CN109090929A - 复合型隔震装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合型隔震装置，包括：由下至上依次设置的底板、X方向隔震层以及顶部基座。本发明提供一种复合型隔震装置，以在水平方向增强其承载物体的抗侧刚度，而且能够缓冲承载物体的周期自振。

Description

复合型隔震装置

技术领域

本发明涉及一种复合型隔震装置。

背景技术

文物是宝贵的历史文化遗产，是一个国家和民族文明程度的有效载体，代表着这个国家的历史和底蕴，显示着这个民族的渊源和风采，对两个文明的建设有着十分重要的意义和作用。因此，文物展柜在地震作用下的响应将直接关系到文物的受损程度。通常情况下，博物馆文物展柜是由钢制作而成，且浮放于地表面，其具有长宽比较大、高宽比较大、自重较大、自振频率高等特点，在地震作用下，文物展柜通常出现整体倾覆、相对地面滑移、震动频率高、结构性扭转破坏等破坏形式。因此，文物展柜隔震将十分有必要。

根据大量文献显示，现阶段大多数科研工作重心主要在于文物的隔震，而对于文物展柜的隔震研究相对较少。主要几种的隔震装置包括：滚轴式隔震装置、滚轮式隔震装置、滚珠式隔震装置、导轨式隔震装置等，但运用于展柜隔震存在如下几个问题：

(1)文物展柜需要定期检查和文物装卸，因此隔震装置在装卸时需较强的抗侧刚度，而以上几种装置抗侧刚度较小，无法达到隔震要求。

(2)文物展柜自身自重较大，长期作用于装置上将使装置产生徐变和老化，影响装置的物理参数，隔震性能降低，无法满足隔震要求。

(3)展柜自重较大，地震作用下惯性力较大，水平抗侧刚度较低，水平位移不易控制，易出现位移过大甚至整体倾覆现象，无法满足隔震要求。

(4)普通文物隔震装置阻尼较小，耗能能力弱，加速度传导比较大，易出现展柜结构性破坏，无法满足隔震要求。

(5)传统隔震装置无法同时兼具良好水平抗侧刚度和缓冲周期自振两项要求，无法达到隔震要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种复合型隔震装置，以在水平方向增强其承载物体的抗侧刚度，而且能够缓冲承载物体的周期自振。

本发明提供一种复合型隔震装置，包括：由下至上依次设置的底板、X方向隔震层以及顶部基座；

其中，X方向隔震层包括：

X方向运动平台，包括第一平面、第一凹陷部、第一X方向弧形轨道和第二X方向弧形轨道，第一凹陷部从第一平面向里凹进，第一X方向弧形轨道和第二X方向弧形轨道分别设置在第一凹陷部的相对的两侧面上，并且第一X方向弧形轨道和第二X方向弧形轨道的凹陷方向相反；

摆动控制结构，包括X方向复合导轨、第一X方向复合滑块、第二X方向复合滑块、X方向复合弹簧、第一X方向复合滚轮和第二X方向复合滚轮，X方向复合导轨与底板固定连接，第一X方向复合滑块和第二X方向复合滑块滑动设置在X方向复合导轨上，X方向复合弹簧的两端分别连接至第一X方向复合滑块和第二X方向复合滑块，第一X方向复合滚轮的滚动轴设置在第一X方向复合滑块上并且其滚动面与第一X方向弧形轨道滚动接触，第二X方向复合滚轮的滚动轴设置在第二X方向复合滑块上并且其滚动面与第二X方向弧形轨道滚动接触；

滑动控制结构，包括X方向直线导轨、X方向直线滑块和X方向阻尼弹簧，X方向直线导轨与底板固定连接并且与X方向复合导轨垂直设置，X方向直线滑块滑动设置在X方向直线导轨上，X方向阻尼弹簧的两端分别连接至X方向直线导轨和X方向直线滑块，X方向直线滑块固定在第一平面上；

