CN108625655B - 一种内置式滑移摩擦型橡胶支座组合隔震装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内置式滑移摩擦型橡胶支座组合隔震装置，该隔震装置将摩擦材料和下连接板相结合，将大直径橡胶支座和小直径橡胶支座进行联合应用，通过大直径橡胶支座实现了变形控制，通过小直径橡胶支座实现了竖向力承载以及滑移或摩擦耗能；多遇地震作用时发挥小刚度确保隔震结构整体减震效果，在罕遇地震作用下小直径橡胶支座可以发生滑动或摩擦，确保小直径橡胶支座不发生位移超限破坏；大变形时小直径橡胶支座滑动受阻，可提供后期刚度，确保隔震层整体刚度的稳定性；罕遇地震作用下本装置摩擦滑动可以增加耗能，提高隔震结构减震效果。结构简单，为高烈度地区多层和小高层建筑结构的隔震设计提供了一种高效的隔震装置和良好的技术手段。

Description

一种内置式滑移摩擦型橡胶支座组合隔震装置

技术领域

本发明属于建筑结构领域，具体涉及一种内置式滑移摩擦型橡胶支座组合隔震装置。

背景技术

近年来大地震频繁发生，隔震结构作为一种良好的减震效果的结构形式，在甘肃、四川、宁夏等地震多发地区大力推广和建设。隔震装置作为隔震结构的重要组成部分，随着隔震技术的不断发展和隔震结构多样式的出现，隔震装置的要求呈多样化发展。

现有的常规隔震装置如铅芯橡胶支座、普通橡胶支座和滑移支座等不能够满足现有隔震需求，特别是不能满足不同承载力、不同变形能力等要求；主要表现在隔震装置的刚度、竖向承载力、变形能力与整体减震效果上，故单一的隔震元件已经不能够满足要求，而在隔震结构设计过程中可能会出现以下几种问题：

（1）隔震装置的刚度满足要求时，竖向承载力和变形能力不满足要求；

（2）隔震装置的竖向承载力和变形能力满足要求时，隔震装置的刚度和减震效果不满足要求；

（3）大变形情况下后期刚度不足，结构体系隔震层位移超限。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种内置式滑移摩擦型橡胶支座组合隔震装置，以解决现有结构所存在的缺陷。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种内置式滑移摩擦型橡胶支座组合隔震装置，包括上连接板、下连接板以及设置在上、下连接板之间的橡胶支座，橡胶支座包括小直径橡胶支座及大直径橡胶支座，大直径橡胶支座为环形结构，套在小直径橡胶支座外周处且其内壁面与小直径橡胶支座的外壁面间隔一定距离；小直径橡胶支座底部嵌合有滑块，下连接板上位于大直径橡胶支座的内壁面之内区域处设有形成摩擦面的摩擦材料，滑块设置在摩擦面中心处；摩擦面分为低摩擦系数区和/或高摩擦系数区，摩擦面分为低摩擦系数区与高摩擦系数区两个区时，环形的高摩擦系数区设置在低摩擦系数区外围。

进一步，小直径橡胶支座与大直径橡胶支座均主要由橡胶层、钢板及橡胶外保护层组成，钢板分为内钢板、上封钢板与下封钢板，多层橡胶层与多层内钢板交替粘结成整体结构，上封钢板与下封钢板对应设置在整体结构的上下端面处，橡胶外保护层则包覆在上、下封钢板及整体结构的外周处；小直径橡胶支座中的下封钢板底部设有用于嵌合滑块的内嵌槽。

进一步，大直径橡胶支座中还包括若干根铅芯，各铅芯间隔均匀的挤压入大直径橡胶支座的整体结构中。

进一步，滑块为圆板状，下封钢板底部的内嵌槽对应为圆形凹槽，滑块嵌合在内嵌槽中且部分外露。

进一步，小直径橡胶支座中还设有铅芯。

进一步，小直径橡胶支座与大直径橡胶支座同轴设置。

进一步，大直径橡胶支座中的铅芯有四根。

进一步，大直径橡胶支座中的上封钢板、下封钢板对应与上连接板及下连接板相连。

本发明的有益效果在于：

在地震高烈度地区多层和小高层隔震结构设计中，多遇地震作用下本装置提供小刚度，有高耗能的作用，确保隔震结构的减震效果。

在罕遇地震作用时隔震结构隔震层产生大变形，此时，摩擦构件摩擦耗能提高，内部小直径橡胶支座变形达到一定程度滑移受阻，可以提供后期刚度，确保隔震层刚度的稳定，控制隔震层变形。

