CN106285152A - 一种新型三维隔震支座 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑工程、桥梁工程技术领域，尤其涉及一种用于建筑隔震层、桥梁隔震层及设备隔震层的具有较大初始竖向静刚度的新型三维隔震支座，制作简便，施工安装、维护方便；水平及竖向减震相互解耦，互不牵连，采用旋转橡胶支座组合体，在竖向运动时具有较小竖向刚度，从而延长上部结构的竖向周期，减小地震作用；由于其内部橡胶为高阻尼支座，具有耗能功能，从而可以通过消能进一步减轻竖向地震作用，保证了上部结构的安全性，销钉的设置时支座在竖向静止荷载作用下具有较大的初始竖向静刚度。

Description

一种新型三维隔震支座
技术领域
本发明涉及建筑工程、桥梁工程技术领域，尤其涉及一种用于建筑隔震层、桥梁隔震层及设备隔震层的具有较大初始竖向静刚度的新型三维隔震支座。
背景技术
叠层橡胶隔震技术对减轻水平地震给建筑、桥梁结构带来的破坏具有重要的作用，其具有良好的水平变形能力和耗能效果，因此应用于建筑、桥梁隔震层中能有效地隔阻地震的水平振动对建筑、桥梁的破坏，并在近年来的多次实际地震中得到了很好的考验。但叠层橡胶隔震支座缺点是其在竖向不具有减震功能，从历次大地震所测到的地震记录来看，竖向地震在整个地震能量中占有不少份量，如何解决竖向隔震一直是困扰整个隔震界的重大难题，特别是对一些特别重要的建筑物、桥梁及重要设备仪器设备。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足提供一种新型三维隔震支座，不仅在水平方向起到隔震功能，同时在竖向也能起到隔震功能，并能提供较大的竖向初始静刚度、较小的竖向动刚度。
本发明通过以下技术方案实现该目的：
一种新型三维隔震支座，包括一钢桶及可转动设置在该钢桶上的水平横梁，所述钢桶内设置有旋转橡胶支座组合体，所述旋转橡胶支座组合体与水平横梁的下部连接，并能够在水平横梁的带动下转动，所述钢桶上还设置有在静止状态下阻止旋转橡胶支座组合体转动的弹簧销钉，还包括一滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的下端与水平横梁的上部连接，滚珠丝杠的上端设置有一水平隔震构件。
其中，所述旋转橡胶支座组合体包括两个配合使用的半圆组合体，该半圆组合体包括平行设置的呈弧形的内钢板、中钢板及外钢板，所述内钢板与中钢板之间设置有内橡胶板，所述中钢板与外钢板之间设置有外橡胶板，所述中钢板的上部横向设置有用于与水平横梁连接的座板。
其中，所述钢桶包括外桶体以及设置在该外桶体内腔的内桶体，所述旋转橡胶支座组合体设置在外桶体与内桶体之间的夹槽中，所述内钢板与内桶体连接，所述外钢板与外桶体连接；所述外桶体、内桶体上对应设置有用于弹簧销钉伸出的通孔。
其中，所述外桶体的上沿设置有圆形导轨，所述水平横梁的底部设置有与该圆形导轨配合的横梁轨槽，所述钢桶的底部设置有底板。
其中，所述滚珠丝杠包括：
丝杠轴，其在外周面上具有螺旋状的滚珠滚动槽；
螺母，其在内周面上具有螺旋状的滚珠滚动槽；
负荷滚珠，其配置于使所述丝杠轴的滚珠滚动槽以及所述螺母的滚珠滚动槽相对而形成的滚道内；
所述螺母的外侧一体成型设置有用于与水平横梁连接的螺母连接板，所述螺母连接板上开设有若干螺栓通孔。
其中，所述丝杠轴的顶端设置有用于与水平隔震构件连接的上连接板。
