CN108487049A - 一种隔震支座 - Google Patents

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吴宜峰
李爱群
王浩
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Abstract

本发明涉及工程结构隔震设备技术领域，尤其涉及一种隔震支座。隔震支座中，水平设置的多层叠层板竖向叠加，相邻两层叠层板之间均设有加强板，各层叠层板的直径、厚度与剪切模量分别随层变化，可实现根据支座在压剪状态下的应力应变状态对隔震支座进行优化设计，以有效降低支座角部橡胶层所受拉应力；该隔震支座的芯体为铅，外部包覆有柔性吸附层，可有效吸附运营状态下流失的铅材，减少对周边环境的重金属污染；且加强板以废胶粉作为炼胶原料之一，可以促进橡胶循环使用，减少能耗，降低污染。

Description

一种隔震支座
技术领域
本发明涉及工程结构隔震设备技术领域，尤其涉及一种隔震支座。
背景技术
地震灾害通常会给多层建筑及桥梁结构造成严重破坏，这不但会影响人们的正常生活和经济运行，造成严重的经济损失，而且将严重地影响震后的救灾工作，使人员不能安全顺利疏散，并阻碍向灾区紧急输送救援人员和救灾物资，从而加剧地震灾害。因此，在建筑物抗震研究领域中，寻求更有效的抗震手段来减少震致破坏是建筑体抗震研究的主要课题。
近代以来，隔震技术被引入到结构抗震工程中，取得了较好的效果。橡胶支座作为隔震结构中最成熟的装置，已在美国、日本的一些实际工程中得到了应用，在我国的应用也越来越广泛。铅芯橡胶支座是隔震工程中最常用的隔震构件，能够起到隔离地震并且消耗传到结构上的地震能量的作用，有效减小地震作用下结构的加速度响应。
铅芯橡胶支座较早由新西兰学者提出，此类支座通过在普通叠层橡胶支座中心预留孔道，并将铅芯通过机械压力压入孔中制成，具有较低的屈服剪力和较高的初始剪切刚度，且其滞回性能稳定，隔震耗能能力强。
然而，随着铅芯橡胶支座的进一步工程推广应用，其存在的一些缺陷也逐渐暴露，如重量较重不便运输、造价较高，长期运营状态下铅材对周围环境可能产生较严重的重金属污染，强震作用下支座角部橡胶层可能因拉应力较大发生撕裂破坏等，目前有关橡胶支座的抗拉能力不足的问题，仍是该领域值得进一步深入研究的热点问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种隔震支座，以解决现有支座角部橡胶抗拉能力差、支座质量较重等问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种隔震支座，包括隔震主体和芯体，所述芯体竖直套装在隔震主体的轴心内，所述隔震主体包括一体成型的多层叠层板和多层加强板，多层所述叠层板竖向叠加，且每层所述叠层板均水平设置，相邻的两层所述叠层板之间分别设有所述加强板，其中，各层所述叠层板的直径、厚度与剪切模量分别随层变化，以使所述隔震主体的抗拉性能符合支座在压剪状态下的应力应变状态变化趋势。
优选的，各层所述叠层板的厚度由中间分别向上下两端逐层递增，各层所述叠层板的直径由中间分别向上下两端逐层递增，各层所述叠层板的剪切模量由中间分别向上下两端逐层递增。
优选的，所述加强板的弹性模量不低于2GPa。
优选的，所述芯体的材质为铅，所述叠层板的材质为天然橡胶，所述加强板的材质为硬质橡胶。
优选的，所述加强板中的硬质橡胶板的炼胶原料中包括废胶粉。
优选的，所述芯体的外部包覆有柔性吸附层，所述吸附层与隔震主体之间无间隙。
优选的，所述吸附层为蜂窝状海绵体，所述海绵体的蜂窝孔内载附有活性炭。
优选的，所述隔震主体还包括封板，在最上层的所述叠层板的上表面和最下层的所述叠层板的下表面分别粘接有所述封板。
优选的，所述隔震主体的上下两端分别连接有连接板，所述连接板的边缘设有螺栓孔。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有以下有益效果：
1、本发明的隔震支座，各层叠层板参数随层变化，即根据支座在压剪作用下的应力应变状态进行优化设计，可有效减小支座角部橡胶层所受拉应力，避免因地震作用时支座受压剪耦合作用导致角部橡胶撕裂
2、该支座的隔震主体中，所有的加强板均以废胶粉作为炼胶原料之一，利用废胶粉炼胶可以促进橡胶循环使用，减少能耗，降低污染；
3、该支座的芯体竖直套装在隔震主体的轴心内，在芯体外包覆有柔性吸附层，可有效吸附运营状态下流失的铅材，减少对周边环境的重金属污染。
附图说明
图1为本发明实施例的隔震支座的主视剖视图；
图2为图1中A-A截面的剖视图。
