CN110700431A - 多功能的隔震装置、隔震支座及建筑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能的隔震装置，隔震装置包括上连接结构、下连接结构及中间连接轴，下连接结构位于上连接结构下方并与上连接结构间隔设置，下连接结构设有滑槽，中间连接轴的第一端固定连接于上连接结构，第二端固接于下连接结构，且第二端设有滑动连接于滑槽的第一滑动部，第一滑动部在滑槽内的滑动方向与中间连接轴的高度方向垂直。采用本发明的方案，该隔震装置能够集抗拉、限位、抗风以及消能于一体，有效提高隔震装置的抗震、隔震性能。此外，本发明还公开了一种具有该隔震装置的隔震支座、具有该隔震支座的建筑以及具有该隔震装置的建筑。

Description

多功能的隔震装置、隔震支座及建筑

技术领域

本发明涉及建筑结构中的隔震技术领域，具体涉及一种多功能的隔震装置、隔震支座及建筑。

背景技术

随着隔震技术的应用往高层建筑发展，高层隔震建筑的抗风问题以及隔震层的抗拉问题、限位问题尤为突出。在沿海地区或者风压较大的区域，隔震结构的抗风问题是设计难题。目前，隔震结构的抗风设计通常是增加隔震层的铅芯隔震支座的数量，或者在隔震层增加抗风装置，与铅芯支座协同抗风。传统的抗风装置在经历一次地震作用后便遭到破坏，震后需及时更换抗风装置。同时，传统的抗风装置、抗拉装置、限位装置等都是仅仅拥有单一的功能，在隔震层内往往需要设置各种不同功能的隔震装置，这给隔震结构的施工与维护带来诸多不便。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种多功能的隔震装置、隔震支座及建筑，无需在隔震层内设置各种不同功能的隔震装置，简化隔震结构的施工工序以及便于隔震结构的维护。

为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供了一种多功能的隔震装置，包括

上连接结构；

下连接结构，位于所述上连接结构下方并与所述上连接结构间隔设置，所述下连接结构设有滑槽；以及

中间连接轴，包括相对设置的第一端和第二端，所述第一端固定连接于所述上连接结构，所述第二端固接于所述下连接结构，且所述第二端设有第一滑动部，所述第一滑动部滑动连接于所述滑槽，且所述第一滑动部在所述滑槽内的滑动方向与所述中间连接轴的高度方向垂直。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述上连接结构包括第一连接部及与所述第一连接部转动连接的第一转动部，所述第一端固定连接于所述第一转动部；

所述下连接结构包括第二连接部、第二转动部及水平连接部，所述第二转动部转动连接于所述第二连接部，所述水平连接部连接于所述第二转动部上方，所述水平连接部上开设有所述滑槽，所述第二端固定连接于所述第二转动部。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述第一连接部包括第一平面，所述第二连接部包括与所述第一平面平行的第二平面，所述第一转动部可在所述第一平面内转动，所述第二转动部可在所述第二平面内转动。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述滑槽包括沿其长度方向上的第一端部和第二端部以及位于所述第一端部和所述第二端部之间的中部位置，所述第一滑动部在所述滑槽内可自所述中部位置向所述第一端部或所述第二端部滑动。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述隔震装置还包括阻挡模块，所述阻挡模块可滑动设于滑槽，所述阻挡模块用于与所述第一滑动部接触并在所述第一滑动部压力作用下发生滑动，其中，所述阻挡模块发生滑动的方向与所述滑槽的长度方向垂直。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述阻挡模块为两个，相对所述滑槽的中心对称位于所述第一滑动部的两侧，所述第一滑动部在所述滑槽内自所述中部位置向所述第一端部或所述第二端部滑动时，所述第一滑动部分别挤压两所述阻挡模块。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述滑槽对应所述阻挡模块的位置开设有第一凹槽，所述第一凹槽连通于所述滑槽并自所述滑槽延伸至所述第二连接部内；

所述阻挡模块包括压缩挡块以及第一弹性复位件，所述压缩挡块可滑动连接于所述第一凹槽，且所述压缩挡块用于与所述第一滑动部接触，所述第一弹性复位件位于所述第一凹槽内，且所述第一弹性复位件的一端固接于所述第二连接部，所述第一弹性复位件的另一端固接于所述压缩挡块。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述压缩挡块为半球形块体，包括第一接触面，所述第一滑动部为圆柱形销轴，包括第二接触面，所述第一接触面用于与所述第一接触面接触，且所述第一接触面、所述第二接触面均为凸弧面。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述第一弹性复位件为压簧，所述压簧的刚度范围K为

