CN108343158A - 一种多级耗能抗冲击隔震支座 - Google Patents
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Abstract
一种多级耗能抗冲击隔震支座，包括有耗能隔震体、下部连接钢板和上部连接钢板；下部连接钢板和上部连接钢板分别固定设置于耗能隔震体两端。耗能弹性体包括橡胶保护层、波浪形钢板层、波浪形橡胶层、记忆合金弹簧和记忆合金棒。本发明要解决传统减震支座易造成环境污染，稳定性差，无法多级耗能，无法抵抗冲击荷载，阻尼分布不均匀，自恢复能力差等问题，为此，提供了一种多级耗能抗冲击隔震支座，本发明具有环保，稳定性强，阻尼分布均匀，耗能明显，自恢复能力强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及减震装置，具体涉及一种多级耗能抗冲击隔震支座，本发明可广泛的应用于建筑房屋、桥梁等减震防护领域。
背景技术
在我国经济高速发展对安全的需求与我国广大城市所面临的严重地震灾害威胁产生了鲜明的矛盾，尤其是最近几次我国大地震（汶川地震、玉树地震、鲁甸地震）更是造成了巨大的人员伤亡和财产损失。在大地震中，医疗设备，建筑结构等设施的破坏，更进一步加剧了伤亡，造成巨大的社会影响。
在诸多的减震隔震措施中，隔震技术以及减隔震技术的联合应用是最为有效的方法。隔震技术是将上部结构和下部结构用隔震装置隔开，通过隔震装置吸收能量，从而降低上部结构的地震反应，从已知的试验成果来看，隔震装置可以达到60-90%的隔震率，效果非常明显。
拱形结构可以将荷载均匀地分散开来，是一种理想的抗冲击材料，地震发生时，建筑物上部结构发生破坏，上部结构倒塌易对下部结构产生冲击荷载，而目前对地震引发冲击荷载造成建筑物损坏防护研究较少。
地震发生时，主震过后往往会随之而来一系列的余震，以往减震隔震技术很少考虑主震过后，装置发生损坏，无法再余震中继续发挥作用的问题。因此多级减震隔震技术的推广对抗震领域有着重要的意义。
目前工程中使用最为广泛是以铅芯为代表的单个铅芯叠层橡胶隔震支座，其支座由连接板、封板、内部钢板、内部橡胶、铅芯等组成，靠铅芯变形吸收地震能量，然后依靠橡胶恢复变形。铅芯污染重，在地震中支座破坏后污染风险大；单个铅芯稳定性差，且不具备多级耗能的效果；当铅芯比较粗大时恢复变形比较难。单个铅芯还会导致叠层橡胶内部的阻尼分布不均匀；且由于结构限制，无法做到抗冲击的效果；这些都大大影响了此类支座的应用范围。为了解决以往隔震装置易造成环境污染，稳定性差，阻尼分布不均匀，无法多级耗能，无法抵抗冲击荷载作用的问题，本发明提供了一种多级耗能抗冲击隔震支座。
发明内容
本发明要解决传统减震支座易造成环境污染，稳定性差，无法多级耗能，无法抵抗冲击荷载，阻尼分布不均匀，自恢复能力差等问题，为此，提供了一种多级耗能抗冲击隔震支座，本发明具有环保，稳定性强，阻尼分布均匀，耗能明显，自恢复能力强的特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多级耗能抗冲击隔震支座，包括有耗能隔震体、下部连接钢板和上部连接钢板；下部连接钢板和上部连接钢板分别固定设置于耗能隔震体两端。
耗能弹性体包括橡胶保护层、波浪形钢板层、波浪形橡胶层、记忆合金弹簧和记忆合金棒。