其中，1、8、连接板；2、7、封板；3、叠层板；4、芯体；5、柔性吸附层；6、加强板；9、螺栓孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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。
如图1和图2所示，本实施例提供的隔震支座包括隔震主体和芯体4，芯体4竖直套装在隔震主体的轴心内，隔震主体包括一体成型的多层叠层板3和多层加强板6，多层叠层板3竖向叠加，且每层叠层板3均水平设置，相邻的两层叠层板3之间分别设有一层加强板6。
上述的隔震主体还包括封板2、7，在最上层的叠层板3的上表面和最下层的叠层板3的下表面分别粘接有封板2、7，在制作过程中利用封板2、7将待定型体封装固定，以便于后续的成型加工，防止隔震主体的结构在制作过程中发生改变，影响支座隔震质量。优选在隔震主体的上下两端分别连接有连接板1、8，连接板1、8的边缘设有螺栓孔9，以便在现场安装过程中将支座与外部主体结构通过螺栓相连，便于拆装更换。
本实施例中，优选加强板6的弹性模量不低于2GPa；优选芯体4的材质为铅，叠层板3的材质为天然橡胶，加强板6的材质为硬质橡胶。
具体的，硬质橡胶是以高度不饱和纯橡胶或再生胶为母体，与高剂量固化剂(如硫磺)以及一定的配合剂混合，经长效硫化制得，目前已有研究表明，硬质橡胶的弹性模量可超过2GPa。
本实施例的加强板6中的橡胶的炼胶原料中包括废胶粉，废胶粉为报废的硫化橡胶或橡胶制品经破碎磨细得到的粉末状体，可作为填充剂加人胶料配方中。本实施例的隔震主体中，采用橡胶再生废纤维、废胶粉制备出高模量的硬质橡胶，可有效促进废橡胶的循环利用，减小污染，降低耗能，有利于环境保护。
本申请根据支座在压剪状态下的应力应变状态规律，优选对各层叠层板3的材质参数进行优化设计，换言之，各层叠层板3的直径、厚度与剪切模量分别随层变化，以使隔震主体的抗拉性能符合支座在压剪状态下的应力应变状态变化趋势，故而各层叠层板3的材质参数无需完全相同。本实施例中，优选各层叠层板3的厚度由中间分别向上下两端逐层递增，各层叠层板3的直径由中间分别向上下两端逐层递增，各层叠层板3的剪切模量由中间分别向上下两端逐层递增，从而保证支座承受的拉应力得到有效降低，即有效提高支座角部橡胶层的抗拉能力，避免因地震作用时支座受压剪耦合作用导致角部橡胶撕裂，从而适应更多的工程需求。
本实施例中，加强板6的厚度应根据支座理论与试验结果确定，确保其在预设的压应力作用下仍能保持弹性。
本实施例的加强板6中的橡胶的炼胶原料中包括废胶粉，废胶粉优选为报废的硫化橡胶或橡胶制品经破碎磨细得到的粉末状体，它保持了橡胶的弹性，是制造再生胶的原料，也可作为填充剂加人胶料配方中。本实施例的隔震主体中，采用橡胶再生废纤维、废胶粉制备出高模量的硬质橡胶，可有效促进废橡胶的循环利用，减小污染，降低耗能，有利于环境保护。
该支座的芯体4竖直套装在隔震主体的轴心内，在芯体4外包覆有柔性吸附层5，可有效吸附运营状态下流失的铅材，减少对周边环境的重金属污染；吸附层5与隔震主体之间无间隙，以确保支座主体的结构稳定性强；优选吸附层5为蜂窝状海绵体，在海绵体的蜂窝孔内载附有活性炭。
上述的隔震支座的制作方法包括以下步骤：
步骤1：分别将多层叠层板3和多层加强板6交替竖向叠加，并在最上层的叠层板3的上表面和最下层的叠层板3的下表面分别粘接封板2、7，以构成待定型体。
在将多层叠层板3和多层加强板6交替的竖向叠加时，可分别在每层叠层板3和每层加强板6的上下表面上涂覆粘胶剂，该粘胶剂可选用乐泰H4800胶。
步骤2：将待定型体整体置于模具内，以进行一体硫化定型，从而得到隔震主体。
步骤3：将包覆有吸附层5的芯体4通过机械压力压装至隔震主体的轴心内，以使吸附层5与隔震主体之间无间隙。
具体可在步骤2以前先在待定型体的轴心处预留出芯孔，芯孔顺次通过每个封板2、7、叠层板3和加强板6的轴心，以便于将芯体4压装在芯孔内，且芯体4与隔震主体紧密贴合。
步骤4：将两个连接板1、8分别粘接在隔震主体的上下两端，即可完成该支座的整体制备。其中，在连接板1、8的边缘预制螺栓孔9。
综上所述，本实施例的隔震支座中，隔震主体包括一体成型的多层叠层板3和多层加强板6，各层叠层板3的直径、厚度与剪切模量随层变化，即根据支座在压剪作用下的应力应变状态进行优化设计，可有效减小支座角部橡胶层所受拉应力，避免因地震作用时支座受压剪耦合作用导致角部橡胶撕裂，从而适应更多的工程需求；该支座的隔震主体中，加强板6以废胶粉作为炼胶原料之一，利用废胶粉炼胶可以促进橡胶循环使用，减少能耗，降低污染；该支座的芯体4竖直套装在隔震主体的轴心内，在芯体4外包覆有柔性吸附层5，可有效吸附运营状态下流失的铅材，减少对周边环境的重金属污染。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (9)

