CN108699853A - 结构体的地震隔离装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于结构体的地震隔离装置，待隔离的结构体具有被约束至所述结构体的至少一个支撑脚(2)，所述地震隔离装置包括适于以具有形变的方式支撑在滑动面(3)上的至少一个支撑元件或衬垫，所述地震隔离装置还包括被设置为与所述滑动面(3)相接触的接触区域，所述接触区域的延展度是可变的并取决于支撑在所述支撑件上的载荷。所述滑动面(3)为刚性的并且与该刚性的滑动面(3)相接触的所述接触区域具有取决于支撑在所述支撑件上的载荷的可变化的延展度。

Description

结构体的地震隔离装置
技术领域
本发明的目的是提供一种用于结构体的地震隔离装置。该地震隔离装置的应用非常广泛，因为其可用于住宅结构以及用于支承结构体或机器特别是货架和仓库的载荷。更详细地说，其在旨在遏制和减小横向加速度对主体结构的有害影响的地震隔离应用中是有用的，所述横向加速度指的是即平行地面而作用的加速度，特别是如果所述主体结构具有相当大的竖直延伸度。
背景技术
已知的各种类型的设备中特别用于建筑物的所谓钟摆结构(pendulum)，由在球形不锈钢底座中滑动的塑料衬垫示意性地组成。术语“摆脚(pendulum legs)”的命名是由于这样一个事实产生的：如果发生地震，摆脚会使被支撑结构摆动。该摆动除其它外具有一个特征，根据该特征，在一定限制范围内，摆动近似地与结构体的质量无关。
实际上，结构体的摆动周期和最大横向加速度受制于衬垫和球形底座之间的摩擦系数。
塑料材料和钢铁之间的摩擦系数受悬置质量的影响，并显著地取决于衬垫和滑动面之间的平均接触压力。
摩擦系数的这种可变性在所有的那些悬置结构会遭受总重量的强烈变化的情况下尤其的重要。例如，假设在仓库结构的情况下就是如此，仓库结构相对于其支撑在地面上的基底面来说通常相当高。
在上述情况下所观察到的关于横向地震隔离的行为可能不同，例如，在轻载荷的情况下(其可能发生在空的或几乎空的仓库结构)以及在仓库重载荷的相反情况下，就会观察到不同的关于横向地震隔离的行为。在轻载情况下，当地震发生时，高度经常为其最小横向平面尺寸的很多倍的高的结构体会遭受由大的摩擦系数值产生的横向加速度，该横向加速度意味着侧向倾倒的严重风险。在相反情况下，具有重载荷时，由于摩擦系数值减小引起的明显的横向相对运动可能发生在地面和结构体之间。
发明内容
本发明的目的正是通过引入地震隔离装置来解决现有技术中的问题和缺陷，该地震隔离装置能够在被结构体支撑的整个载荷发生变化时最小化已知的结构体的地震隔离装置的行为差异。
如下文所描述和所要求保护的，通过本发明可获得该目的和其它目的。
附图说明
本发明的特征将通过它的一些实施例的以下描述变得更加明显，这些实施例通过非限制性的例子和附图的帮助而被展示出，其中：
图1示出本发明作为整体的第一实施例的示意性透视图；
图2示出图1的一部分的示意性透视图，其示出承载结构体1的支撑脚的配置；
图3和图4示出支撑脚2的两个不同的实施例的沿轴向竖直平面截取的相应的剖视图；
图5和图6示出支撑脚2的其它两个不同的实施例的沿轴向竖直平面截取的同样多的剖视图；
图7示出支撑脚2的另一实施例的沿竖直轴截取的轴向剖视图；
图8示出图1作为整体的应用的示意性透视图，其示出旨在使得结构体返回其初始位置的弹性返回件。
具体实施方式
参考上述附图，附图标记1表示整个仓库的结构体。该结构体具有多个支撑脚2，这些支撑脚2与结构体1一体制成并支撑在制作于板材13上的滑动面3上。
每个支撑脚2被固定到结构体1的下部，包括适于以具有形变的方式支撑在滑动面3上的至少一个支撑元件或衬垫，还包括被设置为与该滑动面3相接触的接触区域，其中该接触区域的延展度是可变的并取决于由支撑脚支撑的载荷。
