CN108798169A - 内嵌式弹性隔震装置、内嵌式弹性隔震系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑工程隔震技术领域，公开了一种内嵌式弹性隔震装置、内嵌式弹性隔震系统及其使用方法，该内嵌式弹性隔震装置用于承载底部设有凹槽的待隔震结构，并固定在顶部设有凹槽的基础结构上，包括：上连接板，下连接板和水平隔震装置；上连接板和下连接板对应端分别连接有第一弹性组件和第二弹性组件；内嵌式弹性隔震装置未受到震动时，上连接板与待隔震结构抵接，第一弹性组件压缩并收容于待隔震结构的凹槽内，下连接板与基础结构抵接，第二弹性组件压缩并收容于基础结构的凹槽内。本发明通过该内嵌式弹性隔震装置，实现了三维隔震，极大的降低了竖向隔震的高度和对承载力的要求，大幅提高了隔震的稳定性。

Description

内嵌式弹性隔震装置、内嵌式弹性隔震系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及建筑工程隔震技术领域，公开了一种内嵌式弹性隔震装置、内嵌式弹性隔震系统及其使用方法。

背景技术

随着减隔震技术的快速发展，基础隔震已经从研究阶段进入工程实用阶段。常用的隔震装置如叠层钢板橡胶支座等已用于许多实际工程。但是现有的叠层钢板橡胶支座对竖向地震动几乎没有减震效果，甚至有时还会放大竖向地震作用。通过对大量地震记录的分析表明：竖向加速度峰值一般约为水平峰值的1/2-2/3，在近震中或发震断层附近，这一比值变化于0.5-2.4之间，有时竖向地震作用会超过水平地震作用。可以说，为了保证结构的安全，对于高烈度区和震中区的重要建(构)筑物必须考虑竖向地震作用。

目前国内已研发出的三维隔震系统，在竖向隔震上主要为：1) 碟形弹簧；2)钢制螺旋弹簧；3)厚肉橡胶；4)压强机构；(5)倾斜放置水平隔震装置等。这些隔震系统普遍存在竖向隔震装置高度和承载力较大的问题，极易导致的隔震层的失稳。因此，开发研制具有水平和竖直隔震作用且不易失稳的隔震装置，是十分必要的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种内嵌式弹性隔震装置、内嵌式弹性隔震系统及其使用方法，以降低竖向隔震的高度和对承载力的要求。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供一种内嵌式弹性隔震装置，所述内嵌式弹性隔震装置用于承载底部设有凹槽的待隔震结构，并固定在顶部设有凹槽的基础结构上；所述内嵌式弹性隔震装置包括：上连接板，下连接板和水平隔震装置；所述上连接板通过所述水平隔震装置与所述下连接板连接，所述上连接板连接有与所述待隔震结构的凹槽相配合的第一弹性组件；所述下连接板连接有与所述基础结构的凹槽相配合的第二弹性组件；所述内嵌式弹性隔震装置未受到震动时，所述上连接板与所述待隔震结构抵接，所述第一弹性组件压缩并收容于所述待隔震结构的凹槽内，所述下连接板与所述基础结构抵接，所述第二弹性组件压缩并收容于所述基础结构的凹槽内。

进一步的，所述第一弹性组件沿所述水平隔震装置的中轴线对称设置，所述第二弹性组件沿所述水平隔震装置的中轴线对称设置。

进一步的，所述第一弹性组件呈环状固定在所述上连接板上；所述第二弹性组件呈环状固定在所述下连接板上。

进一步的，所述第一弹性组件分别与所述上连接板和所述待隔震结构连接；所述第二弹性组件分别与所述下连接板和所述基础结构连接。

进一步的，所述上连接板设有用于卡接所述待隔震结构的第一卡扣；所述下连接板设有用于卡接所述基础结构的第二卡扣。

进一步的，所述第一弹性组件包括：多个第一弹性元件、第一盖板和第一挡板；所述第一挡板与所述上连接板连接，所述第一盖板和所述第一挡板相互嵌套配合，以形成装载多个所述第一弹性元件的第一中空结构，所述第一中空结构内接于所述待隔震结构的凹槽内；每个所述第一弹性元件的两端与所述第一盖板和所述第一挡板连接；所述第二弹性组件包括：多个第二弹性元件、第二盖板和第二挡板；所述第二挡板与所述下连接板连接，所述第二盖板和所述第二挡板相互嵌套配合，以形成装载多个所述第二弹性元件的第二中空结构，所述第二中空结构内接于所述基础结构的凹槽；每个所述第二弹性元件的两端与所述第二盖板和所述第二挡板连接。