摩擦面与小直径橡胶支座底部的滑块间可具有滑移、摩擦以及滑移-摩擦三种形式，可以根据需求选择增加不同的摩擦耗能，提高隔震结构的整体减震效果。

多层橡胶层与多层内钢板交替粘结的结构设计可提高内部小直径橡胶支座的竖向承载能力，确保了隔震结构的竖向承载状态，从而提高了隔震装置整体的承载力与安全性。

总的来说，本装置可以提供刚度、承载力、耗能和大变形控制性能的不同需求。应用在不同的地区和不同建筑形式下，可以充分利用发挥本装置的优越性能，为解决高烈度区多层和小高层隔震的技术问题提供一种良好的技术手段和方法。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明 提供如下附图进行说明：

图1为本发明的隔震装置剖面图；

图2为图1的俯视图；

图3为下连接板上摩擦面分区示意图；

图4为小直径橡胶支座中下封钢板的结构示意图；

图5为滑块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图所示，一种内置式滑移摩擦型橡胶支座组合隔震装置，包括上连接板1、下连接板11以及设置在上、下连接板之间的橡胶支座，橡胶支座包括小直径橡胶支座13（亦为“内部橡胶支座”）及大直径橡胶支座12（亦为“外部橡胶支座”），大直径橡胶支座12为环形结构，套在小直径橡胶支座13外周处且其内壁面与小直径橡胶支座的外壁面间隔一定距离；小直径橡胶支座13底部嵌合有滑块9，下连接板11上位于大直径橡胶支座12的内壁面之内区域处设有形成摩擦面10的摩擦材料，滑块9设置在摩擦面10中心处；摩擦面10分为低摩擦系数区和/或高摩擦系数区，摩擦面10分为低摩擦系数区与高摩擦系数区两个区时，环形的高摩擦系数区设置在低摩擦系数区外围。

该装置中，橡胶支座分为小直径橡胶支座13及大直径橡胶支座12两种，两种橡胶支座形成了“内部”与“外部”两层结构的形式，“外部”的大直径橡胶支座12固设在上、下连接板11之间，而“内部”的小直径橡胶支座13则可产生滑动，使得该组合隔震装置既具有小直径橡胶支座的水平刚度，从而确保在多遇地震作用下隔震结构的减震效果，同时又具有大直径橡胶支座的变形能力，使内部的小直径橡胶支座可以提高后期刚度，从而确保在罕遇地震作用下隔震层的整体位移不超过限值。摩擦面10与小直径橡胶支座13底部的滑块9间可具有滑移、摩擦以及滑移-摩擦三种形式，可以根据需求选择增加不同的摩擦耗能，提高隔震结构的整体减震效果。

该组合隔震装置中，小直径橡胶支座13与大直径橡胶支座12均主要由橡胶层3、钢板及橡胶外保护层6组成，钢板分为内钢板4、上封钢板2与下封钢板7或下封钢板8，多层橡胶层3与多层内钢板4交替粘结成整体结构，上封钢板2与下封钢板7对应设置在整体结构的上下端面处，橡胶外保护层6则包覆在上、下封钢板及整体结构的外周处；小直径橡胶支座13中的下封钢板8底部设有用于嵌合滑块9的内嵌槽81。

多层橡胶层3与多层内钢板4交替粘结的结构设计可提高内部小直径橡胶支座13的竖向承载能力，确保了隔震结构的竖向承载状态，从而提高了隔震装置整体的承载力与安全性。滑块直接与下封钢板8的内嵌槽81相嵌合，安装设计比较方便。

该组合隔震装置中，滑块9为圆板状，下封钢板8底部的内嵌槽81对应为圆形凹槽，滑块嵌合在内嵌槽中且部分外露，满足滑块与下连接板11上摩擦面间的配合需求。

该组合隔震装置中，小直径橡胶支座13中还设有铅芯5，同样的，大直径橡胶支座12中还包括若干根铅芯5，各铅芯5间隔均匀的挤压入大直径橡胶支座12的整体结构中。可进一步增加小、大直径橡胶支座的耗能。需要说明的是，此处大、小直径橡胶支座可根据要求设计成不同形式：具体可分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型。

