CN108677693B - 一种用于建筑物、桥梁、构筑物减隔震的支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于建筑物、桥梁、构筑物减隔震的支撑装置，涉及减隔震领域，包括外套筒、内套筒、内曲面钢板、上连接板、下连接板、第一螺栓、第二螺栓、第三螺栓、第四封内孔螺栓和第五油封内螺栓，其特征在于，外套筒、内套筒、内曲面钢板均为钢材制造，外套筒的上端和上连接板连接，内套筒的下端和下连接板连接，外套筒下端在下连接板上滑移，外套筒和内套筒之间通过内曲面钢板连接。本发明采用滑移减震隔震和内曲面钢板的变形减震、液体滞流阻尼减震的综合减震隔震机理，可延长结构自震周期，减小和阻隔地震力向上部结构传递，具有承载力高、减震效果好、自复位、可更换等特点，适用于各类建筑物、桥梁、构筑物的减隔震应用。

Description

一种用于建筑物、桥梁、构筑物减隔震的支撑装置

技术领域

本发明涉及减隔震领域，特别涉及一种用于建筑物、桥梁、构筑物减隔震的支撑装置。

背景技术

随着科学技术的发展和人们物质生活水平的提高，人们不仅对生活质量要求越来越高，而且更加注重可持续发展。在人类历史上，地震造成的建筑倒塌对人类的伤害巨大，地震造成的桥梁破坏对基础设施及公共安全的损失巨大，建筑物大震后的安全涉及到人的生命安全、财产安全、社会稳定，提高建筑物、桥梁、构筑物抵御地震灾害的能力非常重要，减小地震灾害最直接的办法就是建造抗震安全的建筑物、桥梁、构筑物，传统的做法主要有以下几种：(1)普通建筑，增加建筑物的材料用量，也就是通常所说的肥梁胖柱厚墙加多用钢材；(2)采用普通减震建筑技术，如应用屈曲约束支撑、减震阻尼器等；(3)采用橡胶隔震支座的隔震建筑；(4)采用金属滑移支座或橡胶隔震支座的桥梁。