其中，r为所述压缩挡块的半径，α为所述第一滑动部位于所述滑槽的中部位置时，所述第一滑动部的中心与所述压缩挡块的中心的连线与所述滑槽的底面的夹角，r₁为所述压缩挡块与所述第一滑动部接触时的起始变形量。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述压缩挡块的半径小于或等于所述第一滑动部的半径的二分之一。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述隔震装置还包括两位于所述滑槽内的第二弹性复位件，两所述第二弹性复位件均包括固定端和自由端，两所述固定端分别固设于所述第一端部和第二端部，两所述自由端分别朝向所述第一滑动部设置。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述滑槽内还滑动设有两第二滑动部，两所述第二滑动部分别固接于两所述第二弹性复位件的自由端。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述第一滑动部位于所述滑槽的中部位置时，所述第二滑动部与所述第一滑动部之间具有间隙。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述滑槽的长度为L，L＝2(L1+L2+L3)；

其中，第一距离L1为所述第一滑动部在所述滑槽内自所述中部位置向所述第一端部或向所述第二端部滑动的位移；

第二距离L2为所述第二弹性复位件位于极限压缩状态时的长度；

第三距离L3为所述第一滑动部的半径。

第二方面，本发明还公开了一种隔震支座，包括支座本体及如上述第一方面所述的隔震装置，所述支座本体包括上固定部和下固定部，所述隔震装置位于所述支座本体内，且所述上连接结构固接于所述上固定部，所述下连接结构固设于所述下固定部。

第三方面，本发明还公开了一种建筑，包括隔震层及如上述第二方面所述的隔震支座，所述隔震支座安装于所述隔震层内，且所述上固定部固接于所述隔震层的上部结构，所述下固定部固接于所述隔震层的下部结构。

第四方面，本发明还公开了另一种建筑，包括隔震层及如上述第一方面所述的隔震装置，所述隔震装置安装于所述隔震层内，所述上连接结构固接于所述隔震层的上部结构，所述下连接结构固接于所述隔震层的下部结构。

与现有技术相比，本发明所采用技术方案的有益效果如下：

(1)能够实现不同方向上的隔震功能。本发明的多功能的隔震装置，通过设置中间连接轴连接于上连接结构和下连接结构之间，且中间连接轴上设有第一滑动部滑动连接于下连接结构的滑槽。当将该隔震装置应用于隔震层时，在上连接结构和下连接结构地震作用受拉时，中间连接轴能够起到抗拉作用，防止上连接结构和下连接结构出现受拉变形。同时，中间连接轴的第一滑动部在地震作用下始终在滑槽内发生水平移动，从而能够利用滑槽限制第一滑动部的水平移动位移，进而起到限位功能。

(2)抗风设计简单、可靠，震后可实现自动复位。本发明的多功能的隔震装置，通过设置压缩挡块、第一弹性复位件与第一滑动部配合，在第一滑动部位于滑槽的初始位置(即中部位置)时，压缩挡块位于滑槽内与第一滑动部接触，在地震作用下第一滑动部在滑槽内发生水平移动时，该第一弹性复位件以及压缩挡块可为第一滑动部提供抗剪作用力，从而起到抗风作用。由于该第一弹性复位件的设置，在震后压缩挡块可自动复位，其抗风功能可持续，无需更换新的抗风装置，降低设备成本以及维护更换成本。此外，采用本发明的设计，其抗风结构设计非常简单、可靠，可降低隔震结构的设计及施工难度。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的隔震装置的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的隔震装置的分解示意图；

图3是本发明实施例一提供的隔震装置的中间连接轴与上连接结构及下连接结构的连接示意图；

图4是本发明实施例一提供的隔震装置的部分结构示意图；

图5是本发明实施例一提供的第一滑动部与压缩挡块的受力分析图；

图6本发明实施例一的第一滑动部沿X向的运动轨迹图；

图7是本发明实施例一的第一滑动部在任意方向上的运动轨迹图；

图8是本发明实施例二提供的隔震支座的结构示意图。

具体实施方式

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面结合将实施例和附图对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例一

请一并参阅图1至图3，本发明实施例一公开了一种多功能的隔震装置100，包括上连接结构10、下连接结构20以及中间连接轴30，该下连接结构20位于上连接结构10下方并与上连接结构10间隔设置，该下连接结构20设有滑槽20a。该中间连接轴30包括相对设置的第一端31和第二端32，第一端31固定连接于上连接结构10，第二端32固接于下连接结构20，且第二端32设有第一滑动部32a，第一滑动部32a滑动连接于滑槽23a，且第一滑动部32a在滑槽23a内的滑动方向与中间连接轴30的高度方向垂直。