橡胶保护层材质为橡胶，橡胶保护层高度可根据实际工程中波浪形钢板层与波浪形橡胶层叠加组成的复合体高度进行调整。
波浪形钢板层可与波浪形橡胶层通过拼接完全叠合，波浪形钢板层的中部和四周具有圆形孔洞；波浪形橡胶层可与波浪形钢板层通过拼接完全叠合，波浪形橡胶层中部和四周具有圆形孔洞。
记忆合金弹簧为中部具有记忆合金螺旋体、两端具有固定板的组合装置；记忆合金螺旋体为记忆合金丝烧制而成，通过蓄能点焊的方式与固定板连接。
记忆合金棒为记忆合金丝烧制而成的圆柱体装置，顶面与底面中部均设置螺纹凹槽。
下部连接钢板为矩形钢板，上表面具有波浪形突出层，波浪形突出层可与波浪形橡胶层完全贴合；波浪形突出层的中部设有中部圆形凹槽，中部圆形凹槽中部设置内连接螺栓孔；中部圆形凹槽可固定记忆合金棒。
波浪形突出层的四周设有四周圆形凹槽，四周圆形凹槽可插接记忆合金弹簧上的固定板；下部连接钢板可通过内连接螺栓孔与记忆合金棒底面螺纹凹槽螺栓连接。
上部连接钢板为矩形钢板，下表面具有波浪形突出层，波浪形突出层可与波浪形橡胶层完全贴合；波浪形突出层的中部设有中部圆形凹槽，中部圆形凹槽中部设置内连接螺栓孔，中部中部圆形凹槽可固定记忆合金棒。
波浪形突出层的四周设有四周圆形凹槽，四周圆形凹槽可插接记忆合金弹簧上的固定板；上部连接钢板可通过内连接螺栓孔与记忆合金棒顶面螺纹凹槽螺栓连接。
下部连接钢板和上部连接钢板的四周均设有螺栓安装口；通过螺栓安装口与预埋螺纹钢筋螺栓连接，将该支座安装于所需施工处。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和效果：
1、本发明具有多级耗能效果，地震来临时，可通过压缩记忆合金棒，进行第一级耗能，当振动或荷载过大时，可压缩记忆合金弹簧，压缩波浪形橡胶层、进行第二级耗能，荷载极大时，可通过压缩波浪形钢板层，进行第三级耗能。
2、本发明具有抵抗冲击荷载的效果，在强震过程中，因波浪形橡胶层、波浪形钢板层叠合而成复合体可简化为多个拱形装置，可抵抗上部传来冲击荷载，避免因结构受冲击荷载振动过大而造成破坏。
3、本发明具有自恢复效果，本发明采用记忆合金棒、记忆合金弹簧、波浪形橡胶层、波浪形钢板层，在隔震支座吸收能量后，均具有可恢复变形能力；相对于传统隔震支座具有较强的耐久性。
4、本发明具有阻尼分布均匀特点，记忆合金棒处于隔震支座中部、四个记忆合金弹簧对称分布，可有效地提供支撑和吸收振动产生的能量。
5、本发明可直接安装在桥梁支座处、房屋建筑柱搭接处、医疗设备下部，安装简便、材料环保、具有多级减震耗能效果。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为多级耗能抗冲击隔震支座结构示意图；
图2为多级耗能抗冲击隔震支座俯视图；
图3为图2沿A-A剖面图；
图4为下部连接钢板结构示意图；
图5为波浪形钢板层结构示意图；
图6为波浪形橡胶层结构示意图；
图7为记忆合金弹簧结构示意图；
图8为记忆合金棒结构示意图；
图9为多级耗能抗冲击隔震支座使用示意图。
附图标记说明：1、耗能隔震体，2、下部连接钢板，3、上部连接钢板，4、螺栓安装口，5、橡胶保护层，6、波浪形钢板层，7、波浪形橡胶层，8、记忆合金弹簧，9、记忆合金棒，10、内连接螺栓孔。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-9所示，一种多级耗能抗冲击隔震支座，包括耗能隔震体1和分别固定设置于耗能隔震体1两端的下部连接钢板2，上部连接钢板3；其中，耗能隔震体1为立方体装置。