滑动面3为刚性的。并且，优选地，滑动面3为平坦的。支撑脚2支撑于滑动面3上。每个支撑脚2包括由塑料或聚合物材料制成的至少一个所述支撑元件或衬垫。适用于此应用的聚合物材料为那些具有低摩擦系数、高耐磨性、即使在高温条件下也具有高负载能力的材料。超高分子量聚乙烯(UHMWPE，ultra-high-molecular-weight polyethylene)、(单一或填充的)PTFE、PA6或者PVDF可作为这样的材料的非限制性的实施例。
由聚合物塑料材料制成的所述支撑元件或衬垫的被指定为与滑动面相接触的区域为非平坦的。
实际上，将该接触区域配置为具有可变延展度，该可变延展度取决于支撑脚承载的载荷，大体上与施加的载荷成正比，以在载荷变化时施加尽可能恒定的平均接触压力。
特别地，在图3的实施例中，由塑料或聚合物材料制成的所述支撑元件或衬垫与所述滑动面3相接触的接触区域整体上采用附图标记40表示并且为凸面。
在另一实施例(未示出)中，所述支撑元件或衬垫的接触区域可塑造为呈现多个凸面的区域。
在图4的实施例中，由聚合物材料制成的所述支撑元件或衬垫的与所述支撑面3相接触的接触区域41为凹面。
在另一实施例(未示出)中，所述支撑元件或衬垫的接触区域可塑造为呈现多个凹面的区域。
在此处示出的实施例中，元件的支撑区域不是平坦的，而是凸面的或凹面的，这一事实服务于让材料的形变能力首先得到利用的目的，从而允许接触区域基于由每单个支撑脚承载的重量的变化而变化。如果作用在单个支撑脚上的力的增加导致接触区域的增加，那么作用于支撑件上的平均压力的变化可被限制。这意味着摩擦系数不特别受结构体的载荷的变化的影响，所以在悬置结构的不同载荷情况下，横向加速度的行为差异可显著地减小。
在图5所示的实施例中，由塑料或聚合物材料制成的支撑元件或衬垫通过由第一支撑元件6支撑的第一衬垫5构成，第一支撑元件6被引导以便在第二圆筒形支撑元件7的内部竖直滑动，第二圆筒形支撑元件7与支撑脚2是一体的并设置有大体上环形的第二衬垫8。
第一衬垫5被固定至其上的支撑元件6通过弹性构件9被轴向地约束至第二圆筒形支撑元件7。优选地，第二圆筒形支撑元件7由以预定方式设置的一叠贝氏弹簧垫圈组成以便在达到总载荷的预定值时开始作用，并且特别地其作用方式使得第二环形衬垫8与滑动面3互相作用。
根据另一实施例，由塑料或聚合物材料制成的支撑元件或衬垫由第一弹性衬垫10构成，第一弹性衬垫10同轴地容纳于刚性支撑元件11的内部。该第一弹性衬垫如弹簧那样作用，刚性支撑元件11固定到支撑脚2上并配置有另一环形衬垫12。
在这种情况下，当总载荷的预定值被达到时，弹性衬垫10的整个主体压缩自身并触发另一环形衬垫12的动作。
套圈14用于将第一衬垫10横向约束在板材13的接触滑动区域3附近。
在上述两个实施例中，基于悬置结构的至少以下两个载荷值来设置弹性元件：最大总负载状态和负载为空的结构体的重量的状态。
在图7所示的实施例中，所述支撑元件或衬垫2的接触区域由复合结构限定，该复合结构包括塑料或聚合物材料的相对薄的层15，该塑料或聚合物材料薄层15一体地连接到用于在结构上支撑和保持它的层或板16的凸起部分。
层或板16由耐抗性和可形变材料(例如钢铁)制成，并在其凸起部分的边缘处被固定到支撑脚2上。
层或板16的尺寸和结构的设置方式使其具有取决于其必须支撑的最小和最大载荷的预定形变能力。
此外，层或板16为弹性可形变。
同样在该实施例中，还由于层或板16的弹性弯曲变形，作用到单个支撑脚上的力的增加会导致接触区域的增加。这能够限制施加到支撑件上的平均压力的变化。这意味着摩擦系数不特别地受结构体的载荷的变化的影响，所以在悬置结构的不同载荷情况下，横向加速度的行为差异显著地减小。
在本发明展示的各实施例中，本发明允许有效地调整支撑件的衬垫和相应的滑动面之间的摩擦力，因此限制了作用在特别具有侧向倾倒风险的支承结构体(特别是竖直仓库)上的地震的横向作用。
本发明的另一有利特征源于以下事实：其在相同板材13上提供多个支撑脚的方式使得至少两个相邻的支撑脚(特别是那些位于结构体的短基底侧的支撑脚)具有无障碍的宽的滑动面。