作为一种可选的实施方式，本实施例一的多功能的隔震装置100可应用于建筑中的隔震层，该多功能的隔震装置100既可应用于基础隔震层，也可应用于层间隔震层。当将其应用于隔震层时，该上连接结构10可固定连接于隔震层的上部结构，该下连接结构20可固定连接于隔震层的下部结构。

作为另一种可选的实施方式，本实施例一的多功能的隔震装置100，还可应用于隔震支座中，与隔震支座的隔震主体配合使用。然后再将具有该隔震装置100的隔震支座应用至建筑的隔震层内。当将隔震装置100应用于隔震支座时，该隔震装置100的上连接结构10可与隔震支座的上固定部固定连接，该隔震装置100的下连接结构20还可与隔震支座的下固定部连接。

进一步地，在地震发生时，建筑受到地震的作用非常容易受到破坏，因此，本发明采用在建筑的隔震层中设置该多功能的隔震装置100，能够利用中间连接轴30起到对上连接结构10和下连接结构20的抗拉作用，同时，利用第一滑动部32a与滑槽23a配合能够实现限制该隔震装置100在水平方向上的变形量，进而达到对隔震层的限位作用。

在本实施例中，上连接结构10包括第一连接部11以及与第一连接部11转动连接的第一转动部12，该第一端31固定连接于第一转动部12。下连接结构20包括第二连接部21、第二转动部22以及水平连接部23，该第二转动部22转动连接于第二连接部21，该水平连接部23连接于第二转动部22上方，且水平连接部23上开设有该滑槽23a，中间连接轴30的第二端32固定连接于该第二转动部22。具体地，第一转动部12与第二转动部22之间沿竖直方向上布置，该第二转动部22的转动轴线与第一转动部12的转动轴线位于同一竖直线上。更具体地，该第一转动部12、第二转动部22均可为轴承或者是转轴等。

进一步地，第一连接部11和第二连接部21均为凸块，该第一转动部12和第二转动部22均为轴承，该轴承可套设于该凸块，实现相对该凸块转动。

更进一步地，该第一连接部11包括第一平面11a，该第二连接部21包括第二平面21a，第二平面21a与第一平面11a平行，该第一转动部12可在第一平面11a内转动，该第二转动部22可在第二平面21a内转动。具体地，第一转动部12和第二转动部22在第一平面11a和第二平面21a内的转动角度为360°，从而可实现带动中间连接轴30也发生转动。

在本实施例中，该中间连接轴30为竖直轴，该中间连接轴30的第一端31为竖直方向上的上端，第二端32为竖直方向上的下端，该第一端31、第二端32分别可通过螺钉、螺栓的方式分别与第一转动部12和第二转动部22固定连接，从而在第一转动部12、第二转动部22转动时，中间连接轴30也能够在第一转动部12、第二转动部22的带动下发生运动，从而使得第一滑动部32a可在该滑槽23a内发生滑动。优选地，第一端31、第二端32可分别通过高强度螺栓与第一转动部12和第二转动部22固定连接。

更具体地，该第一滑动部32a可为设置在中间连接轴30的第二端32的销轴、凸块或者是转轴等等。优选地，第一滑动部32a为圆柱形销轴，该水平连接部23可为条形杆状结构，其长度方向为与中间连接轴30的高度延伸方向垂直的水平方向，即，水平连接部23沿着水平方向设置，而中间连接轴30则沿着竖直方向设置。因此，该滑槽23a为水平条形槽，且滑槽23a的长度方向上的两端至该水平连接部23的两端部具有一定距离，即，该滑槽23a为两端封闭的槽，其两端并未贯通该水平连接部23的两端。

进一步地，滑槽23a包括沿其自身长度方向上的第一端部201和第二端部202以及位于第一端部201和第二端部202之间的中部位置203，该第一滑动部32a在滑槽23a内可自滑槽23a的中部位置203向第一端部201或者是第二端部202滑动。也就是说，在地震作用前，该第一滑动部32a可静止位于该滑槽23a的中部位置203，该中部位置203优选为滑槽23a的中心所在位置，即，自中部位置203至第一端部201的距离与自中部位置203至第二端部202的距离相等。也就是说，滑槽23a的中部位置203则为第一滑动部32a的初始位置，在地震作用发生时，受地震作用，第一滑动部32a可由中部位置203滑动至第一端部201，或者是由中部位置203滑动至第二端部202，从而耗散水平方向上的地震作用能量。