其中，所述水平横梁的上部开设有用于容置所述丝杠轴以及所述螺母的孔洞，所述孔洞的外周设置有与所述螺栓通孔对应的螺栓孔。
其中，所述弹簧销钉包括伸缩弹簧及设置在该伸缩弹簧两端的卡紧销钉，在静止状态下，所述伸缩弹簧处于拉伸状态，两端的卡紧销钉在旋转橡胶支座组合体的作用下卡紧在外桶体的通孔内，当发生竖向地震时，旋转橡胶支座组合体发生转动取消对卡紧销钉的作用力，伸缩弹簧发生收缩，卡紧销钉从通孔中脱出。
其中，所述水平隔震构件包括橡胶支座以及分别设置在橡胶支座两端的上板、下板，所述上板与上部隔震结构连接，所述下板与滚珠丝杠连接。
作为另一优选的，还包括设置在水平隔震构建与滚珠丝杠之间的水平过渡平台，该水平过渡平台的底部连接有若干滚珠丝杠。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明的一种新型三维隔震支座，制作简便，施工安装、维护方便；水平及竖向减震相互解耦，互不牵连，采用旋转橡胶支座组合体，在竖向运动时具有较小竖向刚度，从而延长上部结构的竖向周期，减小地震作用；由于其内部橡胶为高阻尼支座，具有耗能功能，从而可以通过消能进一步减轻竖向地震作用，保证了上部结构的安全性，销钉的设置时支座在竖向静止荷载作用下具有较大的初始竖向静刚度。
附图说明
图1为本发明的新型三维隔震支座的结构示意图。
图2为旋转橡胶支座组合体的结构示意图。
图3为钢桶与弹簧销钉的结构示意图。
图4为滚珠丝杠的结构示意图。
图5为水平横梁的结构示意图。
图6为水平隔震构件的结构示意图。
图7为水平过渡平台的结构示意图。
图中：1-钢桶，11-外桶体，12-内桶体，13-通孔，14-圆形导轨，15-底板，2-水平横梁，21-孔洞，22-横梁轨槽，3-旋转橡胶支座组合体，31-内钢板，32-中钢板，33-外钢板，34-内橡胶板，35-外橡胶板，36-座板，4-弹簧销钉，41-伸缩弹簧，42-卡紧销钉，5-滚珠丝杠，51-丝杠轴，52-滚珠滚动槽，53-螺母，54-负荷滚珠，55-螺母连接板，56-上连接板，6-水平隔震构件，61-橡胶支座，62-上板，63-下板，7-水平过渡平台。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例1。
如图1-6所示，本实施例提供一种新型三维隔震支座，包括一钢桶1及可转动设置在该钢桶1上的水平横梁2，所述钢桶1内设置有旋转橡胶支座组合体3，所述旋转橡胶支座组合体3与水平横梁2的下部连接，并能够在水平横梁2的带动下转动，所述钢桶1上还设置有在静止状态下阻止旋转橡胶支座组合体3转动的弹簧销钉4，还包括一滚珠丝杠5，所述滚珠丝杠5的下端与水平横梁2的上部连接，滚珠丝杠5的上端设置有一水平隔震构件6。
使用过程中，本发明的新型三维隔震支座的各机构依次连接，安装于上部隔震结构与下部隔震结构之间，所述水平隔震构件6与上部隔震结构固定连接，所述钢桶1与下部隔震结构固定连接；当发生地震并产生竖向载荷、竖向位移时，所述滚珠丝杠5将竖向力转化为旋转扭矩，并将该旋转扭矩传递至水平横梁2，促使水平横梁2发生转动，该水平横梁2进一步将上部传递的旋转扭矩传递至旋转橡胶支座组合体3，带动旋转橡胶支座组合体3与桶体发生相对转动，起到竖向隔震减震耗能的目的。
其中，所述旋转橡胶支座组合体3包括两个配合使用的半圆组合体，该半圆组合体包括平行设置的呈弧形的内钢板31、中钢板32及外钢板33，所述内钢板31与中钢板32之间设置有内橡胶板34，所述中钢板32与外钢板33之间设置有外橡胶板35，所述中钢板32的上部横向设置有用于与水平横梁2连接的座板36。