下部连接钢板2为矩形钢板，上表面具有波浪形突出层，波浪形突出层可与波浪形橡胶层7完全贴合；波浪形突出层的中部设有中部圆形凹槽，中部圆形凹槽中部设置内连接螺栓孔10，中部圆形凹槽深度为5mm，中部圆形凹槽直径比记忆合金棒9直径大2mm，中部中部圆形凹槽可固定记忆合金棒9；波浪形突出层的四周设有四周圆形凹槽，四周圆形凹槽深度为5mm，四周圆形凹槽直径比记忆合金弹簧8上的固定板直径大2mm，四周圆形凹槽可插接记忆合金弹簧8上的固定板；下部连接钢板2可通过内连接螺栓孔10与记忆合金棒9底面螺纹凹槽螺栓连接。
上部连接钢板3为矩形钢板，下表面具有波浪形突出层，波浪形突出层可与波浪形橡胶层7完全贴合；波浪形突出层的中部设有中部圆形凹槽，中部圆形凹槽中部设置内连接螺栓孔10，中部圆形凹槽深度为5mm，中部圆形凹槽直径比记忆合金棒9直径大2mm，中部中部圆形凹槽可固定记忆合金棒9，波浪形突出层的四周设有四周圆形凹槽，四周圆形凹槽深度为5mm，四周圆形凹槽直径比记忆合金弹簧8上的固定板直径大2mm，四周圆形凹槽可插接记忆合金弹簧8上的固定板；上部连接钢板3可通过内连接螺栓孔10与记忆合金棒9顶面螺纹凹槽螺栓连接。
下部连接钢板2、上部连接钢板3四周均设有螺栓安装口4；通过螺栓安装口4与预埋螺纹钢筋螺栓连接，将该支座安装于桥梁支座处、房屋建筑柱搭接处、医疗设备下部。
耗能弹性体1包括：橡胶保护层5、波浪形钢板层6、波浪形橡胶层7、记忆合金弹簧8、记忆合金棒9。
波浪形钢板层6为厚度2mm的波浪形钢板，可与波浪形橡胶层7通过拼接完全叠合；中部和四周具有圆形孔洞，中部圆形孔洞直径大于记忆合金棒9直径5mm，便于安装记忆合金棒9，四周四个圆形孔洞直径大于记忆合金弹簧8直径5mm，便于安装记忆合金弹簧8，波浪形钢板层6材质为硬钢。
波浪形橡胶层7为厚度5mm的波浪形橡胶板，可与波浪形钢板层6通过拼接完全叠合；中部和四周具有圆形孔洞，中部圆形孔洞直径大于记忆合金棒9直径5mm，便于安装记忆合金棒9，四周四个圆形孔洞直径大于记忆合金弹簧8直径5mm，便于安装记忆合金弹簧8，波浪形橡胶层7材质高阻尼橡胶。
波浪形钢板层6与波浪形橡胶层7可通过叠加组成中部和四周具有孔洞的复合体；叠加过程中，首层安装波浪形橡胶层7；复合体高度可根据实际工程需求作出调整；复合体中部孔洞安装记忆合金棒9，复合体四周孔洞安装记忆合金弹簧8。
记忆合金弹簧8为中部具有记忆合金螺旋体、两端具有固定板的组合装置；记忆合金螺旋体为记忆合金丝烧制而成，通过蓄能点焊的方式与固定板连接；记忆合金螺旋体和固定板直径相同，且小于波浪形橡胶层7和波浪形钢板层6四周孔洞直径5mm；固定板高度为5mm，固定板直径小于上部连接钢板和下部连接钢板波浪形突出层四周圆形凹槽直径2mm，以便于安装；记忆合金弹簧8高度大于波浪形钢板层6与波浪形橡胶层7叠加组成复合体高度10mm。
记忆合金棒9为记忆合金丝烧制而成的圆柱体装置，顶面与底面中部均设置螺纹凹槽；记忆合金棒9圆柱体直径小于波浪形橡胶层7和波浪形钢板层6中部圆孔直径5mm；记忆合金棒9圆柱体直径小于上连接钢板和下连接钢板波浪形突出层中部圆形凹槽直径2mm；记忆合金棒9高度大于波浪形钢板层6与波浪形橡胶层7叠加组成复合体高度10mm。