上述四种做法各有其优缺点，普通建筑施工简单，无法阻止地震力对建筑的损害，只能通过增加结构的截面尺寸，多用钢筋混凝土和钢材等建筑材料，资源消耗量较大，且大震时人的生命财产不易保障，大震后建筑本身受损严重，需拆除重建或花费很大财力加固后才可使用，建筑本身附着的财产损失惨重；采用普通减震技术的建筑，减震效果较小，且影响建筑物使用功能的发挥，建筑物造价增加；采用橡胶隔震支座的隔震建筑，隔震性能良好，大震后建筑受损较轻，不需修理或简单维修就可直接使用，但橡胶隔震支座承载能力较低，尤其是承受大地震时，结构向上抵抗拉力的能力很低，且橡胶支座大震发生水平位移时有效受压面积急剧减小，处于很大的偏心受压状态，抗倾覆能力较差，不适用于较高的高层建筑，且橡胶支座防火性能差，制造工艺复杂，造价较高，尤其是大尺寸橡胶支座，制造缺陷很难解决且不易检测到制造缺陷；采用金属滑移支座的桥梁，滑移支座抗拉能力很低，大震时容易造成桥梁整体倾覆；橡胶隔震支座承载力难以满足大型桥梁的应用。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于建筑物、桥梁、构筑物减隔震的支撑装置，具有很高的竖向抗压能力，具有良好的承受地震水平力的能力，在大震下具有很高的承受竖向抗拉能力，具有自复位性能。能适用于低层、多层或者高层等各类建筑的减隔震应用；能适用于特殊要求的构筑物减隔震应用；能适用于各类桥梁的减隔震应用；且制造工艺成熟，安装方便，造价较低。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于建筑物、桥梁、构筑物减隔震的支撑装置，设置在上部结构和下部结构之间，使得建筑物、桥梁、构筑物在大震下具有很高的竖向抗压能力，能承受很大的水平地震力，能承受竖向抗拉能力，能适用于低层、多层或者高层等各类建筑、各类桥梁、特殊的构筑物、特殊设备的减隔震应用。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于建筑物、桥梁、构筑物减隔震的支撑装置，包括外套筒、内套筒、内曲面钢板、阻尼润滑油脂、上连接板、下连接板、滑移层、润滑油脂层、润滑油脂层防保护板和螺栓连接件，所述螺栓连接件包括第一螺栓、第二螺栓、第三螺栓、第四封内孔螺栓和第五油封内螺栓，其特征在于，所述外套筒、内套筒、内曲面钢板均为钢材制造，所述外套筒的上端和所述上连接板连接，所述上连接板通过所述第一螺栓和上部结构预埋钢板连接，所述第一螺栓贯穿所述上连接板和所述上部结构预埋钢板并嵌入上部结构内部，所述上连接板中部开有螺栓孔，所述螺栓孔用第四封内孔螺栓安装封闭，所述内套筒的下端和所述下连接板连接，所述下连接板通过所述第二螺栓和下部结构预埋钢板连接，所述第二螺栓贯穿所述下连接板和所述下部结构预埋钢板并嵌入下部结构内部，所述下连接板的上部设置有滑移层，所述滑移层上部设置有润滑油脂层，所述润滑油脂层外围设置有密封圈，所述密封圈上部覆有润滑油脂层防保护板，所述润滑油脂层、密封圈和润滑油脂层防保护板通过所述第三螺栓和所述下连接板连接，所述外套筒和所述内套筒之间通过所述内曲面钢板连接，所述内曲面钢板之间的空腔内装填有阻尼润滑油脂，所述上连接板正对内曲面钢板空腔的中间位置开有阻尼润滑油脂灌注孔，所述阻尼润滑油脂灌注孔用所述第五油封内螺栓封闭。

进一步地，所述外套筒为圆环柱状，所述外套筒的上端与所述上连接板固接连接，所述外套筒的下端在下连接板上滑动；所述内套筒为圆环柱状，所述内套筒的下端与所述下连接板固接连接，所述内套筒的上端自由。

进一步地，所述内曲面钢板为曲线弧形构造，内曲面钢板数量在3片以上，所述内曲面钢板与所述外套筒和所述内套筒连接部位的端部较厚，向中部段逐渐减薄并且平滑过渡。

进一步地，所述滑移层为耐候板面层，所述滑移层的一端与所述内套筒的外侧壁相接触，所述滑移层的外端在滑移范围外，所述润滑油脂层防保护板为金属薄板，以使润滑油脂层处于完全密封状态。

进一步地，所述滑移层为滑动摩擦系数小的金属防腐蚀镀层或复合金属氧化物涂层。

进一步地，所述滑移层为硬度高、滑动摩擦系数小的合金金属面板、陶瓷类面板或微晶石面板。

进一步地，所述外套筒、所述内套筒和所述内曲面钢板为铸钢制造或机械冲压成型。

进一步地，所述外套筒与所述上连接板连接、所述内套筒和所述下连接板连接方式均为焊接。

进一步地，所述内套筒兼具有限制所述外套筒最大滑移位移的作用。

本发明与现有技术相比，具有的优势在于：

(1)本发明的减隔震支撑装置的主要受力构件为金属制造，优选为钢材制造，具有很高的竖向抗压能力，竖向抗拉能力，水平抗拉能力，钢材的抗压允许应力是橡胶支座的20倍以上，钢材的抗拉允许应力是橡胶的200倍以上，更适合大地震作用下建筑物、桥梁、构筑物的减隔震应用；