更进一步地，在地震发生时，若出现竖向作用，由于该中间连接轴30的第一端31和第二端32分别固定连接于第一转动部12和第二转动部22，所以即便在地震竖向作用下，该中间连接轴30的两端依然能够紧紧地与第一转动部12和第二转动部22连接，从而起到抗拉作用，防止该隔震层中所设隔震支座由于竖向地震或振动作用而出现拉应力过大的情况。

结合图1、图4至图5所示，该隔震装置100还包括阻挡模块40，该阻挡模块40可滑动设于滑槽23a，且该阻挡模块40用于与第一滑动部32a接触并在第一滑动部32a压力作用下发生滑动，其中，阻挡模块40发生滑动的方向与滑槽23a的长度方向垂直。具体地，该阻挡模块40可为两个，相对滑槽23a的中心对称位于第一滑动部32a的两侧，该第一滑动部32a在滑槽23a内自中部位置203向第一端部201或第二端部202滑动时，第一滑动部32a分别挤压该两阻挡模块40。更具体地，其中一个阻挡模块40位于中部位置203至第一端部201之间，另一个阻挡模块40位于中部位置203至第二端部202之间。也就是说，在地震作用之前，第一滑动部32a可与该两个阻挡模块40接触，此时，阻挡模块40未相对滑槽23a发生滑动。在地震作用时，第一滑动部32a受地震作用自中部位置203向第一端部201或第二端部202发生水平滑动，从而在第一滑动部32a滑动过程中，挤压该阻挡模块40，使得该阻挡模块40相对滑槽23a发生滑动，从而该阻挡模块40可对该第一滑动部32a的水平滑动起到阻挡作用。同时，在风载作用时，该阻挡模块40也能够对第一滑动部32a提供抗剪作用力，从而起到抗风作用。

进一步地，该滑槽23a对应阻挡模块40的位置开设有第一凹槽，该第一凹槽连通于滑槽23a并自滑槽23a延伸至第二转动部22内。可选的，第一凹槽可自滑槽23a的底面向下开设并贯通至第二连接部21内，从而阻挡模块40可在该第一凹槽内发生滑动。可以注意的是，在贯通至第二连接部21内时，应使得第一凹槽近似位于第二连接部21的中部，从而避免影响第二连接部的结构强度。

更进一步地，阻挡模块40包括压缩挡块41以及第一弹性复位件42，压缩挡块41可滑动连接于第一凹槽(未标示)，且压缩挡块41用于与第一滑动部32a接触，该第一弹性复位件42位于第一凹槽内，且第一弹性复位件42的一端固接于第二转动部22，第一弹性复位件42的另一端固接于压缩挡块41。具体地，该压缩挡块41为半球形块体。在地震作用发生前，第一滑动部32a位于中部位置203时，该压缩挡块41位于滑槽23a内并与第一滑动部32a接触。在地震发生时，该第一滑动部32a自中部位置203向第一端部201或第二端部202滑动，从而第一滑动部32a挤压压缩挡块41并使得压缩挡块41受压自滑槽23a内缩回至第一凹槽内，此时第一弹性复位件42受挤压于压缩挡块41与第二转动部22之间。在地震作用结束后，由于该第一弹性复位件42的作用，压缩挡块41可在第一弹性复位件42的作用下回复至其原先的状态和位置，则压缩挡块41可回复至位于滑槽23a内。

优选地，该第一弹性复位件42为压簧。第一弹性复位件42与压缩挡块41共同作用能够在风载作用时对第一滑动部32a提供大于或等于650kN的抗剪作用力，起到抗风作用。同时，在地震结束后，由于该第一弹性复位件42的作用使得压缩挡块41能够实现复位，从而其抗风功能可持续，震后不需更换新的装置。

在本实施例中，由前述可知，压缩挡块41为半球形块体，第一滑动部32a为圆柱形销轴，则该压缩挡块41包括第一接触面41a，第一滑动部32a包括第二接触面321，该第一接触面41a用于与第二接触面321接触，且第一接触面41a及第二接触面321均为凸弧面。即，第一接触面41a为压缩挡块41的外表面，第二接触面321也为第一滑动部32a的外表面。在第一滑动部32a位于滑槽23a的中部位置203时，第二接触面321与第一接触面41a刚好接触。优选地，第一接触面和第二接触面均为凸弧面。