进一步的，所述内嵌式弹性隔震装置还包括：耗能装置；所述耗能装置内嵌于所述第一中空结构和所述第二中空结构中，用于在所述内嵌式弹性隔震装置处在震动状态时，提供阻尼力。

进一步的，所述耗能装置由呈灯笼状的金属橡胶丝组成。

为解决上述问题，本发明还提供一种内嵌式弹性隔震系统，包括：上述所述的内嵌式弹性隔震装置、待隔震结构和基础结构；所述内嵌式弹性隔震装置固定在所述待隔震结构和所述基础结构之间。

为解决上述问题，本发明还提供一种内嵌式弹性隔震装置的使用方法，包括如下步骤：确定所述待隔震结构和所述基础结构，在所述待隔震结构底部开设与所述第一弹性组件相配合的凹槽，在所述基础结构顶部开设与所述第二弹性组件相配合的凹槽；将所述内嵌式弹性隔震装置固定在所述待隔震结构和所述基础结构之间；调节所述内嵌式弹性隔震装置，使所述内嵌式弹性隔震装置未受到震动时，所述上连接板与所述待隔震结构抵接，所述第一弹性组件压缩并收容于所述待隔震结构的凹槽内，所述下连接板与所述基础结构抵接，所述第二弹性组件压缩并收容于所述基础结构的凹槽内。

(三)有益效果

本发明提供一种内嵌式弹性隔震装置、内嵌式弹性隔震系统及其使用方法，该内嵌式弹性隔震装置通过在上连接板连接与待隔震结构的凹槽相配合的第一弹性组件，在下连接板连接与基础结构的凹槽相配合的第二弹性组件，形成双边隔震，实现了三维隔震，且有效的降低了隔震层高度和对承载力的要求，大幅提高了隔震的稳定性。

附图说明

图1是本发明优选实施方式中提供的内嵌式弹性隔震装置的结构示意图；

图2是本发明优选实施方式中提供的内嵌式弹性隔震装置A-A截面的剖视图；

图3是本发明优选实施方式中提供的内嵌式弹性隔震装置B-B截面的剖视图；

图4是本发明优选实施方式中提供的第一弹性组件的结构示意图；

图5是本发明优选实施方式中提供的第二弹性组件的结构示意图；

图6是本发明优选实施方式中提供的内嵌式弹性隔震装置向下运动示意图；

图7是本发明优选实施方式中提供的内嵌式弹性隔震装置向上运动示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例的内嵌式弹性隔震装置用于承载底板设有凹槽11的待隔震结构1，并固定在顶部设有凹槽21的基础结构2上。

本实施例中，如图2-3所示，内嵌式弹性隔震装置包括：上连接板3，下连接板4和水平隔震装置5。上连接板3通过水平隔震装置 5与下连接板4连接，上连接板3远离水平隔震装置5的一侧连接有与待隔震结构1的凹槽11相配合的第一弹性组件31。下连接板4远离水平隔震装置5的一侧连接有与基础结构2的凹槽21相配合的第二弹性组件41。内嵌式弹性隔震装置未受到震动时，上连接板3与待隔震结构1抵接，第一弹性组件31压缩并收容于待隔震结构1的凹槽11内。下连接板4与基础结构2抵接，第二弹性组件41压缩并收容于基础结构2的凹槽21内。其中，凹槽11和凹槽21的结构，可根据对应的第一弹性组件31和第二弹性组件41所采用的结构来调整。

其中，水平隔震装置5主要用于水平隔震，可采用铅芯橡胶隔震支座，通过高纯度的铅柱51将上连接板3和下连接板4连接，同时上连接板3和下连接板4通过多个螺栓6分别与水平隔震装置5的两端面紧密相连。在其他实施例中，水平隔震装置5还可采用天然橡胶隔震支座，在此不做限定。

本实施例中，内嵌式弹性隔震装置的工作过程如下：震动前，先确定待隔震结构1和基础结构2，在待隔震结构1底部开设与第一弹性组件31相配合的凹槽，在基础结构2顶部开设与第二弹性组件41 相配合的凹槽。将内嵌式弹性隔震装置固定在待隔震结构1和基础结构2之间。调节内嵌式弹性隔震装置，使上连接板3与待隔震结构1 抵接，将第一弹性组件31压缩并收容于待隔震结构1的凹槽内。使下连接板4与基础结构2抵接，将第二弹性组件41压缩并收容于基础结构2的凹槽内，即完成内嵌式弹性隔震装置的震前设置。