(2)本发明的减隔震支撑装置中承受竖向压力的外套筒下端始终在下连接板上滑动，使得大地震时受压始终处于最理想的轴心受压状态，减隔震支撑装置不发生倾覆；

(3)本发明的减隔震支撑装置采用滑移减震隔震、内曲面钢板的变形减震、液体滞流阻尼减震的综合减震隔震机理，使得大震时，结构基本自震周期延长，上部结构所受的地震力极大减小，同时减隔震支撑装置消耗一部分能量，最终使上部结构所受的水平地震力很小；

(4)本发明的减隔震支撑装置的内曲面钢板，大震下具有很高的承受竖向上拉力的能力，抗倾覆能力很强，能适用于各类建筑物、桥梁、构筑物的减隔震应用；

(5)本发明的减隔震支撑装置的内套筒能限制隔震支撑装置的最大滑移位移，使上部结构的水平位移控制在理想的安全位移范围内，可有效防止位移过大造成的倾覆等不利因素；

(6)本发明的减隔震支撑装置的耐久性更好，防火性能优良；

(7)本发明的减隔震支撑装置的制造工艺成熟；

(8)本发明的减隔震支撑装置的造价更低，可有效降低高烈度地震区建筑造价；

(9)本发明的减隔震支撑装置具有可更换性。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的结构示意图；

图2是本发明的一个较佳实施例的安装完成示意图；

图3是图2的A-A剖面图；

图4是本发明的一个较佳实施例在大震作用下工作受力状态图；

图5是图4的B-B剖面图；

图6是本发明的一个较佳实施例的更换示意图；

其中，1-外套筒，2-内套筒，3-内曲面钢板，4-润滑阻尼油脂，5-下部钢板，6-上部钢板，7-滑移层，8-密封圈，9-润滑油脂层，10-润滑油脂层防保护板，11-第一螺栓，12-第二螺栓，13-第三螺栓，14-螺栓孔，14A-上连接板第四内螺栓，15-阻尼润滑油脂灌筑孔，15A-油封第五内螺栓，16-下部结构，17-下部结构预埋钢板，18-上部结构，19-上部结构预埋钢板，20-结构内预埋钢板锚栓。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于说明书附图1、附图2、附图4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。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固接”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，也可以是焊接连接；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。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。

以下参考说明书附图介绍本发明的一个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，本发明的一个较佳实施例的结构示意图中，包括外套筒1、内套筒2、内曲面钢板3，阻尼润滑油脂4，上连接板6、下连接板5、第一螺栓11、第二螺栓12和第三螺栓13，其中，上连接板6的中部开有螺栓孔14，用于减隔震支撑装置的运输以及吊装，螺栓孔14用上连接板第四内螺栓14A封闭，外套筒1、内套筒2和内曲面钢板3均为铸钢制造，外套筒1的上端与上连接板6固连，内套筒2的下端与下连接板5固连。外套筒1和内套筒2均为圆环柱状结构，内套筒2在外套筒1的内部且外套筒1和内套筒2共轴心，外套筒1和内套筒2之间通过内曲面钢板3连接，内曲面钢板3为曲线弧形构造，内曲面钢板3与外套筒1和内套筒2连接部位的端部较厚，向中部段逐渐减薄并且平滑过渡，内曲面钢板3之间的空腔内装填有阻尼润滑油脂4。上连接板6正对内曲面钢板3空腔的中间位置开有阻尼润滑油脂灌注孔15，用于向内曲面钢板3之间的空腔内灌注阻尼润滑油脂4，润滑阻尼油脂灌筑孔15用油封第五内螺栓15A封闭。第一螺栓11穿过上连接板6，下连接板5的上部设置有滑移层7，滑移层7的一端在与连接板5的外端，另一端与内套筒的外侧壁相接触，滑移层7为滑动摩擦系数小的金属防腐蚀镀层或摩擦系数小的耐候金属板面层、硬度高、滑动摩擦系数小的陶瓷类面板或微晶石面板。滑移层7上部涂覆有一层润滑油脂层9，润滑油脂层9外围有密封圈8，配置以使润滑油脂层处于完全密封状态，润滑油脂层9上部设置有润滑油脂层防保护板10，润滑油脂层防保护板10优先设定为金属薄板，第二螺栓12贯穿润滑油脂层防保护板10、润滑油脂层9、润滑油脂密封圈8、滑移层7和下连接板5，第三螺栓13贯穿润滑油脂层防保护板10、润滑油脂层9、润滑油脂密封圈8、滑移层7。

