CN108374501A - 阻尼可调节型碟形弹簧支座及具有其的建筑物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了阻尼可调节型碟形弹簧支座及具有其的建筑物，碟形弹簧支座包括：上连接板；下连接板，其与上连接板间隔布置；压板，其设在上连接板上；导向轴，其与压板相连；导向套，其设在下连接板上，导向套内形成有与导向轴配合的导向通道，并且压板与导向套之间形成有配合导向轴移动的移动空间；耗能材料件，其包括泡沫铝件，耗能材料件环绕导向轴布置；碟形弹簧叠合组件，其设在导向套与所述压板之间。该碟形弹簧支座布置碟形弹簧叠合组件和泡沫铝件，碟形弹簧叠合组件保证支座竖向承载力和竖向变形，泡沫铝件能够提供支座阻尼耗能性能，将其用于建筑隔震工程，可以减轻地震能量向上部结构的传递，有效减轻甚至避免地震带来的危害。

Description

阻尼可调节型碟形弹簧支座及具有其的建筑物

技术领域

本发明属于建筑结构隔震与减震技术领域，具体而言，本发明涉及阻尼可调节型碟形弹簧支座及具有其的建筑物。

背景技术

目前，在工程结构隔震技术研究中，国内外学者对于水平隔震技术的研究已经取得了大量成果，并广泛应用于建筑工程中。当发生大震、巨震时，尤其是对于高烈度区的隔震结构而言，竖向地震作用对上部结构的影响会超过水平地震作用。由于结构竖向刚度大，其竖向固有周期与竖向地震波卓越周期相近，因而结构的竖向震动特性值得关注和研究。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种阻尼可调节型碟形弹簧支座及具有其的建筑物，该碟形弹簧支座中通过布置碟形弹簧叠合组件和泡沫铝件，碟形弹簧叠合组件提供支座的竖向承载力，保证支座的竖向承载力和竖向变形，泡沫铝件价格低廉且能够提供支座的阻尼耗能性能，同时碟形弹簧和泡沫铝两种材料均具有变形后可恢复性能且无残余变形，从而将其用于建筑隔震工程，可以减轻地震能量向上部结构的传递，有效减轻甚至避免地震带来的危害。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种阻尼可调节型碟形弹簧支座。根据本发明的实施例，所述碟形弹簧支座包括：

上连接板；

下连接板，所述下连接与所述上连接板间隔布置；

压板，所述压板设在所述上连接板上；

导向轴，所述导向轴与所述压板相连；

导向套，所述导向套设在所述下连接板上，所述导向套内形成有与所述导向轴配合的导向通道，并且所述压板与所述导向套之间形成有配合所述导向轴移动的移动空间；

耗能材料件，所述耗能材料件包括泡沫铝件，所述耗能材料件环绕所述导向轴布置；

碟形弹簧叠合组件，所述碟形弹簧叠合组件设在所述导向套与所述压板之间。

根据本发明实施例的阻尼可调节型碟形弹簧支座通过布置碟形弹簧叠合组件和泡沫铝件，碟形弹簧叠合组件提供支座的竖向承载力，保证支座的竖向变形，泡沫铝件提供支座的阻尼耗能性能，同时碟形弹簧和泡沫铝两种材料均具有变形后可恢复性能且无残余变形，从而将其用于建筑隔震工程，可以减轻地震能量向上部结构的传递，有限减轻甚至避免地震带来的危害。

另外，根据本发明上述实施例的阻尼可调节型碟形弹簧支座还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述压板包括：连接部，所述连接部与所述上连接板相连；压缩部，所述压缩部设在所述连接部上远离所述上连接板的一端，所述连接部和所述压缩部内共同限定出延伸至所述上连接板的通道，所述导向轴设在所述通道内，并且所述压缩部上形成有环绕所述导向轴的填充空间和所述移动空间。