有利地，整个结构具有弹性返回件18，弹性返回件18用于使结构体返回其初始位置。在结构体和地面之间作用和支撑板材13的这些弹性返回件18的特征在于，在其伸长的第一阶段具有高的可延展性，以便在该第一阶段对横向方向的运动具有最小的抵抗力。

Claims (13)

1.一种用于结构体的地震隔离装置，待隔离的结构体具有被约束至所述结构体的至少一个支撑脚(2)，其特征在于，所述地震隔离装置包括适于以具有形变的方式支撑在滑动面(3)上的至少一个支撑元件或衬垫，所述地震隔离装置还包括被设置为与所述滑动面(3)相接触的接触区域，所述接触区域的延展度是可变的并取决于支撑在所述支撑脚上的载荷。
2.根据权利要求1所述的地震隔离装置，其特征在于，所述滑动面(3)为刚性的，并且被设置为与刚性的滑动面(3)相接触的所述接触区域具有取决于支撑在所述支撑脚上的载荷的可变化的延展度。
3.根据权利要求2所述的地震隔离装置，其特征在于，至少所述支撑脚(2)包括由塑料或聚合物材料制成的至少一个支撑元件或衬垫。
4.根据权利要求3所述的地震隔离装置，其特征在于，由塑料或聚合物材料制成的所述支撑元件或衬垫的与所述滑动面(3)相接触的所述接触区域为非平坦的。
5.根据权利要求4所述的地震隔离装置，其特征在于，由塑料或聚合物材料制成的所述支撑元件或衬垫(40)的与所述滑动面(3)相接触的所述接触区域为凸面的。
6.根据权利要求5所述的地震隔离装置，其特征在于，由塑料或聚合物材料制成的所述支撑元件或衬垫(40)的与所述滑动面(3)相接触的所述接触区域具有多个凸面的区域。
7.根据权利要求4所述的地震隔离装置，其特征在于，由塑料或聚合物材料制成的所述支撑元件或衬垫(41)的与所述滑动面(3)相接触的所述接触区域为凹面的。
8.根据权利要求7所述的地震隔离装置，其特征在于，由塑料或聚合物材料制成的所述支撑元件或衬垫(41)的与所述滑动面(3)相接触的所述接触区域具有多个凹面的区域。
9.根据权利要求4所述的地震隔离装置，其特征在于，由塑料或聚合物材料制成的所述支撑元件或衬垫通过由第一支撑元件(6)支撑的第一衬垫(5)实现，第一支撑元件(6)被导引以在第二圆筒形支撑元件(7)的内部垂直滑动，所述第二圆筒形支撑元件(7)与所述支撑脚(2)是一体的并设置有大体上环形的第二衬垫(8)；所述第一支撑元件(6)和相应的所述第一衬垫(5)通过弹性构件(9)而被轴向地约束至所述第二圆筒形支撑元件(7)。
10.根据权利要求4所述的地震隔离装置，其特征在于，由塑料或聚合物材料制成的所述支撑元件或衬垫通过同轴地容纳于刚性支撑元件(11)的内部的第一弹性衬垫(10)实现，所述第一弹性衬垫(10)具有弹簧功能，所述刚性支撑元件被固定至所述支撑脚并配有相应的另一环形衬垫(12)。
11.根据权利要求4所述的地震隔离装置，其特征在于，由塑料或聚合物材料制成的所述支撑元件或衬垫通过具有用于将所述塑料或聚合物材料横向约束在滑动区域范围内的套圈(14)的第一弹性衬垫(10)实现。
12.根据权利要求4所述的地震隔离装置，其特征在于，所述支撑元件或衬垫的所述接触区域是由塑料或聚合物材料层(15)构成，所述塑料或聚合物材料层(15)一体地连接到用于支撑或保持所述塑料或聚合物材料层(15)的层或板(16)的凸面部分；所述层或板(16)的凸面部分相应地被约束至所述支撑脚(2)并且所述层或板(16)由耐抗性和弹性可形变的材料制成。
13.根据权利要求4或前述权利要求中任一项所述的地震隔离装置，其特征在于，由塑料或聚合物材料制成的所述支撑元件或衬垫由具有低摩擦系数、高耐磨性、即使在高温条件下也具有高负载能力的聚合物塑料材料制成，例如UHMWPE或超高分子量聚乙烯(ultra-high-molecular-weight polyethylene)、或者单一或填充的PTFE、或者PA6或PVDF。
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