如图2和图3所示，本发明的一个较佳实施例的安装完成示意图，其中第一螺栓11贯穿上连接板6和上部结构预埋钢板19并嵌入上部结构18内部，上部结构18内嵌有结构内预埋钢板锚栓20。第二螺栓12贯穿下连接板5和下部结构预埋钢板17并嵌入下部结构16，下部结构16内嵌有结构内预埋钢板锚栓20。

如图4和图5所示，本发明的一个较佳实施例在大震作用下工作受力状态图，同时也说明了本发明的用于建筑物、桥梁、构筑物减隔震的支撑装置的工作原理：本实施例的用于建筑物、桥梁、构筑物减隔震的支撑装置包括外套筒1和内套筒2，外套筒1和内套筒2均为圆环柱状结构，外套筒1和内套筒2用内曲面钢板3连接，内曲面钢板3加工为与外套筒1和内套筒2连接的端部厚，向中部段逐渐减薄的平滑过渡的圆弧状，内曲面钢板3这样的结构设计是为了减小应力集中，并且增强其耐疲劳性能。内曲面钢板3端部可承受大地震力下很大的弯矩、剪力和拉力，其中部主要承受水平挤压力和竖向拉力。内曲面钢板3的之间的空腔内填充有阻尼润滑油脂4，第一螺栓11贯穿上连接板6和上部结构预埋钢板19并嵌入上部结构18内部，第二螺栓12贯穿润滑油脂层防保护板10、润滑油脂层9、密封圈8、滑移层7、下连接板5和下部结构预埋钢板17并嵌入下部结构16内部，结构内预埋钢板锚栓20嵌入下部结构16。当水平地震力引起地面运动时，下部结构16将地震力传给下连接板5，下连接板5将水平地震力传给内套筒2，内套筒2水平运动并挤压和拉伸内曲面钢板3，当地震力大于外套筒1和下连接板5之间的静摩擦力时，外套筒1发生滑移，滑移产生的滑动摩擦力所传递的地震力不再加大，继而内曲面钢板3发生挤压和拉伸变形，继续消耗一部分地震力。当内曲面钢板3在变形时，内曲面钢板3之间的各空腔变形，因此各空腔内形成压力差，阻尼润滑油脂4从高压空腔通过内曲面钢板3的上部及下部较小的空隙粘滞缓慢流向低压空腔，进一步消耗一部分地震力，内曲面钢板3和阻尼润滑油脂4的联合作用，有效消耗了高出滑动摩擦力的一部分地震力，延长了上部结构18的自震周期，极大降低了地震力的峰值，同时将另一部分很小的地震力传给外套筒1，因为地震的总能量是一定的，本发明的减隔震支撑装置使地震力作用的时间延长，从而使地震力的峰值大大下降，上部结构18受到的地震力减小，外套筒1将所受的较小的地震力传给上连接板6，上连接板6将较小的地震力传给上部结构18，上部结构18受地震力很小，因此上部结构18不会发生地震破坏。内曲面钢板3的作用类似于弹簧，可以为整个减隔震的支撑装置提供很好的恢复力，最终使该支撑装置回复到初始状态。在竖向地震力作用下，外套筒1将上拉力通过内曲面钢板3传给内套筒2，内曲面钢板3发生竖向剪切变形，将上部结构18的地震竖向拉力通过内套筒2传递到下连接板5，进而传给下部结构16，保证建筑物、桥梁、构筑物在本发明的减隔震支撑装置的保护下在大震发生时安全可靠，不会发生整体倾覆。