发生震动时，当待隔震结构1开始向下运动时，如图6所示，第一弹性组件31产生位移，第一弹性组件31被拉伸，第一弹性组件 31压缩量逐渐减小，待隔震结构1向下的加速度根据第一弹簧组件 31对外的压力逐渐降低，此时，第一弹性组件31起到隔震作用。与此同时，待隔震结构1向下运动过程中，收容了第二弹性组件41的凹槽21限制了第二弹性组件41的压缩量，第二弹性组件41被限制了最大位移，第二弹性组件41对外施力相同，故并不会起到隔震作用。发生震动时，当待隔震结构1向上运动时，如图7所示，第二弹性组件41产生位移，第二弹性组件41被拉伸，第二弹性组件41压缩量逐渐减小，待隔震结构1向上的加速度根据第二弹簧组件41对外的压力逐渐降低，此时，第二弹性组件41起到隔震作用。与此同时，待隔震结构1向上运动过程中，收容了第一弹性组件31的凹槽 11限制了第一弹性组件31的压缩量，第一弹性组件31被限制了最大位移，第一弹性组件31对外施力相同，故并不会起到隔震作用。通过第一弹性组件31和第二弹性组件41的共同作用，即实现了向下或向上过程中的隔震。

本实施例提供的内嵌式弹性隔震装置通过在上连接板3远离水平隔震装置5的一侧连接与凹槽11相配合的第一弹性组件31，在下连接4板远离水平隔震装置5的一侧连接与凹槽41相配合的第二弹性组件21，形成双边隔震，实现了三维隔震，有效的降低了隔震层高度和对承载力的要求，大幅提高了隔震的稳定性。

基于上述实施例，作为一个优选的实施例，为进一步提高隔震的稳定性，第一弹性组件31沿水平隔震装置5的中轴线对称设置，第二弹性组件41沿水平隔震装置5的中轴线对称设置。具体地，结合图2-3，第二弹性组件41呈环状固定在下连接板2上。同理，第一弹性组件31呈环状固定在上连接板1上。可以理解的是，在其他实施例中，第一弹性组件31和第二弹性组件41也可为其他对称形状，使内嵌式弹性隔震装置在震动过程中受到均匀的外力，进而提高隔震过程中的稳定性。

为防止待隔震结构1与基础结构2在震动过程中发生转动，提高隔震的稳定性，第一弹性组件31分别与上连接板3和待隔震结构1 连接，第二弹性组件41分别与下连接板4和基础结构2连接。

基于上述实施例，作为一个优选的实施例，上连接板1设有用于卡接待隔震结构1的第一卡扣32，下连接板4设有用于卡接基础结构2的第二卡扣42。

其中，第一卡扣32和第二卡扣42均为具有一定高度的钢制厚壁圆环。第一卡扣32和第二卡扣42环绕的厚壁均开有丝孔。第一卡扣 32预埋于待隔震结构1中，通过螺栓与上连接板3连接。第二卡扣 42预埋于基础结构2之中，通过螺栓与下连接板4连接。本实施例中的第一卡扣32和第二卡扣42均为刚度较大的钢制厚壁圆环，进而保证待隔震结构1与上连接板3之间和基础结构2与下连接板4之间的相对稳定，减小了竖向隔震装置与水平隔震装置之间的相互影响。

基于上述实施例，作为一个优选的实施例，如图4所示，第一弹性组件31包括：多个第一弹性元件311、第一盖板312和第一挡板 313。第一挡板313与上连接板3连接，第一盖板312和第一挡板313 相互嵌套配合，以形成装载多个第一弹性元件311的第一中空结构，第一中空结构内接于凹槽11。每个第一弹性元件311的两端与第一盖板和312第一挡板313连接。同理，如图5所示，第二弹性组件41 包括：多个第二弹性元件411、第二盖板412和第二挡板413。第二挡板413与下连接板4连接，第二盖板412和第二挡板413相互嵌套配合，以形成装载多个第二弹性元件411的第二中空结构，第二中空结构内接于凹槽21。每个第二弹性元件411的两端与第二盖板412 和第二挡板413连接。