采用将第一接触面及第二接触面均设置为凸弧面的方式，能够使得压缩挡块为凸弧面可以与滑动部32a的第二接触面相切，从而可以使第一凹槽的位置更接近于该滑槽的中心。

同时，压缩挡块的第一接触面为凸弧面时，第一滑动部32a对压缩挡块的压力方向为与压缩挡块的第一接触面的切线相垂直的方向，如图5中挡块所受压力F1所示，则根据力的合成与分解，该作用力F1有一个竖直向下的作用分量，从而使得压簧42在竖直方向上压缩，使得挡块可在垂直方向上滑动；

此外，在地震作用时，第一滑动部32a能够克服压缩挡块对第一滑动部的阻力，从而实现在滑槽23a内滑动，由于地震作用的波动性，第一滑动部32a会在滑槽23a内往复运动，第一滑动部32a在从滑槽的第二端部或者第一端部向中间位置203滑动时，由于压缩挡块的第一接触面为凸弧面，可方便第一滑动部的往复运动。

具体地，为了能够方便该第一滑动部32a在地震作用时，可快速滑动变形，该压缩挡块41的半径小于或等于第一滑动部32a的半径的二分之一。更具体地，压缩挡块41的直径与第一凹槽的开口大小相匹配，从而压缩挡块41能够在第一滑动部32a及第一弹性复位件42作用下相对第一凹槽发生滑动。

进一步地，由上述可知，第一弹性复位件42与压缩挡块41配合作用能够对第一滑动部32a在风载作用时提供大于或等于650kN的抗剪作用力，起到抗风作用，而压缩挡块41的抗剪作用力主要是由位于其下部的第一弹性复位件42，即，压簧提供竖向力，因此，该压簧的刚度范围K为其中，r为压缩挡块41的半径，α为第一滑动部32a位于滑槽23a的中部位置203时，第一滑动部32a的中心与压缩挡块41的中心的连线与滑槽23a的底面205的夹角，r₁为压缩挡块41与第一滑动部32a接触时的起始变形量。具体地，如图5所示，图5中示出了该第一滑动部32a与压缩挡块41在临界状态(即第一滑动部32a位于中部位置203)的受力分析示意图。采用可压缩挡块41为销轴提供在风载作用时的抗剪作用力，其关键在于半球形挡块下部的压簧刚度的选取是否合理。以第一滑动部32a的半径为R，压缩挡块41的半径为r，初始位置(即第一滑动部32a位于中部位置203)时第一滑动部32a的中心与压缩挡块41的中心的连线与滑槽23a底部平面的夹角为α。风载作用时，对第一滑动部32a与压缩挡块41进行受力分析，其所受的力与方向如图5所示。对第一滑动部32a受力分析为：第一滑动部32a所承受的剪力为F，压缩挡块41对第一滑动部32a的阻力为F₁，滑槽23a对第一滑动部32a向下的压力为F₂；对压缩挡块41受力分析为：第一滑动部32a对压缩挡块41的反作用力为F₁，压缩挡块41下部的压簧对压缩挡块41向上的作用力为F₃，第一凹槽的内侧壁对挡块的反作用力为F₄。

根据力学平衡方程可得：

F₁cosα-F＝0； (1)

F₁sinα-F₃＝0； (2)

F₃＝Kx； (3)

其中K为压簧刚度，x为压簧压缩量。

由式(1)、(2)、(3)式可知：

由图(4)可知：

在抗风作用时，压缩挡块41必须提供大于或等于650kN的抗剪作用力，才可以保证复合隔震装置100抗风作用的有效性。因此，第一滑动部32a与压缩挡块41在抗风临界状态时，第一滑动部32a所受风载的剪力F＝650kN。在临界状态时，压簧即将发生压缩变形；之后第一滑动部32a持续的压缩挡块41，直至将压缩挡块41挤压至进入滑槽23a的底面205平面以下，及压缩挡块41压缩至第一凹槽内部，此时压簧达到其最大的压缩量r。令压簧起始状态的起始变形量为r₁，该起始变形量为微小变形量，因处于临界状态时，第一滑动部32a与压缩挡块41接触，此时压簧可处于承压状态。其中0<₁≤r，则压簧的压缩变形的范围为r₁≤x≤r；(5)

将上述式(5)代入上述式(4)中，即可得到压簧的设计刚度K范围为：

也就是说，在压簧的刚度满足上述范围时，采用本发明的方案，在风载作用时，该压簧、压缩挡块41配合能够为第一滑动部32a提供大于或等于650kN的抗剪作用力，从而使得该隔震装置100具有抗风作用。