其中，顶部基座固定连接在X方向运动平台上。

根据本发明的实施例，滑动控制结构包括两根X方向直线导轨，两根X方向直线导轨相互平行地位于摆动控制结构的两侧，每根X方向直线导轨的两端各固定设置一个X方向缓冲装置，并且每根X方向直线导轨上设置两个X方向直线滑块，每个X方向直线滑块与对应的X方向缓冲装置由一个X方向阻尼弹簧连接。

根据本发明的实施例，摆动控制结构还包括滑杆，滑杆的两端滑动连接至第一X方向复合滑块和第二X方向复合滑块，X方向复合弹簧套设在滑杆上。

根据本发明的实施例，顶部基座包括由下至上依次固定设置的顶板和角钢框架，顶板具有与第一凹陷部的形状和大小相同的第三凹陷部。

根据本发明的实施例，角钢框架具有开口朝上的容纳腔，容纳腔用于承载文物展柜。

根据本发明的实施例，角钢框架上设置有固定连接件，底板上设置有供固定连接件穿入的通孔。

根据本发明的实施例，还包括Y方向隔震层，Y方向隔震层设置X方向隔震层和顶部基座之间，Y方向隔震层的结构与X方向隔震层的结构相同，并且Y方向隔震层的Y方向直线导轨与X方向直线导轨相互垂直。

根据本发明的实施例，Y方向隔震层的Y方向直线导轨和Y方向复合导轨与X方向运动平台固定连接，Y方向隔震层的Y方向导轨滑块与顶部基座固定连接。

本发明的有益效果在于：

本发明的复合型隔震装置通过X方向隔震层的X方向运动平台和摆动控制结构配合，基于摩擦摆原理的水平摆，由弹簧提供水平恢复力，利用摩擦力消耗地震能量，缓冲复合型隔震装置上的承载物体的周期自振；通过X方向隔震层的滑动控制结构提供水平恢复力和阻尼力，能有效的消耗地震能量，减小加速度作用于上部结构带来的影响，在水平方向增强复合型隔震装置上的承载物体的抗侧刚度；一个内部摆动控制结构和一个外部滑动控制结构两个控制部分，可提供较强的水平恢复力，控制位移量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的复合型隔震装置在应用场景的侧视示意图。

图2为本发明的复合型隔震装置的X方向隔震层的一面的示意图。

图3为本发明的复合型隔震装置的X方向隔震层的另一面的示意图。

图4为本发明的复合型隔震装置在应用场景的局部放大侧视示意图。

图5为本发明的复合型隔震装置的顶板的俯视示意图。

图6为本发明的复合型隔震装置的角钢框架的俯视示意图。

图7为本发明的复合型隔震装置的底板的俯视示意图。

图8为本发明的复合型隔震装置的Y方向隔震层的一面的示意图。

图9为本发明的复合型隔震装置的Y方向隔震层的另一面的示意图。

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。

参照图1至图3，在一个实施例中，本发明提供一种复合型隔震装置，包括：由下至上依次设置的底板10、X方向隔震层20以及顶部基座40；其中，X方向隔震层20包括X方向运动平台21、摆动控制结构22、滑动控制结构23。

X方向运动平台21，包括第一平面211、第一凹陷部212、第一X方向弧形轨道213和第二X方向弧形轨道214，第一凹陷部212从第一平面211向里凹进，第一X方向弧形轨道213和第二X方向弧形轨道214分别设置在第一凹陷部121的相对的两侧面上，并且第一X方向弧形轨道213和第二X方向弧形轨道214的凹陷方向相反。

摆动控制结构22，包括X方向复合导轨221、第一X方向复合滑块222、第二X方向复合滑块223、X方向复合弹簧224、第一X方向复合滚轮225和第二X方向复合滚轮226，X方向复合导轨221与底板10固定连接，第一X方向复合滑块222和第二X方向复合滑块223滑动设置在X方向复合导轨221上，X方向复合弹簧224的两端分别连接至第一X方向复合滑块222和第二X方向复合滑块223，第一X方向复合滚轮225的滚动轴2251设置在第一X方向复合滑块222上并且其滚动面2252与第一X方向弧形轨道213滚动接触，第二X方向复合滚轮226的滚动轴2261设置在第二X方向复合滑块223上并且其滚动面2262与第二X方向弧形轨道214滚动接触。