其中，第一盖板312和第二盖板412均为圆环状钢板，宽度略大于对应的弹性元件。第一挡板313和第二挡板413为对应圆环状钢板的结构，固定在对应的盖板内。当第一弹性组件31处于平衡状态即处于静载状态时，上连接板3与待隔震结构1的底部平齐，第一盖板312和第一挡板313接触保护其内部设置的第一弹性元件311不发生塑性变形，此时第一弹性组件31形成单面隔震，极大的降低了第一弹性元件311的承载力要求，提高了稳定性。同理，当第二弹性组件 41处于平衡状态即处于静载状态时，下连接板4与基础结构2的顶部平齐，第二盖板412和第二挡板413接触保护其内部设置的第二弹性元件411不发生塑性变形，此时第二弹性组件41形成单面隔震，极大的降低了第二弹性元件411的承载力要求，提高了稳定性。

基于上述实施例，作为一个优选的实施例，如图4或图5所示，该内嵌式弹性隔震装置还包括：耗能装置8。耗能装置8内嵌于第一中空结构和所述第二中空结构中，用于内嵌式弹性隔震装置处在震动状态时，提供阻尼力。其中，在第一中空结构中的耗能装置8的两端分别与第一盖板312和第一挡板313相连，且环绕于第一弹性元件 311中。在第二中空结构中的耗能装置8的两端分别与第二盖板412 和第二挡板413相连，且环绕于第二弹性元件411中。耗能装置8由呈灯笼状的金属橡胶丝组成。当耗能装置8受拉时，金属橡胶丝发生变形产生摩擦消耗动能，进而实现减震效果。本实施例利用金属橡胶丝结构紧凑重量轻的特点，在隔震层有限的空间内，实现了隔震、减震的一体化构造，极大的增加了内嵌式弹性隔震装置的功能性、安全性以及适用性。

此外，本发明还提供一种内嵌式弹性隔震系统，该内嵌式弹性隔震系统包括本发明以上任一所述的内嵌式弹性隔震装置、待隔震结构 1和基础结构2。内嵌式弹性隔震装置固定在待隔震结构1和基础结构2之间。由于采用了上述内嵌式弹性隔震装置，有效的降低了隔震层高度和对承载力的要求，大幅提高了隔震的稳定性。其中，内嵌式弹性隔震装置、待隔震结构1和基础结构2可参照上述图1-图5相关的文字描述，在此不再赘述。

继续参阅图1-5，本发明还提供了一种内嵌式弹性隔震装置的使用方法，该方法包括如下步骤：

S1：确定待隔震结构1和基础结构2，在待隔震结构1底部开设与第一弹性组件31相配合的凹槽，在基础结构2顶部开设与第二弹性组件41相配合的凹槽。

S2：将内嵌式弹性隔震装置固定在待隔震结构1和基础结构2之间。

S3：调节内嵌式弹性隔震装置，使内嵌式弹性隔震装置未受到震动时，上连接板3与待隔震结构1抵接，第一弹性组件31压缩并收容于待隔震结构1的凹槽内，下连接板4与基础结构2抵接，第二弹性组件41压缩并收容于基础结构2的凹槽内。

具体地，震动前，先确定待隔震结构1和基础结构2，在待隔震结构1底部开设与第一弹性组件31相配合的凹槽，在基础结构2顶部开设与第二弹性组件41相配合的凹槽。将内嵌式弹性隔震装置固定在待隔震结构1和基础结构2之间。调节内嵌式弹性隔震装置，使上连接板3与待隔震结构1抵接，将第一弹性组件31压缩并收容于待隔震结构1的凹槽内。使下连接板4与基础结构2抵接，将第二弹性组件41压缩并收容于基础结构2的凹槽内，即完成内嵌式弹性隔震装置的震前设置。发生震动时，当待隔震结构1开始向下运动时，如图6所示，第一弹性组件31产生位移，第一弹性组件31被拉伸，第一弹性组件31压缩量逐渐减小，待隔震结构1向下的加速度根据第一弹簧组件31对外的压力逐渐降低，此时，第一弹性组件31起到隔震作用。与此同时，待隔震结构1向下运动过程中，收容了第二弹性组件41的凹槽21限制了第二弹性组件41的压缩量，第二弹性组件41被限制了最大位移，第二弹性组件41对外施力相同，故并不会起到隔震作用。发生震动时，当待隔震结构1向上运动时，如图7所示，第二弹性组件41产生位移，第二弹性组件41被拉伸，第二弹性组件41压缩量逐渐减小，待隔震结构1向上的加速度根据第二弹簧组件41对外的压力逐渐降低，此时，第二弹性组件41起到隔震作用。与此同时，待隔震结构1向上运动过程中，收容了第一弹性组件31 的凹槽11限制了第一弹性组件31的压缩量，第一弹性组件31被限制了最大位移，第一弹性组件31对外施力相同，故并不会起到隔震作用。通过第一弹性组件31和第二弹性组件41的共同作用，即实现了向下或向上过程中的隔震。