再次结合图1、图4所示，为了进一步使得该隔震装置100具有限位功能，该隔震装置100还包括两位于滑槽23a内的第二弹性复位件51，该两第二弹性复位件51均包括固定端51a和自由端51b，两个固定端51a分别固设于第一端部201和第二端部202，两自由端51b分别朝向第一滑动部32a设置。具体地，该第二弹性复位件51可为拉簧，且该两个第二弹性复位件51在滑槽23a内沿滑槽23a的长度方向延伸，该两个第二弹性复位件51的中心与第一滑动部32a的中心位于同一水平线上，从而确保第一滑动部32a自中部位置203向第一端部201或第二端部202滑动时，第一滑动部32a能够滑动至与第二弹性复位件51的自由端51b接触并挤压该自由端51b，使得第二弹性复位件51受压。

进一步地，为了确保第一滑动部32a在滑动时能够挤压该自由端51b，在滑槽23a内还可设置两第二滑动部52，该两第二滑动部52分别固接于两第二弹性复位件51的自由端51b。具体地，该两个第二滑动部52分别可为设置在滑槽23a内的竖直销轴，即，该第二滑动部52的高度方向与第二弹性复位件51的拉伸或挤压方向垂直。

更进一步地，为了使得第一滑动部32a在地震作用时自中部位置203向第一端部201或第二端部202发生滑动且是在将压缩挡块41压缩至压缩挡块41位于第一凹槽内后才与第二滑动部52接触挤压第二滑动部52，则在第一滑动部32a位于中部位置203时，该第二滑动部52与第一滑动部32a之间具有间隙，且该间隙大于或等于该第一滑动部32a的第二接触面321在压缩挡块41的第一接触面41a上运动至压缩挡块41位于第一凹槽内的运动位移。

优选地，为了便于第二滑动部52在滑槽23a内的滑动，在滑槽23a内可对应第二滑动部52的两端部分别设置第二凹槽204，第二凹槽204均为条形槽，且长度方向与滑槽23a的长度方向同向。该第二凹槽204的长度可大于或等于第一滑动部32a自中部位置203向第一端部201滑动的最大位移，从而当第一滑动部32a挤压第二弹性复位件51至其极限压缩状态时，第二滑动部52可运动至第二凹槽204的端部，此时不可再继续滑动，从而可进一步限制第一滑动部32a继续滑动。

采用本发明的方案，通过该第二弹性复位件51以及第二滑动部52的设置，能够使得该第一滑动部32a在地震作用时可滑动压缩该第二弹性复位件51，从而为该隔震装置100起到一定的阻尼作用，耗散地震能量。此外，由于该第二弹性复位件51沿着滑槽23a的长度方向设置，从而该第二弹性复位件51可沿着滑槽23a的长度方向发生变形，从而使得其受力始终是轴向压缩作用。

可以得知的是，由于该第二弹性复位件51的设置，在地震作用发生后，该第一滑动部32a能够在第二弹性复位件51的作用下，回复至其初始位置。

如图4所示，为了防止在地震作用下，该第一滑动部32a在地震作用下发生过大变形，该滑槽23a的长度L＝2(L1+L2+L3)。其中，第一距离L1为第一滑动部32a在滑槽23a内自中部位置203向第一端部201或第二端部202滑动的位移，且由于该隔震装置100应用于隔震层中，则该第一距离L1大于或等于1.2倍的隔震层最大位移。第二距离L2为第二弹性复位件51在滑槽23a内处于极限压缩状态时的长度，即，第一滑动部32a在地震发生时在滑槽23a内滑动挤压第二弹性复位件51，直至挤压该第二弹性复位件51至其极限压缩状态，则此时，第二弹性复位件51不再可压缩，从而限制第一滑动部32a继续滑动。由上述可知，第一滑动部32a为圆形销轴，则第三距离L3为第一滑动部32a的半径。

也就是说，在滑槽23a的长度L满足上述条件时，本发明的隔震装置的滑槽23a以及第二弹性复位件51在地震作用时可限制该第一滑动部32a的过大变形，从而起到限位作用。

以下简单描述本实施例的多功能的隔震装置100在地震作用时的运动过程或发生作用过程：

未发生地震作用时，中间连接轴30连接于第一转动部12和第二转动部22之间，此时第一转动部12、第二转动部22未发生转动，第一滑动部32a在滑槽23a内未发生滑动，位于中部位置203，该压缩挡块41位于滑槽23a内并与第一滑动部32a接触。

