽11和第二限位槽21均为环形，以分别对第一子端、第二子端、第三子端81和第四子端82形成限位导向。另外，第一环形基座1与第二环形基座2相对的一侧还设有第五轴承95，第一轴承91和第五轴承95分别用于将第三子端81和第四子端82压向第一环形基座1的外壁，由此对第一环形基座1形成环抱式包围，使第一环形基座1的受力更为均匀，同时也会增大摩擦力。同样的，第二环形基座2与第一环形基座1相对的一侧还设有第六轴承，第二轴承和第六轴承分别用于将第一子端和第二子端压向第二环形基座2的外壁，由此对第二环形基座2形成环抱式包围，使第二环形基座2的受力更为均匀，同时也会增大摩擦力。在第一环形基座1与第二环形基座2相背的一侧还设有第七轴承97，第三轴承93和第七轴承97分别用于对穿入到第一环形基座1内的部分第三子端81和第四子端82形成滚动导向，变滑动摩擦为滚动摩擦，减小了磨损。在第二环形基座2与第一环形基座1相背的一侧还设有第八轴承，第四轴承和第八轴承分别用于对穿入到第二环形基座2内的部分第一子端和第二子端形成滚动导向，变滑动摩擦为滚动摩擦，减小了磨损。

如图1所示，第一钢丝绳7具有第一弹性段，第二钢丝绳8具有第二弹性段，第一弹性段和第二弹性段均可以是拉簧，第一弹性段和第二弹性段利用其弹性形变特性，使对第一钢丝绳7和第二钢丝绳8的拉力得到很大程度的缓冲，防止第一钢丝绳7和第二钢丝绳8被拉断。另外，当地震停止时，利用第一弹性段和第二弹性段的回弹力作用，有助于第一橡胶支座3、第二橡胶支座4复位。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种隔震层水平限位机构，其特征在于，包括第一钢丝绳(7)、第二钢丝绳(8)、设置在第一橡胶支座(3)外的第一环形基座(1)以及设置在第二橡胶支座(4)外的第二环形基座(2)；

所述第一钢丝绳(7)的第一端穿过所述第一环形基座(1)与所述第二环形基座(2)相对的一侧侧壁、并与所述第一橡胶支座(3)连接，所述第一钢丝绳(7)的第二端绕过所述第二环形基座(2)的外壁、并穿过所述第二环形基座(2)与所述第一环形基座(1)相背的一侧侧壁而与所述第二橡胶支座(4)连接；

所述第二钢丝绳(8)的第一端穿过所述第二环形基座(2)与所述第一环形基座(1)相对的一侧侧壁、并与所述第二橡胶支座(4)连接，所述第二钢丝绳(8)的第二端绕过所述第一环形基座(1)的外壁、并穿过所述第一环形基座(1)与所述第二环形基座(2)相背的一侧侧壁而与所述第一橡胶支座(3)连接。

2.根据权利要求1所述的隔震层水平限位机构，其特征在于，所述第一环形基座(1)与所述第二环形基座(2)之间连接有水平支撑杆(6)。

3.根据权利要求2所述的隔震层水平限位机构，其特征在于，所述水平支撑杆(6)的两端分别通过一个垫板(61)与所述第一环形基座(1)和第二环形基座(2)连接。

4.根据权利要求1所述的隔震层水平限位机构，其特征在于，在所述第一环形基座(1)上、并位于所述第一钢丝绳(7)外设有第一紧锁装置，所述第一紧锁装置用于通过径向缩放调节而改变与穿过其中的所述第一钢丝绳(7)之间的阻尼大小；

在所述第二环形基座(2)上、并位于所述第二钢丝绳(8)外设有第二紧锁装置，所述第二紧锁装置用于通过径向缩放调节而改变与穿过其中的所述第二钢丝绳(8)之间的阻尼大小。

5.根据权利要求1所述的隔震层水平限位机构，其特征在于，所述第一环形基座(1)与所述第二环形基座(2)相对的一侧设有第一轴承(91)，所述第一轴承(91)用于将所述第二钢丝绳(8)的第二端的相应部分压向所述第一环形基座(1)的外壁；

所述第二环形基座(2)与所述第一环形基座(1)相对的一侧设有第二轴承，所述第二轴承用于将所述第一钢丝绳(7)的第二端的相应部分压向所述第二环形基座(2)的外壁。

6.根据权利要求5所述的隔震层水平限位机构，其特征在于，所述第一环形基座(1)的外壁上设有第一限位槽(11)，所述第二钢丝绳(8)的第二端沿所述第一限位槽(11)绕过所述第一环形基座(1)的侧壁；

所述第二环形基座(2)的外壁上设有第二限位槽(21)，所述第一钢丝绳(7)的第二端沿所述第二限位槽(21)绕过所述第二环形基座(2)的侧壁。

7.根据权利要求6所述的隔震层水平限位机构，其特征在于，所述第一限位槽(11)和第二限位槽(21)内均设有防滑结构。

8.根据权利要求1所述的隔震层水平限位机构，其特征在于，所述第一环形基座(1)与所述第二环形基座(2)相背的一侧设有第三轴承(93)，所述第三轴承(93)用于对穿入到所述第一环形基座(1)内的部分所述第二钢丝绳(8)的第二端形成滚动导向；

所述第二环形基座(2)与所述第一环形基座(1)相背的一侧设有第四轴承，所述第四轴承用于对穿入到所述第二环形基座(2)内的部分所述第一钢丝绳(7)的第二端形成滚动导向。

9.根据权利要求1所述的隔震层水平限位机构，其特征在于，所述第一钢丝绳(7)的第二端分为第一子端和第二子端两股，所述第一子端和第二子端分别绕过所述第二环形基座(2)的两侧外壁、并穿过所述第二环形基座(2)与所述第一环形基座(1)相背的一侧侧壁而与所述第二橡胶支座(4)连接；

所述第二钢丝绳(8)的第二端分为第三子端(81)和第四子端(82)两股，所述第三子端(81)和第四子端(82)分别绕过所述第一环形基座(1)的两侧外壁、并穿过所述第一环形基座(1)与所述第二环形基座(2)相背的一侧侧壁而与所述第一橡胶支座(3)连接。

10.根据权利要求1至9任一项所述的隔震层水平限位机构，其特征在于，所述第一钢丝绳(7)具有第一弹性段，所述第二钢丝绳(8)具有第二弹性段。