旋转橡胶支座组合体3的各部分整体硫化而成，构成一个可以发生旋转变形的高阻尼隔震支座，作为优选的，内橡胶板34、外橡胶板35均选用高阻尼橡胶，不仅具有隔震的功能，而且还具有减震耗能的功能，在发生相对转动的过程中能够起到良好的阻尼耗能的功能。
其中，所述钢桶1包括外桶体11以及设置在该外桶体11内腔的内桶体12，所述旋转橡胶支座组合体3设置在外桶体11与内桶体12之间的夹槽中。
组合静止状态下：所述内钢板31与内桶体12连接，所述外钢板33与外桶体11连接，所述中钢板32通过上部的座板36与水平横梁2连接，地震时，水平横梁2带动中钢板32发生转动，使得旋转橡胶支座组合体3与钢桶1之间发生相对转动而且到竖向隔震耗能的功能。
所述外桶体11、内桶体12上对应设置有用于弹簧销钉4伸出的通孔13，所述弹簧销钉4包括伸缩弹簧41及设置在该伸缩弹簧41两端的卡紧销钉42，在竖向静止状态下，所述伸缩弹簧41处于拉伸状态，两端的卡紧销钉42插入通孔13内，由于竖向载荷的作用，半圆组合体的两端因与卡紧销钉42紧密抵接，所述卡紧销钉42被半圆组合体两端的水平力压紧而不会从通孔13中脱出；当发生竖向地震时，本发明的新型三维隔震支座收到竖向拉力，半圆组合体与卡紧销钉42之间出现间隙，丧失对卡紧销钉42的水平作用下，处于拉伸状态下的伸缩弹簧41发生收缩，将卡紧销钉42从通孔13中拔出，此时，所述旋转橡胶支座组合体3可自由旋转，起到竖向隔震减震的功能。由于旋转橡胶支座组合体3具有较小的旋转刚度，即本装置具有较小的竖向动刚度，隔震结构的竖向周期被延长，竖向地震作用减小。
其中，所述外桶体11的上沿设置有圆形导轨14，所述水平横梁2的底部设置有与该圆形导轨14配合的横梁轨槽22，二者处于卡嵌滑动连接的状态，所述钢桶1的底部设置有底板15，用于与下部隔震结构连接。
其中，所述滚珠丝杠5包括：
丝杠轴51，其在外周面上具有螺旋状的滚珠滚动槽52；
螺母53，其在内周面上具有螺旋状的滚珠滚动槽52；
负荷滚珠54，其配置于使所述丝杠轴51的滚珠滚动槽52以及所述螺母53的滚珠滚动槽52相对而形成的滚道内；
所述螺母53的外侧一体成型设置有用于与水平横梁2连接的螺母53连接板55，所述螺母连接板55上开设有若干螺栓通孔13。
其中，所述丝杠轴51的顶端设置有用于与水平隔震构件6连接的上连接板56。
其中，所述水平横梁2的上部开设有用于容置所述丝杠轴51以及所述螺母53的孔洞21，所述孔洞21的外周设置有与所述螺栓通孔13对应的螺栓孔。
其中，所述水平隔震构件6包括橡胶支座61以及分别设置在橡胶支座61两端的上板62、下板63，所述上板62与上部隔震结构连接，所述下板63与滚珠丝杠5连接，当水平地震发生，水平隔震构件6发生水平变形，水平周期被延长，水平地震作用减少，所述水平隔震构件6优选为橡胶隔震支座、弹性滑板支座、刚性滑板支座或摩擦摆支座，具体的可采用圆形或方形支座。
本发明制作简便，施工安装、维护方便；水平及竖向减震相互解耦，互不牵连，采用旋转橡胶支座组合体3，在竖向运动时具有较小竖向刚度，从而延长上部结构的竖向周期，减小地震作用；由于其内部橡胶为高阻尼支座，具有耗能功能，从而可以通过消能进一步减轻竖向地震作用，保证了上部结构的安全性，销钉的设置时支座在竖向静止荷载作用下具有较大的初始竖向静刚度。
实施例2。