在本发明的一些实施例中，所述导向套包括：衔接部，所述衔接部与所述下连接板相连；配合部，所述配合部与所述衔接部上的远离所述下连接板的一端相连，所述配合部的外周壁位于所述衔接部的内侧，并且所述配合部和所述衔接部共同限定出延伸至所述下连接板的所述导向通道，所述泡沫铝板布置在所述配合部部分的导向通道和所述填充空间内。

在本发明的一些实施例中，所述上连接板与所述下连接板相对平行间隔布置。

在本发明的一些实施例中，所述导向轴垂直于所述上连接板。

在本发明的一些实施例中，所述耗能材料件进一步包括挤压块，所述挤压块与所述泡沫铝件自上而下布置。

在本发明的一些实施例中，所述碟形弹簧件设在所述压缩部和所述衔接部之间。

在本发明的一些实施例中，所述碟形弹簧叠合组件的对合组数为2～16个，并且所述碟形弹簧叠合组件中单个碟形弹簧数为1～6个。

在本发明的一些实施例中，所述的碟形弹簧支座进一步包括：橡胶隔震支座，所述橡胶隔震支座包括：上端板，所述上端板与所述下连接板相连；下端板，所述下端板与所述上端板间隔布置，并且在所述上端板和所述下端板之间空间交替布置橡胶片和钢片。

在本发明的第二个方面，本发明提出了一种建筑物。根据本发明的实施例，所述建筑物具有上述所述的碟形弹簧支座。由此，可以减轻甚至避免地震对建筑物带来的危害。

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

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的阻尼可调节型碟形弹簧支座的结构示意图；

图2是根据本发明再一个实施例的阻尼可调节型碟形弹簧支座的结构示意图；

图3是实施例1的阻尼可调节型碟形弹簧支座的结构示意图；

图4是实施例1阻尼可调节型碟形弹簧支座上碟形弹簧荷载位移曲线；

图5是实施例1阻尼可调节型碟形弹簧支座上泡沫铝耗能曲线图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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和简化描述，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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种阻尼可调节型碟形弹簧支座。根据本发明的实施例，参考图1，该碟形弹簧支座包括：上连接板100、下连接板200、压板300、导向轴400、导向套500、耗能材料件600和碟形弹簧叠合组件700。

根据本发明的实施例，参考图1，上连接板100和下连接板200间隔布置，并且本领域技术人员可以根据实际需要上连接板100和下连接板200的厚度、面积大小以及二者之间的间隔大小进行选择。根据本发明的一个具体实施例，上连接板100与下连接板200相对平行间隔布置。

根据本发明的实施例，参考图1，压板300设在上连接板100和下连接板200之间，并且压板300设在上连接板100上，并且压板300与导向套500之间形成有配合导向轴400移动的移动空间30，即该移动空间可以保证导向套在向上发生位移过程沿导向轴移动(本领域技术人员可以根据实际需要对该移动空间的高度进行选择)。根据本发明的一个具体实施例，压板300包括连接部31和压缩部32，其中，连接部31与上连接板100相连，具体的，连接部31通过螺栓35与上连接板100相连；压缩部32设在连接部31上远离上连接板100的一端，并且连接部31和压缩部32共同限定出延伸至上连接板100的通道33。

根据本发明的实施例，参考图1，导向轴400与压板300相连，具体的，导向轴400设在压板300内的通道33内，并且导向轴400的上端抵在上连接板100上。根据本发明的一个具体实施例，参考图1，导向轴400垂直于上连接板100，并且压缩部32上形成有环绕导向轴400的填充空间34和移动空间30，具体的，填充空间34布置在导向轴400的外围，移动空间30布置在填充空间34的外围，从而可以配合导向轴的移动。

根据本发明的实施例，参考图1，导向套500设在下连接板200上，导向套500内形成有与导向轴400配合的导向通道50，根据本发明的一个具体实施例，参考图1，导向套500包括衔接部51和配合部52，其中，衔接部51与下连接板200相连，具体的，衔接部51通过螺栓35与下连接板200相连；配合部52与衔接部51上的远离下连接板200的一端相连，并且配合部52的外周壁位于衔接部51的内侧，即配合部52的尺寸小于衔接部51，衔接部51和配合部52共同限定出延伸至下连接板200的导向通道50，导向轴400的下端伸入导向通道50内且延伸至配合部52的底端(该支座未发生竖向变形的状态)，并且本领域技术人员可以根据实际需要对导向轴的下端与下连接板之间的距离(该支座未发生竖向变形的状态)进行选择，优选该距离与移动空间高度相等。

