CN110593416A - 三维耗能隔震支座 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三维耗能隔震支座,包括:基板、顶板、U型条、滑动件、箱型构件、支撑轴、碟型弹簧和U型架;基板和顶板上下平行对应布置;U型条的两端分别与基板和顶板的边沿固定连接,且多个U型条均匀分布;滑动件滑动贴合在基板顶面,并限位在水平面内滑动;箱型构件固定在滑动件的顶面;支撑轴一端固定在箱型构件顶面,另一端穿过顶板;碟型弹簧套设在支撑轴上;U型架倒扣固定在顶板的顶面上。本发明具有隔震耗能效果好、施工便捷、取材简单等优点,不仅在水平任意方向隔离地震力作用,在竖向地震作用下,隔震性能好并且具有一定自复位能力,能有效解决现阶段工程隔震设计中很少考虑竖向地震波的问题,具有很强的实用性。

Description

三维耗能隔震支座
技术领域
本发明涉及消能减震技术领域,更具体的说是涉及一种三维耗能隔震支座。
背景技术
目前,地震波对建筑结构的影响类似于在结构底部施加一个力的作用,这个作用在建筑结构的基础的“力”比较复杂且不稳定。根据地震波对建筑的作用特点,对建筑结构的影响主要有水平地震分量、竖向地震分量以及三个转动地震分量,但是在大多数建筑结构的隔震设计中,往往没有考虑到竖向地震波对建筑结构的影响。
虽然随着科技的日益发展,为了进一步提高人们的安全保障性能,消能减震技术也在日益成熟。越来越多的消能减震构件应运而生,而且,越来越多的消能减震理念也不断地出现在人们的视野。但是,竖向隔震支座的研究仍然主要集中在传统的碟形弹簧上,研究的空间和范围都较小,在实际工程上的应用就更少了。
因此,如何提供一种多方向高耗能、且隔震效果显著的消能减震构件,是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种三维耗能隔震支座,具有多方向高耗能、且隔震效果显著的消能减震结构,能够有效分解地震时的水平地震分量、竖向地震分量以及三个转动地震分量,使用效果强。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种三维耗能隔震支座,包括:基板、顶板、U型条、滑动件、箱型构件、支撑轴、碟型弹簧和U型架;
所述基板和所述顶板上下平行对应布置,所述基板的顶面具有多个卡脚;
所述U型条的两端分别与所述基板和所述顶板的边沿固定连接,且多个所述U型条均匀分布在所述基板和所述顶板的边沿外侧;
所述滑动件滑动贴合在所述基板顶面,且所述滑动件的顶面与所述卡脚卡接,并限位在多个所述卡脚形成的圆形水平面内滑动;
所述箱型构件固定在所述滑动件的顶面;
所述支撑轴一端固定在所述箱型构件顶面,另一端穿过所述顶板;
所述碟型弹簧套设在所述支撑轴上,且分为两组分别位于所述箱型构件和所述顶板之间、以及所述顶板和所述支撑轴的顶端之间;
所述U型架倒扣固定在所述顶板的顶面上。
通过上述技术方案,本发明所提供的三维耗能隔震支座具有隔震耗能效果好、施工便捷、取材简单等优点,由于主材均为钢材,耐久性好、制作简单方便、造价低廉;不仅在水平任意方向隔离地震力作用,在竖向地震作用下,隔震性能好并且具有一定自复位能力,能有效解决现阶段工程隔震设计中很少考虑竖向地震波的问题,具有很强的实用性,能够广泛应用于楼房建筑上,也可应用于桥梁结构。
而且,可按当地设防烈度和建筑结构类别,选取合适的结构形式和支座制作钢板厚度。在竖向地震作用下,U型条和滑动件共同作用,基板和顶板发生相对滑移,带动U型条和碟型弹簧共同发生变形耗能,大大增加了结构承载能力和耗能能力,且在地震强度衰减时,由于初始刚度作用使支座有自复位能力;当受到水平地震作用,不管水平地震力是何方向,环绕布置的U型条都可以按各自的变形方式共同工作,整体耗能能力很好;同时滑动件刚接于顶板;能够随着顶板发生水平方向滑移,不会影响水平方向变形耗能。
优选的,在上述一种三维耗能隔震支座中,所述滑动件包括滑动盘和钢珠;所述滑动盘为边缘向下突出的圆形扣盘,且顶面与所述卡脚卡接;所述钢珠全部卡扣在所述滑动盘底部,且与所述基板的顶面滚动接触。在水平地震作用下,基板和顶板发生水平方向相对滑移,带动U型条发生变形耗能,滑动盘能够在钢珠的滚动作用下在水平方向滑动;在竖向地震作用下,基板和顶板发生竖直方向相对位移,带动U型条和碟形弹簧共同发生变形耗能,能够大大增加结构承载能力和耗能能力。