滑动控制结构23，包括X方向直线导轨231、X方向直线滑块231和X方向阻尼弹簧233，X方向直线导轨231与底板10固定连接并且与X方向复合导轨221垂直设置，X方向直线滑块232滑动设置在X方向直线导轨231上，X方向阻尼弹簧233的两端分别连接至X方向直线导轨231和X方向直线滑块232，X方向直线滑块232固定在第一平面211上。

其中，顶部基座40固定连接在X方向运动平台21上。本发明的实施例中涉及到的固定连接优选为螺栓锚固连接，但应当理解，可以为其他合适的固定方式。

本发明的复合型隔震装置通过X方向隔震层20的X方向运动平台21和摆动控制结构22配合，基于摩擦摆原理的水平摆，由弹簧提供水平恢复力，利用摩擦力消耗地震能量，缓冲复合型隔震装置上的承载物体的周期自振；通过X方向隔震层的滑动控制结构23提供水平恢复力和阻尼力，能有效的消耗地震能量，减小加速度作用于上部结构带来的影响，在水平方向增强复合型隔震装置上的承载物体的抗侧刚度；一个内部摆动控制结构和一个外部滑动控制结构两个控制部分，可提供较强的水平恢复力，控制位移量。

参照图2和图3，在一个实施例中，滑动控制结构23包括两根X方向直线导轨231，两根X方向直线导轨231相互平行地位于摆动控制结构22的两侧，每根X方向直线导轨231的两端各固定设置一个X方向缓冲装置234，并且每根X方向直线导轨231上设置两个X方向直线滑块232，每个X方向直线滑块232与对应的X方向缓冲装置234由一个X方向阻尼弹簧233连接。

继续参照图2和图3，在一个实施例中，摆动控制结构22还包括滑杆227，滑杆227的两端滑动连接至第一X方向复合滑块222和第二X方向复合滑块223，X方向复合弹簧224套设在滑杆227上。

如图2所示，在一个可选的实施例，第一X方向复合滑块222和第二X方向复合滑块223各自可以有多个子复合滑块，例如三个。三个子复合滑块通过X方向复合挡板24相互连接，X方向复合挡板24外侧通过螺栓锚固方式设置第一X方向复合滚轮225、第二X方向复合滚轮226，使第一X方向复合滚轮225可在第一X方向弧形轨道213上滚动、第二X方向复合滚轮226可在第二X方向弧形轨道214上滑动，X方向复合挡板24内侧打孔设置滑杆227，滑杆227上设置X方向复合弹簧224。

参照图4至图6，在一个实施例中，顶部基座40包括由下至上依次固定设置的顶板41和角钢框架42，顶板41具有与第一凹陷部212的形状和大小相同的第三凹陷部411。角钢框架42具有开口朝上的容纳腔421，容纳腔421用于承载文物展柜50。文物展柜50与装置通过热轧框架等边角钢连接，使装置具有良好的整体性，同时，上部文物展柜与角钢框架42通过螺栓固接，将进一步增加文物展柜50的抗扭刚度，减小受损可能性。

参照图4，在一个实施例中，角钢框架42上设置有固定连接件60，底板10上设置有供固定连接件60穿入的通孔11。在文物装卸时固定连接件60将整个隔震装置锁死，即不发生相对移动，可提供水平抗侧刚度，文物装卸完毕后解开固定连接件60，恢复隔震所需隔震条件。固定连接件60可以为标准滑销，设置在角钢框架42的外侧四面。

参照图7，在一个实施例中，底板10采用矩形式钢板，钢板内部有矩形中空11，底板10实际为矩形钢板框架，底板10四周打孔，通过螺栓锚固形式使底板10与地面连接，底板中部两侧分别设置X方向直线导轨螺栓孔12和X方向复合导轨螺栓孔13，用于将X方向直线导轨231和X方向复合导轨221螺栓锚固连接。