根据本发明的一个实施例，耗能材料件600包括泡沫铝件61，并且参考图1，耗能材料件600环绕导向轴400布置，具体的，耗能材料件600填充在配合部52部分的导向通道50和压缩部32上的环绕导向轴400的填充空间34内。发明人发现，泡沫铝具有高耗能性能以及屈服强度可设计性强的特性，其压缩时存在极长的塑性平台段，压缩延性变形能力和耗能能力强，并且在该段内其刚度贡献为零，从而在支座布置泡沫铝块作为耗能材料件，在竖向地震作用下中可以将对上部结构的冲击降至最低，同时在地震过程中，可以耗散一定地震能量，同时泡沫铝块价格低廉且无污染，从而在保护环境的同时显著降低该支座成本。根据本发明的一个实施例，参考图1，耗能材料件600还进一步包括挤压块62，该挤压块62与泡沫铝块61自上而下布置。

根据本发明的一个实施例，参考图1，碟形弹簧叠合组件700设在导向套500与压板300之间。发明人发现，通过在支座上布置碟形弹簧叠合组件，碟形弹簧叠合组件具有优异的竖向刚度，从而能够提供支座的竖向承载力，并且保证支座的竖向变形。具体的，碟形弹簧叠合组件700设在压缩部32与衔接板31之间。根据本发明的一个实施例，碟形弹簧叠合组件的对合组数为2～16个，碟形弹簧叠合组件在压缩部与衔接板之间的空间均匀分布，并且碟形弹簧叠合组件中单个碟形弹簧数为1～6个。

为了方便理解，下面以建筑物为例(碟形弹簧支座的上连接板与建筑物底端相连)对该碟形弹簧支座的工作过程进行描述：未发生地震作用时，碟形弹簧叠合组件提供支座的刚度，保证支座的竖向承载力，同时导向轴与下连接板之间存在距离；在发生地震时，在竖向地震作用下，下连接板与导向套在移动空间和导向通道的配合下沿着导向轴向上发生移动，同时挤压碟形弹簧叠合组件和耗能材料件，碟形弹簧叠合组件提供刚度，泡沫铝件提供支座的阻尼耗能性能，从而可以减轻地震能量向建筑物的传递，有效减轻甚至避免地震带来的危害。

根据本发明的实施例，参考图2，上述支座可以进一步包括橡胶隔震支座800。根据本发明的一个实施例，橡胶隔震支座800包括：上端板81和下端板82，其中，上端板81与下连接板200相连，下端板82与上端板81间隔布置，并且在上端板81和下端板82之间空间交替布置橡胶片和钢片。由此，通过结合该橡胶隔震支座，可以同时隔离和抑制水平地震波和竖向地震波向上部建筑物的传递，从而将地震作用对建筑物的损失降到最低。

据本发明实施例的阻尼可调节型碟形弹簧支座可以具有如下之一的优异效果：

1、该支座具有适宜的竖向刚度和阻尼耗能特性，且承载力、刚度和阻尼较容易调整,便于工程技术人员按需进行设计。

2.该支座构造简单，具有保护环境，所用材料普遍，价格低廉，便于生产。

3.该支座用途较多，具有较大的经济效益和社会效益。

该支座可以单独用于建筑工程的连接廊桥、桥梁工程，也可与橡胶隔震支座组合形成三维隔震支座，用于建筑隔震工程，均能减轻地震能量向上部结构的传递，有效减轻甚至避免地震所带来的危害。此外，该支座也可用于隔离设备的竖向振动，减少不必要的损失。