如图7所示，本实施例与实施例1的区别在于：本实施例的竖向隔震构件可包括多个，在此情况下，还包括设置在水平隔震构建与滚珠丝杠5之间的水平过渡平台7，该水平过渡平台7的底部连接有若干滚珠丝杠5，所述的竖向隔震构件可以为3个或多个，分别固定连接在该水平过渡平台7的底部，形成整体三维隔震支座。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型三维隔震支座，其特征在于，包括一钢桶及可转动设置在该钢桶上的水平横梁，所述钢桶内设置有旋转橡胶支座组合体，所述旋转橡胶支座组合体与水平横梁的下部连接，并能够在水平横梁的带动下转动，所述钢桶上还设置有在静止状态下阻止旋转橡胶支座组合体转动的弹簧销钉，还包括一滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的下端与水平横梁的上部连接，滚珠丝杠的上端设置有一水平隔震构件。
2.根据权利要求1所述的新型三维隔震支座，其特征在于，所述旋转橡胶支座组合体包括两个配合使用的半圆组合体，该半圆组合体包括平行设置的呈弧形的内钢板、中钢板及外钢板，所述内钢板与中钢板之间设置有内橡胶板，所述中钢板与外钢板之间设置有外橡胶板，所述中钢板的上部横向设置有用于与水平横梁连接的座板。
3.根据权利要求2所述的新型三维隔震支座，其特征在于，所述钢桶包括外桶体以及设置在该外桶体内腔的内桶体，所述旋转橡胶支座组合体设置在外桶体与内桶体之间的夹槽中，所述内钢板与内桶体连接，所述外钢板与外桶体连接；所述外桶体、内桶体上对应设置有用于弹簧销钉伸出的通孔。
4.根据权利要求3所述的新型三维隔震支座，其特征在于，所述外桶体的上沿设置有圆形导轨，所述水平横梁的底部设置有与该圆形导轨配合的横梁轨槽，所述钢桶的底部设置有底板。
5.根据权利要求1所述的新型三维隔震支座，其特征在于，所述滚珠丝杠包括：
丝杠轴，其在外周面上具有螺旋状的滚珠滚动槽；
螺母，其在内周面上具有螺旋状的滚珠滚动槽；
负荷滚珠，其配置于使所述丝杠轴的滚珠滚动槽以及所述螺母的滚珠滚动槽相对而形成的滚道内；
所述螺母的外侧一体成型设置有用于与水平横梁连接的螺母连接板，所述螺母连接板上开设有若干螺栓通孔。
6.根据权利要求5所述的新型三维隔震支座，其特征在于：所述丝杠轴的顶端设置有用于与水平隔震构件连接的上连接板。
7.根据根据权利要求5所述的新型三维隔震支座，其特征在于：所述水平横梁的上部开设有用于容置所述丝杠轴以及所述螺母的孔洞，所述孔洞的外周设置有与所述螺栓通孔对应的螺栓孔。
8.根据权利要求1所述的新型三维隔震支座，其特征在于，所述弹簧销钉包括伸缩弹簧及设置在该伸缩弹簧两端的卡紧销钉，在静止状态下，所述伸缩弹簧处于拉伸状态，两端的卡紧销钉在旋转橡胶支座组合体的作用下卡紧在外桶体的通孔内，当发生竖向地震时，旋转橡胶支座组合体发生转动取消对卡紧销钉的作用力，伸缩弹簧发生收缩，卡紧销钉从通孔中脱出。
9.根据权利要求1所述的新型三维隔震支座，其特征在于，所述水平隔震构件包括橡胶支座以及分别设置在橡胶支座两端的上板、下板，所述上板与上部隔震结构连接，所述下板与滚珠丝杠连接。
10.根据权利要求1所述的新型三维隔震支座，其特征在于，还包括设置在水平隔震构建与滚珠丝杠之间的水平过渡平台，该水平过渡平台的底部连接有若干滚珠丝杠。
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