优选的,在上述一种三维耗能隔震支座中,所述滑动盘为圆形盘,且所述滑动盘的边沿与所述卡脚在水平方向上存在间隙。能够为滑动盘的水平方向滑动预留出足够的空间,且保证滑动盘向四周的运动距离相同,结构稳定性更强。
优选的,在上述一种三维耗能隔震支座中,所述箱型构件的外侧壁与所述滑动盘的顶面之间环形均匀固定有多个加劲肋。进一步提高箱型构件和滑动盘之间连接的结构稳定性。
优选的,在上述一种三维耗能隔震支座中,所述基板和所述顶板均为正多边形盘体。便于顶板和基板之间U型条的连接,并提高整体结构的稳定性。
优选的,在上述一种三维耗能隔震支座中,当所述基板和所述顶板均为正六边形盘体时,所述U型条在顶板和基板的每条边上均匀分布,且结构稳定性更强。
优选的,在上述一种三维耗能隔震支座中,所述基板的底面和所述U型架的顶面均固定有多根锚筋。便于本发明提供的三维耗能隔震支座的固定和连接。
优选的,在上述一种三维耗能隔震支座中,所述U型架的侧面与所述顶板的顶面之间均匀固定有多块加劲肋。进一步提高U型架和顶板之间连接的结构稳定性。
优选的,在上述一种三维耗能隔震支座中,所述U型条通过焊接或螺栓连接的方式分别与所述基板和所述顶板固定连接。既能够提高连接的结构稳定性,而且如果采用螺栓连接,又便于在不同使用情况下的拆卸更换。
优选的,在上述一种三维耗能隔震支座中,所述支撑轴穿过所述顶板,所述顶板可在竖向产生相对位移,消能减震效果更显著。
经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明公开提供了一种三维耗能隔震支座,具有以下有益效果:
1、本发明所提供的三维耗能隔震支座具有隔震耗能效果好、施工便捷、取材简单等优点,由于主材均为钢材,耐久性好、制作简单方便、造价低廉;不仅在水平任意方向隔离地震力作用,在竖向地震作用下,隔震性能好并且具有一定自复位能力,能有效解决现阶段工程隔震设计中很少考虑竖向地震波的问题,具有很强的实用性,能够广泛应用于楼房建筑上,也可应用于桥梁结构。
2、本发明可按当地设防烈度和建筑结构类别,选取合适的结构形式和支座制作钢板厚度。在竖向地震作用下,基板和顶板竖直方向发生相对滑移,带动U型条和碟型弹簧共同发生变形耗能,大大增加了结构承载能力和耗能能力,且在地震强度衰减时,由于初始刚度作用使支座有自复位能力;当受到水平地震作用,不管水平地震力是何方向,环绕布置的U型条都可以按各自的变形方式共同工作,整体耗能能力很好;同时能够随着顶板发生水平方向滑移,不会影响水平方向变形耗能。
3、本发明采用滑动盘和钢珠组成的滑动件,滑动盘能够在钢珠的滚动作用下在水平方向滑动,进而带动顶板运动,U型条和滑动盘共同作用,基板和顶板发生相对滑移,带动U型条和碟型弹簧共同发生变形耗能,在竖向地震作用下,能够大大增加结构承载能力和耗能能力。
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,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的主剖视结构示意图;
图2附图为本发明提供的左剖视结构示意图;
图3附图为本发明提供的俯剖视结构示意图。
其中:
1-基板;
11-卡脚;
2-顶板;
3-U型条;
4-滑动件;
41-滑动盘;
42-钢珠;
5-箱型构件;
51-加劲肋;
6-支撑轴;
7-碟型弹簧;
8-U型架;
9-锚筋。
具体实施方式
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,所描述的实施例仅仅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。
参见附图1至附图3,本发明实施例公开了一种三维耗能隔震支座,包括:基板1、顶板2、U型条3、滑动件4、箱型构件5、支撑轴6、碟型弹簧7和 U型架8;
基板1和顶板2上下平行对应布置,基板1的顶面具有多个卡脚11;
U型条3的两端分别与基板1和顶板2的边沿固定连接,且多个U型条3 均匀分布在基板1和顶板2的边沿外侧;
滑动件4滑动贴合在基板1顶面,且滑动件4的顶面与卡脚11卡接,并限位在多个卡脚11形成的圆形水平面内滑动;
箱型构件5固定在滑动件4的顶面;
支撑轴6一端固定在箱型构件5顶面,另一端穿过顶板2;
碟型弹簧7套设在支撑轴6上,且分为两组分别位于箱型构件5和顶板2 之间、以及顶板2和支撑轴6的顶端之间;
U型架8倒扣固定在顶板2的顶面上。