在本发明的第二个方面，本发明提出了一种建筑物。根据本发明的实施例，所述建筑物具有上述所述的碟形弹簧支座。由此，可以减轻甚至避免地震对建筑物带来的危害。具体的，建筑物可以为需要消除地震作用的一切建筑，包括但不限于连接廊桥、桥梁工程、高楼等。需要说明的是，上述针对阻尼可调节型碟形弹簧支座所描述的特征和优点同样适用于该建筑物，此处不再赘述。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

选用碟形弹簧外直径为250mm，内直径为127mm，单片叠合，共两组对合，一组对合碟形弹簧内的相邻两个碟形弹簧之间的距离L为11.2mm，碟形弹簧隔震支座总高度为277.6mm，压缩量可达26mm，设计最大荷载为345KN，如图3所示，未发生地震状态下，导向轴下端面与下连接板之间空隙和压板与导向套的空隙(即移动空间)高度相等，此空隙大于等于2L。碟形弹簧荷载位移曲线简图4所示，泡沫铝耗能曲线简图5。

实施例2

碟形弹簧支座与橡胶隔震支座组合，用于房屋建筑工程三维隔震系统，参考图2。

选用碟形弹簧外直径为250mm，内直径为127mm，两片叠合，共2组对合，碟形弹簧隔震支座总高度为333.6mm，压缩量可达26mm，设计最大荷载为690KN。选用直径500mm的橡胶隔震支座发挥水平隔震性能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种阻尼可调节型碟形弹簧支座，其特征在于，包括：

上连接板；

下连接板，所述下连接与所述上连接板间隔布置；

压板，所述压板设在所述上连接板上；

导向轴，所述导向轴与所述压板相连；

导向套，所述导向套设在所述下连接板上，所述导向套内形成有与所述导向轴配合的导向通道，并且所述压板与所述导向套之间形成有配合所述导向轴移动的移动空间；

耗能材料件，所述耗能材料件包括泡沫铝件，所述耗能材料件环绕所述导向轴布置；

碟形弹簧叠合组件，所述碟形弹簧叠合组件设在所述导向套与所述压板之间。

2.根据权利要求1所述的碟形弹簧支座，其特征在于，所述压板包括：

连接部，所述连接部与所述上连接板相连；

压缩部，所述压缩部设在所述连接部上远离所述上连接板的一端，所述连接部和所述压缩部内共同限定出延伸至所述上连接板的通道，所述导向轴设在所述通道内，并且所述压缩部上形成有环绕所述导向轴的填充空间和所述移动空间。

3.根据权利要求2所述的碟形弹簧支座，其特征在于，所述导向套包括：

衔接部，所述衔接部与所述下连接板相连；

配合部，所述配合部与所述衔接部上的远离所述下连接板的一端相连，所述配合部的外周壁位于所述衔接部的内侧，并且所述配合部和所述衔接部共同限定出延伸至所述下连接板的所述导向通道，所述泡沫铝板布置在所述配合部部分的导向通道和所述填充空间内。

4.根据权利要求3所述的碟形弹簧支座，其特征在于，所述上连接板与所述下连接板相对平行间隔布置。

5.根据权利要求4所述的碟形弹簧支座，其特征在于，所述导向轴垂直于所述上连接板。

6.根据权利要求3所述的碟形弹簧支座，其特征在于，所述耗能材料件进一步包括挤压块，所述挤压块与所述泡沫铝件自上而下布置。

7.根据权利要求3所述的碟形弹簧支座，其特征在于，所述碟形弹簧件设在所述压缩部和所述衔接部之间。

8.根据权利要求7所述的碟形弹簧支座，其特征在于，所述碟形弹簧叠合组件的对合组数为2～16个，并且所述碟形弹簧叠合组件中单个碟形弹簧数为1～6个。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的碟形弹簧支座，进一步包括：橡胶隔震支座，所述橡胶隔震支座包括：

上端板，所述上端板与所述下连接板相连；

下端板，所述下端板与所述上端板间隔布置，并且在所述上端板和所述下端板之间空间交替布置橡胶片和钢片。

10.一种建筑物，其特征在于，所述建筑物具有权利要求1-9中任一项所述的碟形弹簧支座。