其中Ⅰ型为全铅芯橡胶支座，即小直径橡胶支座中含1个铅芯，大直径橡胶支座中含4个铅芯，此时的支座适用于竖向承载力高、隔震层等效水平刚度需求很大、耗能很高的情况。对于隔震结构的隔震层水平位移控制和减震效果控制很好，是常规的设计形式。

Ⅱ型为部分含铅芯橡胶支座，即小直径橡胶支座不含铅芯，大直径橡胶支座含4个铅芯，此时的支座适用于竖向承载力高、隔震层等效水平刚度需求较较大、耗能要求较高的情况。对于隔震结构的隔震层水平位移控制较好和减震效果控制较好，是基于性能设计的改进形式。

Ⅲ型也为部分含铅芯橡胶支座，即小直径橡胶支座含1个铅芯，大直径橡胶支座不含铅芯，此时的支座适用于竖向承载力高、隔震层等效水平刚度需求较小、耗能要求一般的情况。对于隔震结构的隔震层水平位移控制较好和减震效果控制较好，是基于性能设计的改进形式。

Ⅳ型为普通橡胶支座，即小直径橡胶支座和大直径橡胶支座中均不含铅芯，此时的支座适用于竖向承载力高、隔震层等效水平刚度需求小、耗能要求小的情况。对于隔震结构的隔震层水平位移控制较好和减震效果控制较好，是常规的设计形式。

该组合隔震装置中，小直径橡胶支座13与大直径橡胶支座12同轴设置。大直径橡胶支座12中的上封钢板2、下封钢板7对应与上连接板1及下连接板11相连。

本装置将摩擦材料和下连接板11相结合，将大直径橡胶支座和小直径橡胶支座进行联合应用，通过大直径橡胶支座实现了变形控制，通过小直径橡胶支座实现了竖向力承载以及滑移或摩擦耗能；即多遇地震作用时发挥小刚度确保隔震结构整体减震效果，在罕遇地震作用下小直径橡胶支座可以发生滑动或摩擦，确保小直径橡胶支座不发生位移超限破坏；大变形时小直径橡胶支座滑动受阻，可提供后期刚度，确保隔震层整体刚度的稳定性；罕遇地震作用下本装置摩擦滑动可以增加耗能，提高隔震结构减震效果。结构简单，为高烈度地区多层和小高层建筑结构的隔震设计提供了一种高效的隔震装置和良好的技术手段。

实施例一、

内部为圆柱体结构的小直径橡胶支座，外部为圆环结构的大直径橡胶支座，小直径橡胶支座中有一根铅芯，大直径橡胶支座中有四根铅芯。

小直径橡胶支座直径B2为300mm，大直径橡胶支座直径B1为1000mm，小直径橡胶支座的滑移范围（B2+ B3）为直径400mm范围。

大直径橡胶支座中：内钢板4厚度为1.5mm，共19层，各橡胶层厚度为3mm，共20层，上封钢板2与下封钢板7厚度为20mm，共2层，多层橡胶层3与多层内钢板4交替粘结成整体结构，总高度H1为128.5mm，铅芯直径为40mm。

小直径橡胶支座中：内钢板4厚度为1.5mm，共15层，各橡胶层厚度为3mm，共16层，上封钢板2厚度为20mm，设有内嵌槽的下封钢板为厚度为33mm，直径为300mm，内嵌槽深度为3mm，内嵌槽直径B4为280mm，下封钢板的顶部对应设有嵌入铅芯的槽口B5，槽口深度为15mm；滑块t3厚度为8mm，内嵌3mm，外露5mm。

橡胶外保护层6厚度为5mm，摩擦面采用光滑面，摩擦系数控制在0.05以下。滑块与摩擦面之间滑移耗能。

实施例二、

内部为圆柱体结构的小直径橡胶支座，外部为圆环结构的大直径橡胶支座，小直径橡胶支座中无铅芯，大直径橡胶支座中有四根铅芯。

小直径橡胶支座直径B2为300mm，大直径橡胶支座直径B1为1000mm，小直径橡胶支座的滑移范围为直径400mm范围。

大直径橡胶支座中：内钢板4厚度为1.5mm，共19层，各橡胶层厚度为3mm，共20层，上封钢板2与下封钢板7厚度为20mm，共2层，多层橡胶层3与多层内钢板4交替粘结成整体结构，总高度为128.5mm，铅芯直径为40mm。