橡胶保护层5材质为橡胶，橡胶保护层高度可根据实际工程中波浪形钢板层6与波浪形橡胶层7叠加组成的复合体高度进行调整。
多级耗能抗冲击隔震支座的安装方法，包括以下步骤：
步骤1：下部连接钢板2波浪突出层中部圆形凹槽固定记忆合金棒9，通过内连接螺栓孔10与记忆合金棒9底面螺纹凹槽螺栓连接；
步骤2：下部连接钢板2波浪形突出层安置波浪形钢板层6与波浪形橡胶层7交错叠加组成复合体，叠加数量可根据建筑减隔震要求确定，记忆合金棒9穿过复合体中部圆形孔洞；
步骤3：波浪形钢板层6与波浪形橡胶层7交错叠加组成复合体四周圆形孔洞安置记忆合金弹簧8，记忆合金弹簧8下部固定板嵌入下部连接钢板2波浪形突出层四周圆形凹槽；
步骤4：盖装上部连接钢板3，记忆合金弹簧8上部固定板嵌入上部连接钢板3波浪形突出层四周圆形凹槽；记忆合金棒9嵌入上部连接钢板3波浪形突出层中部圆形凹槽，通过内连接螺栓孔10与记忆合金棒9顶面螺纹凹槽螺栓连接，完成支座安装。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。
Claims (8)
1.一种多级耗能抗冲击隔震支座，其特征在于，包括有耗能隔震体（1）、下部连接钢板（2）和上部连接钢板（3）；所述下部连接钢板（2）和上部连接钢板（3）分别固定设置于耗能隔震体（1）两端；
所述耗能弹性体（1）包括橡胶保护层（5）、波浪形钢板层（6）、波浪形橡胶层（7）、记忆合金弹簧（8）和记忆合金棒（9）；
所述橡胶保护层（5）材质为橡胶，橡胶保护层高度可根据实际工程中波浪形钢板层（6）与波浪形橡胶层（7）叠加组成的复合体高度进行调整；
所述波浪形钢板层（6）可与波浪形橡胶层（7）通过拼接完全叠合，波浪形钢板层（6）的中部和四周具有圆形孔洞；波浪形橡胶层（7）可与波浪形钢板层（6）通过拼接完全叠合，波浪形橡胶层（7）中部和四周具有圆形孔洞；
所述记忆合金弹簧（8）为中部具有记忆合金螺旋体、两端具有固定板的组合装置；记忆合金螺旋体为记忆合金丝烧制而成，通过蓄能点焊的方式与固定板连接；
所述记忆合金棒（9）为记忆合金丝烧制而成的圆柱体装置，顶面与底面中部均设置螺纹凹槽；
所述下部连接钢板（2）为矩形钢板，上表面具有波浪形突出层，波浪形突出层可与波浪形橡胶层（7）完全贴合；波浪形突出层的中部设有中部圆形凹槽，中部圆形凹槽中部设置内连接螺栓孔（10）；中部圆形凹槽可固定记忆合金棒（9）；
波浪形突出层的四周设有四周圆形凹槽，四周圆形凹槽可插接记忆合金弹簧（8）上的固定板；下部连接钢板（2）可通过内连接螺栓孔（10）与记忆合金棒（9）底面螺纹凹槽螺栓连接；
所述上部连接钢板（3）为矩形钢板，下表面具有波浪形突出层，波浪形突出层可与波浪形橡胶层（7）完全贴合；波浪形突出层的中部设有中部圆形凹槽，中部圆形凹槽中部设置内连接螺栓孔（10），中部中部圆形凹槽可固定记忆合金棒（9）；
波浪形突出层的四周设有四周圆形凹槽，四周圆形凹槽可插接记忆合金弹簧（8）上的固定板；上部连接钢板（3）可通过内连接螺栓孔（10）与记忆合金棒（9）顶面螺纹凹槽螺栓连接；
所述下部连接钢板（2）和上部连接钢板（3）的四周均设有螺栓安装口（4）；通过螺栓安装口（4）与预埋螺纹钢筋螺栓连接，将该支座安装于所需施工处。
2.根据权利要求1所述的多级耗能抗冲击隔震支座，其特征在于，所述耗能隔震体（1）整体轮廓呈立方体。