为了进一步优化上述技术方案,滑动件4包括滑动盘41和钢珠42;滑动盘41为边缘向下突出的圆形扣盘,且顶面与卡脚11卡接;钢珠42全部卡扣在滑动盘41底部,且与基板1的顶面滚动接触。
为了进一步优化上述技术方案,滑动盘41为圆形盘,且滑动盘41的边沿向下突出,将钢珠42卡扣在圆盘内部;滑动盘41与卡脚11在水平方向上存在间隙。
为了进一步优化上述技术方案,箱型构件5的外侧壁与滑动盘41的顶面之间环形均匀固定有多个加劲肋51。
为了进一步优化上述技术方案,基板1和顶板2均为正多边形盘体。
为了进一步优化上述技术方案,当基板1和顶板2均为正六边形盘体时,所述U型条在顶板和基板的每条边上均匀分布。
为了进一步优化上述技术方案,基板1的底面和U型架8的顶面均固定有多根锚筋9。
为了进一步优化上述技术方案,U型架8的侧面与顶板2的顶面之间均匀固定有多块加劲肋。
为了进一步优化上述技术方案,U型条3通过焊接或螺栓连接的方式分别与基板1和顶板2固定连接。
需要进一步说明的是,滑动盘41和箱型构件5之间焊接固定;支撑轴6 与箱型构件5之间焊接固定;顶板2与U型架8之间焊接固定。
本发明的工作原理为:
本发明可按当地设防烈度和建筑结构类别,选取合适的结构形式和支座制作钢板厚度。
在竖向地震作用下,U型条3和滑动件4共同作用:基板1和顶板2竖直方向发生相对滑移,带动U型条3和碟型弹簧7共同发生变形耗能,大大增加了结构承载能力和耗能能力,且在地震强度衰减时,由于初始刚度作用使支座有自复位能力。
当受到水平地震作用,不管水平地震力是何方向,环绕布置的U型条3 都可以按各自的变形方式共同工作,整体耗能能力很好;同时钢珠42能在在基板1上滚动,所以滑动盘41能在水平面内移动,能够随着顶板2发生水平方向滑移,不会影响水平方向变形耗能。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种三维耗能隔震支座,其特征在于,包括:基板(1)、顶板(2)、U型条(3)、滑动件(4)、箱型构件(5)、支撑轴(6)、碟型弹簧(7)和U型架(8);
所述基板(1)和所述顶板(2)上下平行对应布置,所述基板(1)的顶面具有多个卡脚(11);
所述U型条(3)的两端分别与所述基板(1)和所述顶板(2)的边沿固定连接,且多个所述U型条(3)均匀分布在所述基板(1)和所述顶板(2)的边沿外侧;
所述滑动件(4)滑动贴合在所述基板(1)顶面,且所述滑动件(4)的顶面与所述卡脚(11)卡接,并限位在多个所述卡脚(11)形成的圆形水平面内滑动;
所述箱型构件(5)固定在所述滑动件(4)的顶面;
所述支撑轴(6)一端固定在所述箱型构件(5)顶面,另一端穿过所述顶板(2);
所述碟型弹簧(7)套设在所述支撑轴(6)上,且分为两组分别位于所述箱型构件(5)和所述顶板(2)之间、以及所述顶板(2)和所述支撑轴(6)的顶端之间;
所述U型架(8)倒扣固定在所述顶板(2)的顶面上。
2.根据权利要求1所述的一种三维耗能隔震支座,其特征在于,所述滑动件(4)包括滑动盘(41)和钢珠(42);所述滑动盘(41)为边缘向下突出的圆形扣盘,且顶面与所述卡脚(11)卡接;所述钢珠(42)全部卡扣在所述滑动盘(41)底部,且与所述基板(1)的顶面滚动接触。
3.根据权利要求1或2所述的一种三维耗能隔震支座,其特征在于,所述滑动盘(41)的边沿与所述卡脚(11)在水平方向上存在间隙。
4.根据权利要求3所述的一种三维耗能隔震支座,其特征在于,所述箱型构件(5)的外侧壁与所述滑动盘(41)的顶面之间环形均匀固定有多个加劲肋(51)。
5.根据权利要求1所述的一种三维耗能隔震支座,其特征在于,所述基板(1)和所述顶板(2)均为正多边形盘体。
6.根据权利要求1所述的一种三维耗能隔震支座,其特征在于,所述基板(1)的底面和所述U型架(8)的顶面均固定有多根锚筋(9)。
7.根据权利要求1所述的一种三维耗能隔震支座,其特征在于,所述U型架(8)的侧面与所述顶板(2)的顶面之间均匀固定有多块加劲肋。
8.根据权利要求1所述的一种三维耗能隔震支座,其特征在于,所述U型条(3)通过焊接或螺栓连接的方式分别与所述基板(1)和所述顶板(2)固定连接。
9.根据权利要求1所述的一种三维耗能隔震支座,其特征在于,所述支撑轴(6)穿过所述顶板(2),所述顶板(2)能够在竖直方向与所述基板(1)形成相对位移。
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