小直径橡胶支座中：内钢板4厚度为2mm，共16层，各橡胶层厚度为2.5mm，共17层，上封钢板2厚度为20mm，设有内嵌槽的下封钢板为厚度为29mm，直径为300mm，内嵌槽深度为3mm，内嵌槽直径为280mm，下封钢板的顶部对应设有嵌入铅芯的槽口，槽口深度为15mm；滑块厚度为8mm，内嵌3mm，外露5mm。

橡胶外保护层厚度为5mm，摩擦面采用大摩擦面，摩擦系数控制在0.10～0.15。滑块与摩擦面之间摩擦耗能。

实施例三、

内部为圆柱体结构的小直径橡胶支座，外部为圆环结构的大直径橡胶支座，小直径橡胶支座中有一根铅芯，大直径橡胶支座中有四根铅芯。

小直径橡胶支座直径B2为200mm，大直径橡胶支座直径B1为1000mm，小直径橡胶支座的滑移范围（B2+ B3）为直径400mm范围。

大直径橡胶支座中：内钢板4厚度为1.5mm，共19层，各橡胶层厚度为3mm，共20层，上封钢板2与下封钢板7厚度为20mm，共2层，多层橡胶层3与多层内钢板4交替粘结成整体结构，总高度为128.5mm，铅芯直径为40mm。

小直径橡胶支座中：内钢板4厚度为2mm，共16层，各橡胶层厚度为2.5mm，共17层，上封钢板2厚度为20mm，设有内嵌槽的下封钢板为厚度为29mm，直径均为200mm，内嵌槽深度为3mm，内嵌槽直径B4为180mm，下封钢板的顶部对应设有嵌入铅芯的槽口B5，槽口深度为15mm；滑块t3厚度为8mm，内嵌3mm，外露5mm。

橡胶外保护层厚度为5mm，摩擦面采用光滑面—大摩擦面组合面（即摩擦面分为低摩擦系数区与高摩擦系数区两个区），光滑面的摩擦系数控制在0.05以下，大摩擦面摩擦系数控制在0.10～0.15，滑块与摩擦面之间滑移—摩擦耗能。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种内置式滑移摩擦型橡胶支座组合隔震装置，包括上连接板、下连接板以及设置在上、下连接板之间的橡胶支座，其特征在于：橡胶支座包括小直径橡胶支座及大直径橡胶支座，大直径橡胶支座为环形结构，套在小直径橡胶支座外周处且其内壁面与小直径橡胶支座的外壁面间隔一定距离；小直径橡胶支座底部嵌合有滑块，下连接板上位于大直径橡胶支座的内壁面之内区域处设有形成摩擦面的摩擦材料，滑块设置在摩擦面中心处；摩擦面分为低摩擦系数区和/或高摩擦系数区，摩擦面分为低摩擦系数区与高摩擦系数区两个区时，环形的高摩擦系数区设置在低摩擦系数区外围；

小直径橡胶支座与大直径橡胶支座均主要由橡胶层、钢板及橡胶外保护层组成，钢板分为内钢板、上封钢板与下封钢板，多层橡胶层与多层内钢板交替粘结成整体结构，上封钢板与下封钢板对应设置在整体结构的上下端面处，橡胶外保护层则包覆在上、下封钢板及整体结构的外周处；小直径橡胶支座中的下封钢板底部设有用于嵌合滑块的内嵌槽；

大直径橡胶支座中的上封钢板、下封钢板对应与上连接板及下连接板固定连接。

2.根据权利要求1所述的内置式滑移摩擦型橡胶支座组合隔震装置，其特征在于：大直径橡胶支座中还包括若干根铅芯，各铅芯间隔均匀的挤压入大直径橡胶支座的整体结构中。

3.根据权利要求1所述的内置式滑移摩擦型橡胶支座组合隔震装置，其特征在于：滑块为圆板状，下封钢板底部的内嵌槽对应为圆形凹槽，滑块嵌合在内嵌槽中且部分外露。

4.根据权利要求1所述的内置式滑移摩擦型橡胶支座组合隔震装置，其特征在于：小直径橡胶支座中还设有铅芯。

5.根据权利要求1所述的内置式滑移摩擦型橡胶支座组合隔震装置，其特征在于：小直径橡胶支座与大直径橡胶支座同轴设置。

6.根据权利要求2所述的内置式滑移摩擦型橡胶支座组合隔震装置，其特征在于：大直径橡胶支座中的铅芯有四根。