发生地震作用时，第一转动部12、第二转动部22可发生自由转动，从而中间连接轴30也可随之发生自由移动，使得第一滑动部32a可在滑槽23a内自中部位置203向第一端部201或第二端部202发生移动，并在移动过程中挤压压缩挡块41，使其受压至进入第一凹槽内，在压缩挡块41进入第一凹槽后，第一滑动部32a继续沿着滑槽23a内滑动至与第二滑动部52接触并挤压第二滑动部52，直至第二滑动部52挤压第二弹性复位件51至其极限压缩状态。

在地震发生后，因该第一弹性复位件42、第二弹性复位件51的设置，压缩挡块41可回复至其初始位置，该第一滑动部32a也可回复至其初始位置，从而使得隔震装置100可用于下一次地震作用。

结合图6至图7所示，进一步地，由上述可知，第一转动部12、第二转动部22可进行平面内的360°自由旋转，因此，以下采用两种情况来简单说明其运动轨迹：

第一种情况：当地震的作用方向为沿滑槽23a的长度延伸方向，以该滑槽23a的长度延伸方向X向，则该第一滑动部32a的初始位置W1与运动后的位置W2如图6所示。其中，在地震作用下，该第一滑动部32a在X向上的可变最大位移为L4。

第二种情况：当地震作用方向为任意方向时，则设于隔震层中的隔震装置将在任意方向上发生变形，此时，该滑槽23a在第一滑动部32a的作用下，在第一转动部12、第二转动部22的转动作用下转动至相应方向，该第一滑动部32a则同时在滑槽23a内滑动，则该第一滑动部32a的初始位置W3与运动后的位置W4如图7所示，该第一滑动部32a在任意方向上的可变最大位移为L4。

由上述分析可知，第一滑动部32a在滑槽23a内滑动，由于第一转动部12、第二转动部22的360°自由转动，该第一滑动部32a可以到达X-Y平面上，并以初始位置W3为圆心，以L4为半径的圆内的任意位置。因此，第一滑动部32a的允许变形的边界轨迹是以初始位置W3为圆心，以第一滑动部32a在滑槽23a内单向运动变形允许值L4为半径的圆。

可以得知的是，在安装本实施例的隔震装置100时，若本实施例的隔震装置100应用于旧有改造建筑，则其安装方式可为自上而下安装或自下而上安装，以自上而下安装为例，可先将上连接结构10固定于建筑的隔震层的上部结构，然后安装中间连接轴30，再安装下连接结构20以及压缩挡块41等。

若本实施例的隔震装置100应用于新建建筑，则其安装方式可为自下而上安装，即，先将下连接结构20固定于建筑的隔震层的下部结构上，然后安装该第一弹性复位件42及压缩挡块41，然后安装该第二弹性复位件51及第二滑动部52，再将中间连接轴30与下连接结构20连接，最后将中间连接轴30与上连接结构10连接，同时将上连接结构10固定于建筑的隔震层的下部结构。

也就是说，采用本发明的隔震装置100，既可以适用于新建建筑的隔震层，也可以适用于旧有改造建筑的隔震层，适用性广。

本发明实施例一提供的多功能的隔震装置100，通过设置压缩挡块41、压簧与第一滑动部32a配合，从而能够为第一滑动部32a提供抗剪作用力，使得隔震装置100具有抗风功能。

此外，在滑槽23a内设置第二弹性复位件51及第二滑动部52，在第一滑动部32a滑动时，第二弹性复位件51能够受压至极限压缩状态并限制该第一滑动部32a的继续滑动，从而使得隔震装置100具有限位功能。

实施例二

请参阅图8，为发明实施例二提供的隔震支座200的结构示意图，本发明实施例二的隔震支座包括支座本体及如上述实施例一所述的隔震装置100，该支座本体包括上固定部和下固定部，隔震装置100位于隔震本体内，且上连接结构10固接于上固定部210，下连接结构20固接于下固定部220。

进一步地，在应用于隔震支座时，该隔震装置100的个数可根据实际隔震需求设置，例如可设置一个、两个或者更多个。同时，隔震支座的上连接结构10、下连接结构20可通过高强度螺栓的方式与上固定部、下固定部固接，从而确保隔震装置100与隔震支座的连接可靠性。

可以理解的是，对于隔震装置100的具体结构请详见实施例一中的描述，这里不再赘述。

本发明实施例二公开的隔震支座，通过将隔震装置100应用于支座本体内部，同时采用高强度螺栓的方式连接，从而可便于隔震装置100的安装，提高隔震装置100的适用性。

实施例三

本发明实施例三公开了一种建筑，该建筑包括隔震层及如上述实施例二所述的隔震支座，该隔震支座安装于隔震层内，且隔震支座的上固定部固接于隔震层的上部结构，下固定部固接于隔震层的下部结构。