1.一种隔震支座，其特征在于，包括隔震主体和芯体，所述芯体竖直套装在隔震主体的轴心内，所述隔震主体包括一体成型的多层叠层板和多层加强板，多层所述叠层板竖向叠加，相邻的两层所述叠层板之间设有所述加强板，其中，各层所述叠层板的直径、厚度与剪切模量分别随层变化，以使所述隔震主体的抗拉性能符合支座在压剪状态下的应力应变状态变化趋势。
2.根据权利要求1所述的隔震支座，其特征在于，各层所述叠层板的厚度由中间分别向上下两端逐层递增，各层所述叠层板的直径由中间分别向上下两端逐层递增，各层所述叠层板的剪切模量由中间分别向上下两端逐层递增。
3.根据权利要求1所述的隔震支座，其特征在于，所述加强板的弹性模量不低于2GPa。
4.根据权利要求1所述的隔震支座，其特征在于，所述芯体的材质为铅，所述叠层板的材质为天然橡胶，所述加强板的材质为硬质橡胶。
5.根据权利要求4所述的隔震支座，其特征在于，所述加强板中的硬质橡胶板的炼胶原料中包括废胶粉。
6.根据权利要求1-5任一项所述的隔震支座，其特征在于，所述芯体的外部包覆有柔性吸附层，所述吸附层与隔震主体之间无间隙。
7.根据权利要求6所述的隔震支座，其特征在于，所述吸附层为蜂窝状海绵体，所述海绵体的蜂窝孔内载附有活性炭。
8.根据权利要求1-5任一项所述的隔震支座，其特征在于，所述隔震主体还包括封板，在最上层的所述叠层板的上表面和最下层的所述叠层板的下表面分别粘接有所述封板。
9.根据权利要求8所述的隔震支座，其特征在于，所述隔震主体的上下两端分别连接有连接板，所述连接板的边缘设有螺栓孔。
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