3.根据权利要求1所述的多级耗能抗冲击隔震支座，其特征在于，所述下部连接钢板（2）和所述上部连接钢板（3）的中部圆形凹槽深度为5mm，中部圆形凹槽直径比记忆合金棒（9）直径大2mm；
所述下部连接钢板（2）和所述上部连接钢板（3）四周圆形凹槽深度为5mm，四周圆形凹槽直径比记忆合金弹簧（8）上的固定板直径大2mm。
4.根据权利要求1所述的多级耗能抗冲击隔震支座，其特征在于，所述波浪形钢板层（6）为厚度2mm的波浪形钢板，波浪形钢板层（6）中，中部圆形孔洞直径大于记忆合金棒（9）直径5mm，便于安装记忆合金棒（9），四周四个圆形孔洞直径大于记忆合金弹簧（8）直径5mm，便于安装记忆合金弹簧（8），波浪形钢板层（6）材质为硬钢；
波浪形橡胶层（7）为厚度5mm的波浪形橡胶板，波浪形橡胶层（7）中，中部圆形孔洞直径大于记忆合金棒（9）直径5mm，便于安装记忆合金棒（9），四周四个圆形孔洞直径大于记忆合金弹簧（8）直径5mm，便于安装记忆合金弹簧（8），波浪形橡胶层（7）材质高阻尼橡胶。
5.根据权利要求1所述的多级耗能抗冲击隔震支座，其特征在于，所述波浪形钢板层（6）与波浪形橡胶层（7）可通过叠加组成中部和四周具有孔洞的复合体；叠加过程中，首层安装波浪形橡胶层（7）；复合体高度可根据实际工程需求作出调整；复合体中部孔洞安装记忆合金棒（9），复合体四周孔洞安装记忆合金弹簧（8）。
6.根据权利要求1所述的多级耗能抗冲击隔震支座，其特征在于，所述记忆合金弹簧（8）的记忆合金螺旋体和固定板直径相同，且小于波浪形橡胶层（7）和波浪形钢板层（6）四周孔洞直径5mm；固定板高度为5mm，固定板直径小于上部连接钢板和下部连接钢板波浪形突出层四周圆形凹槽直径2mm，以便于安装；记忆合金弹簧（8）高度大于波浪形钢板层（6）与波浪形橡胶层（7）叠加组成复合体高度10mm。
7.根据权利要求1所述的多级耗能抗冲击隔震支座，其特征在于，所述记忆合金棒（9）圆柱体直径小于波浪形橡胶层（7）和波浪形钢板层（6）中部圆孔直径5mm；记忆合金棒（9）圆柱体直径小于上连接钢板和下连接钢板波浪形突出层中部圆形凹槽直径2mm；记忆合金棒（9）高度大于波浪形钢板层（6）与波浪形橡胶层（7）叠加组成复合体高度10mm。
8.一种多级耗能抗冲击隔震支座的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：下部连接钢板（2）波浪突出层中部圆形凹槽固定记忆合金棒（9），通过内连接螺栓孔（10）与记忆合金棒（9）底面螺纹凹槽螺栓连接；
步骤2：下部连接钢板（2）波浪形突出层安置波浪形钢板层（6）与波浪形橡胶层（7）交错叠加组成复合体，叠加数量可根据建筑减隔震要求确定，记忆合金棒（9）穿过复合体中部圆形孔洞；
步骤3：波浪形钢板层（6）与波浪形橡胶层（7）交错叠加组成复合体四周圆形孔洞安置记忆合金弹簧（8），记忆合金弹簧（8）下部固定板嵌入下部连接钢板（2）波浪形突出层四周圆形凹槽；
步骤4：盖装上部连接钢板（3），记忆合金弹簧（8）上部固定板嵌入上部连接钢板（3）波浪形突出层四周圆形凹槽；记忆合金棒（9）嵌入上部连接钢板（3）波浪形突出层中部圆形凹槽，通过内连接螺栓孔（10）与记忆合金棒（9）顶面螺纹凹槽螺栓连接，完成支座安装。
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