如图6所示，本发明的一个较佳实施例的更换示意图，在本发明的减隔震支撑装置受到地震力的破坏需要更换时，只需要松开第一螺栓11和第二螺栓12，使得上连接板6和上部结构预埋钢板19分离，下部结构预埋钢板17和下连接板5分离，用千斤顶稍微顶起上部结构，然后吊装更换上新的减隔震支撑装置，拧紧第一螺栓11和第二螺栓12，即可实现减隔震装置的更换，安装非常简便。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (7)

1.一种用于建筑物、桥梁、构筑物减隔震的支撑装置，包括外套筒、内套筒、内曲面钢板、阻尼润滑油脂、上连接板、下连接板、滑移层、润滑油脂层、润滑油脂层防保护板和螺栓连接件，所述螺栓连接件包括第一螺栓、第二螺栓、第三螺栓、第四封内孔螺栓和第五油封内螺栓，其特征在于，所述外套筒、内套筒、内曲面钢板均为钢材制造，所述外套筒的上端和所述上连接板连接，所述上连接板通过所述第一螺栓和上部结构预埋钢板连接，所述第一螺栓贯穿所述上连接板和所述上部结构预埋钢板并嵌入上部结构内部，所述上连接板中部开有螺栓孔，所述螺栓孔用第四封内孔螺栓安装封闭，所述内套筒的下端和所述下连接板连接，所述下连接板通过所述第二螺栓和下部结构预埋钢板连接，所述第二螺栓贯穿所述下连接板和所述下部结构预埋钢板并嵌入下部结构内部，所述下连接板的上部设置有滑移层，所述滑移层上部设置有润滑油脂层，所述润滑油脂层外围设置有密封圈，所述密封圈上部覆有润滑油脂层防保护板，所述润滑油脂层、密封圈和润滑油脂层防保护板通过所述第三螺栓和所述下连接板连接，所述外套筒和所述内套筒之间通过所述内曲面钢板连接，所述内曲面钢板之间的空腔内装填有阻尼润滑油脂，所述上连接板正对内曲面钢板空腔的中间位置开有阻尼润滑油脂灌注孔，所述阻尼润滑油脂灌注孔用所述第五油封内螺栓封闭。

2.如权利要求1所述的用于建筑物、桥梁、构筑物减隔震的支撑装置，其特征在于，所述外套筒为圆环柱状，所述外套筒的上端与所述上连接板固接连接，所述外套筒的下端在下连接板上滑动；所述内套筒为圆环柱状，所述内套筒的下端与所述下连接板固接连接，所述内套筒的上端自由。

3.如权利要求1所述的用于建筑物、桥梁、构筑物减隔震的支撑装置，其特征在于，所述内曲面钢板为曲线弧形构造，所述内曲面钢板与所述外套筒和所述内套筒连接部位的端部较厚，向中部段逐渐减薄并且平滑过渡。

4.如权利要求1所述的用于建筑物、桥梁、构筑物减隔震的支撑装置，其特征在于，所述滑移层为耐候板面层，所述滑移层的一端与所述内套筒的外侧壁相接触，所述滑移层的外端在滑移范围外，所述润滑油脂层防保护板为金属薄板，以使润滑油脂层处于完全密封状态。

5.如权利要求1所述的用于建筑物、桥梁、构筑物减隔震的支撑装置，其特征在于，所述滑移层为滑动摩擦系数小的金属防腐蚀镀层或复合金属氧化物涂层。

6.如权利要求1所述的用于建筑物、桥梁、构筑物减隔震的支撑装置，其特征在于，所述滑移层为硬度高、滑动摩擦系数小的合金金属面板、陶瓷类面板或微晶石面板。

7.如权利要求1所述的用于建筑物、桥梁、构筑物减隔震的支撑装置，其特征在于，所述外套筒、内套筒和内曲面钢板为铸造或机械冲压成型。

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