参照图4、图8和图9，在另一个实施例中，还包括Y方向隔震层30，Y方向隔震层30设置X方向隔震层20和顶部基座40之间，Y方向隔震层30的结构与X方向隔震层20的结构相同，并且Y方向隔震层30的Y方向直线导轨331与X方向直线导轨231相互垂直。Y方向隔震层的Y方向直线导轨331和Y方向复合导轨321与X方向运动平台21固定连接，Y方向隔震层的Y方向导轨滑块332与顶部基座40固定连接。在该实施例中，Y方向隔震层30增强抗侧刚度的方向正好与X方向隔震层20增强抗侧刚度的方向垂直，因此，该实施例的复合型隔震装置可以在任何水平方向增强复合型隔震装置上的承载物体的抗侧刚度。

Y方向隔震层30的结构具体如下：

Y方向隔震层30包括Y方向运动平台31、摆动控制结构32、滑动控制结构33。

Y方向运动平台31，包括第一平面311、第一凹陷部312、第一Y方向弧形轨道313和第二Y方向弧形轨道314，第一凹陷部312从第一平面311向里凹进，第一Y方向弧形轨道313和第二Y方向弧形轨道314分别设置在第一凹陷部321的相对的两侧面上，并且第一Y方向弧形轨道313和第二Y方向弧形轨道314的凹陷方向相反。

摆动控制结构32，包括Y方向复合导轨321、第一Y方向复合滑块322、第二Y方向复合滑块323、Y方向复合弹簧324、第一Y方向复合滚轮325和第二Y方向复合滚轮326，Y方向复合导轨321与X方向运动平台21固定连接，第一Y方向复合滑块322和第二Y方向复合滑块323滑动设置在Y方向复合导轨321上，Y方向复合弹簧324的两端分别连接至第一Y方向复合滑块322和第二Y方向复合滑块323，第一Y方向复合滚轮325的滚动轴3251设置在第一Y方向复合滑块322上并且其滚动面3252与第一Y方向弧形轨道313滚动接触，第二Y方向复合滚轮326的滚动轴3261设置在第二Y方向复合滑块323上并且其滚动面3262与第二Y方向弧形轨道314滚动接触。

滑动控制结构33，包括Y方向直线导轨331、Y方向直线滑块331和Y方向阻尼弹簧333，Y方向直线导轨331与X方向运动平台21固定连接并且与Y方向复合导轨321垂直设置，Y方向直线滑块332滑动设置在Y方向直线导轨331上，Y方向阻尼弹簧333的两端分别连接至Y方向直线导轨331和Y方向直线滑块332，Y方向直线滑块332固定在第一平面311上。

其中，顶部基座40固定连接在Y方向运动平台31上。

参照图8和图9，在一个实施例中，滑动控制结构33包括两根Y方向直线导轨331，两根Y方向直线导轨331相互平行地位于摆动控制结构32的两侧，每根Y方向直线导轨331的两端各固定设置一个Y方向缓冲装置334，并且每根Y方向直线导轨331上设置两个Y方向直线滑块332，每个Y方向直线滑块332与对应的Y方向缓冲装置334由一个Y方向阻尼弹簧333连接。

继续参照图8和图9，在一个实施例中，摆动控制结构32还包括滑杆327，滑杆327的两端滑动连接至第一Y方向复合滑块322和第二Y方向复合滑块323，Y方向复合弹簧324套设在滑杆327上。

如图8所示，在一个可选的实施例，第一Y方向复合滑块322和第二Y方向复合滑块323各自可以有多个子复合滑块，例如三个。三个子复合滑块通过Y方向复合挡板34相互连接，Y方向复合挡板34外侧通过螺栓锚固方式设置第一Y方向复合滚轮325、第二Y方向复合滚轮326，使第一Y方向复合滚轮325可在第一Y方向弧形轨道313上滚动、第二Y方向复合滚轮326可在第二Y方向弧形轨道314上滑动，Y方向复合挡板34内侧打孔设置滑杆327，滑杆327上设置Y方向复合弹簧324。