本实施例将传统竖向隔震装置划分为两部分与水平隔震装置上下两面相连并内嵌于上下结构中，以满足隔震结构竖向上下运动基本规律，形成双边隔震，实现了三维隔震，且有效的降低了隔震层高度和对承载力的要求，大幅提高了隔震的稳定性。

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各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种内嵌式弹性隔震装置，其特征在于，所述内嵌式弹性隔震装置用于承载底部设有凹槽的待隔震结构，并固定在顶部设有凹槽的基础结构上；

所述内嵌式弹性隔震装置包括：

上连接板，下连接板和水平隔震装置；所述上连接板通过所述水平隔震装置与所述下连接板连接，所述上连接板连接有与所述待隔震结构的凹槽相配合的第一弹性组件；所述下连接板连接有与所述基础结构的凹槽相配合的第二弹性组件；

所述内嵌式弹性隔震装置未受到震动时，所述上连接板与所述待隔震结构抵接，所述第一弹性组件压缩并收容于所述待隔震结构的凹槽内，所述下连接板与所述基础结构抵接，所述第二弹性组件压缩并收容于所述基础结构的凹槽内。

2.根据权利要求1所述的内嵌式弹性隔震装置，其特征在于，所述第一弹性组件沿所述水平隔震装置的中轴线对称设置，所述第二弹性组件沿所述水平隔震装置的中轴线对称设置。

3.根据权利要求2所述的内嵌式弹性隔震装置，其特征在于，所述第一弹性组件呈环状固定在所述上连接板上；所述第二弹性组件呈环状固定在所述下连接板上。

4.根据权利要求1所述的内嵌式弹性隔震装置，其特征在于，所述第一弹性组件分别与所述上连接板和所述待隔震结构连接；所述第二弹性组件分别与所述下连接板和所述基础结构连接。

5.根据权利要求1所述的内嵌式弹性隔震装置，其特征在于，所述上连接板设有用于卡接所述待隔震结构的第一卡扣；所述下连接板设有用于卡接所述基础结构的第二卡扣。

6.根据权利要求1所述的内嵌式弹性隔震装置，其特征在于，所述第一弹性组件包括：多个第一弹性元件、第一盖板和第一挡板；所述第一挡板与所述上连接板连接，所述第一盖板和所述第一挡板相互嵌套配合，以形成装载多个所述第一弹性元件的第一中空结构，所述第一中空结构内接于所述待隔震结构的凹槽内；每个所述第一弹性元件的两端与所述第一盖板和所述第一挡板连接；

所述第二弹性组件包括：多个第二弹性元件、第二盖板和第二挡板；所述第二挡板与所述下连接板连接，所述第二盖板和所述第二挡板相互嵌套配合，以形成装载多个所述第二弹性元件的第二中空结构，所述第二中空结构内接于所述基础结构的凹槽；每个所述第二弹性元件的两端与所述第二盖板和所述第二挡板连接。

7.根据权利要求6所述的内嵌式弹性隔震装置，其特征在于，所述内嵌式弹性隔震装置还包括：耗能装置；所述耗能装置内嵌于所述第一中空结构和所述第二中空结构中，用于在所述内嵌式弹性隔震装置处在震动状态时，提供阻尼力。

8.根据权利要求7所述的内嵌式弹性隔震装置，其特征在于，所述耗能装置由呈灯笼状的金属橡胶丝组成。

9.一种内嵌式弹性隔震系统，其特征在于，包括：如权利要求1-8任一项所述的内嵌式弹性隔震装置、待隔震结构和基础结构；所述内嵌式弹性隔震装置固定在所述待隔震结构和所述基础结构之间。

10.一种如权利要求1-8任一项所述的内嵌式弹性隔震装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

确定所述待隔震结构和所述基础结构，在所述待隔震结构底部开设与所述第一弹性组件相配合的凹槽，在所述基础结构顶部开设与所述第二弹性组件相配合的凹槽；

将所述内嵌式弹性隔震装置固定在所述待隔震结构和所述基础结构之间；

调节所述内嵌式弹性隔震装置，使所述内嵌式弹性隔震装置未受到震动时，所述上连接板与所述待隔震结构抵接，所述第一弹性组件压缩并收容于所述待隔震结构的凹槽内，所述下连接板与所述基础结构抵接，所述第二弹性组件压缩并收容于所述基础结构的凹槽内。