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 (8)

1.一种复合型隔震装置，其特征在于，包括：由下至上依次设置的底板、X方向隔震层以及顶部基座；

其中，所述X方向隔震层包括：

X方向运动平台，包括第一平面、第一凹陷部、第一X方向弧形轨道和第二X方向弧形轨道，所述第一凹陷部从所述第一平面向里凹进，所述第一X方向弧形轨道和所述第二X方向弧形轨道分别设置在所述第一凹陷部的相对的两侧面上，并且所述第一X方向弧形轨道和所述第二X方向弧形轨道的凹陷方向相反；

摆动控制结构，包括X方向复合导轨、第一X方向复合滑块、第二X方向复合滑块、X方向复合弹簧、第一X方向复合滚轮和第二X方向复合滚轮，所述X方向复合导轨与所述底板固定连接，所述第一X方向复合滑块和所述第二X方向复合滑块滑动设置在所述X方向复合导轨上，所述X方向复合弹簧的两端分别连接至所述第一X方向复合滑块和所述第二X方向复合滑块，所述第一X方向复合滚轮的滚动轴设置在所述第一X方向复合滑块上并且其滚动面与所述第一X方向弧形轨道滚动接触，所述第二X方向复合滚轮的滚动轴设置在所述第二X方向复合滑块上并且其滚动面与所述第二X方向弧形轨道滚动接触；

滑动控制结构，包括X方向直线导轨、X方向直线滑块和X方向阻尼弹簧，所述X方向直线导轨与所述底板固定连接并且与所述X方向复合导轨垂直设置，所述X方向直线滑块滑动设置在所述X方向直线导轨上，所述X方向阻尼弹簧的两端分别连接至所述X方向直线导轨和所述X方向直线滑块，所述X方向直线滑块固定在所述第一平面上；

其中，所述顶部基座固定连接在所述X方向运动平台上。

2.根据权利要求1所述的复合型隔震装置，其特征在于，所述滑动控制结构包括两根所述X方向直线导轨，所述两根X方向直线导轨相互平行地位于所述摆动控制结构的两侧，每根X方向直线导轨的两端各固定设置一个X方向缓冲装置，并且每根X方向直线导轨上设置两个所述X方向直线滑块，每个所述X方向直线滑块与对应的所述X方向缓冲装置由一个所述X方向阻尼弹簧连接。

3.根据权利要求1所述的复合型隔震装置，其特征在于，所述摆动控制结构还包括滑杆，所述滑杆的两端滑动连接至所述第一X方向复合滑块和所述第二X方向复合滑块，所述X方向复合弹簧套设在所述滑杆上。

4.根据权利要求1所述的复合型隔震装置，其特征在于，所述顶部基座包括由下至上依次固定设置的顶板和角钢框架，所述顶板具有与所述第一凹陷部的形状和大小相同的第三凹陷部。

5.根据权利要求4所述的复合型隔震装置，其特征在于，所述角钢框架具有开口朝上的容纳腔，所述容纳腔用于承载文物展柜。

6.根据权利要求4所述的复合型隔震装置，其特征在于，所述角钢框架上设置有固定连接件，所述底板上设置有供所述固定连接件穿入的通孔。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的复合型隔震装置，其特征在于，还包括Y方向隔震层，所述Y方向隔震层设置所述X方向隔震层和所述顶部基座之间，所述Y方向隔震层的结构与所述X方向隔震层的结构相同，并且所述Y方向隔震层的Y方向直线导轨与所述X方向直线导轨相互垂直。

8.根据权利要求7所述的复合型隔震装置，其特征在于，所述Y方向隔震层的所述Y方向直线导轨和Y方向复合导轨与所述X方向运动平台固定连接，所述Y方向隔震层的Y方向导轨滑块与所述顶部基座固定连接。