也就是说，在本发明实施例二的基础上，可将该隔震支座安装在建筑的隔震层内，从而隔震装置100可对隔震层起到抗拉、抗风、限位等作用，防止在地震作用下隔震层发生结构破坏。

具体地，该建筑可为中层建筑、高层建筑或者是超高层建筑，该建筑可为新建建筑，也可为已建成有隔震层的旧有建筑。

可以理解的是，由于本实施例的建筑包含了上述实施例二的隔震支座，因此，具有上述实施例二的隔震支座的所有优点。

实施例四

本发明实施例四公开了一种建筑，该建筑包括隔震层及如上述实施例一所述的隔震装置100，该隔震装置100安装于隔震层内，且上连接结构10固接于隔震层的上部结构，下连接结构20固接于隔震层的下部结构。

也就是说，在本发明实施例一的基础上，可将该隔震装置100安装在建筑的隔震层内，从而隔震装置100可对隔震层起到抗拉、抗风、限位等作用，防止在地震作用下隔震层发生结构破坏。

具体地，该建筑可为中层建筑、高层建筑或者是超高层建筑，该建筑可为新建建筑，也可为已建成有隔震层的旧有建筑。

可以理解的是，由于本实施例的建筑包含了上述实施例一的隔震装置100，因此，具有上述实施例一的隔震装置100的所有优点。

以上对本发明实施例公开的多功能的隔震装置及建筑进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的多功能的隔震装置及建筑的结构及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (17)

1.一种多功能的隔震装置，其特征在于，包括

上连接结构；

下连接结构，位于所述上连接结构下方并与所述上连接结构间隔设置，所述下连接结构设有滑槽；以及

中间连接轴，包括相对设置的第一端和第二端，所述第一端固定连接于所述上连接结构，所述第二端固接于所述下连接结构，且所述第二端设有第一滑动部，所述第一滑动部滑动连接于所述滑槽，且所述第一滑动部在所述滑槽内的滑动方向与所述中间连接轴的高度方向垂直。

2.根据权利要求1所述的隔震装置，其特征在于，

所述上连接结构包括第一连接部及与所述第一连接部转动连接的第一转动部，所述第一端固定连接于所述第一转动部；

所述下连接结构包括第二连接部、第二转动部及水平连接部，所述第二转动部转动连接于所述第二连接部，所述水平连接部连接于所述第二转动部上方，所述水平连接部上开设有所述滑槽，所述第二端固定连接于所述第二转动部。

3.根据权利要求2所述的隔震装置，其特征在于，所述第一连接部包括第一平面，所述第二连接部包括与所述第一平面平行的第二平面，所述第一转动部可在所述第一平面内转动，所述第二转动部可在所述第二平面内转动。

4.根据权利要求2或3所述的隔震装置，其特征在于，所述滑槽包括沿其自身长度方向上的第一端部和第二端部以及位于所述第一端部和所述第二端部之间的中部位置，所述第一滑动部在所述滑槽内可自所述中部位置向所述第一端部或所述第二端部滑动。

5.根据权利要求4所述的隔震装置，其特征在于，所述隔震装置还包括阻挡模块，所述阻挡模块可滑动设于滑槽，所述阻挡模块用于与所述第一滑动部接触并在所述第一滑动部压力作用下发生滑动，其中，所述阻挡模块发生滑动的方向与所述滑槽的长度方向垂直。

6.根据权利要求5所述的隔震装置，其特征在于，所述阻挡模块为两个，相对所述滑槽的中心对称位于所述第一滑动部的两侧，所述第一滑动部在所述滑槽内自所述中部位置向所述第一端部或所述第二端部滑动时，所述第一滑动部分别挤压两所述阻挡模块。

7.根据权利要求6所述的隔震装置，其特征在于，所述滑槽对应所述阻挡模块的位置开设有第一凹槽，所述第一凹槽连通于所述滑槽并自所述滑槽延伸至所述第二连接部内；

所述阻挡模块包括压缩挡块以及第一弹性复位件，所述压缩挡块可滑动连接于所述第一凹槽，且所述压缩挡块用于与所述第一滑动部接触，所述第一弹性复位件位于所述第一凹槽内，且所述第一弹性复位件的一端固接于所述第二转动部，所述第一弹性复位件的另一端固接于所述压缩挡块。

8.根据权利要求7所述的隔震装置，其特征在于，所述压缩挡块为半球形块体，包括第一接触面，所述第一滑动部为圆柱形销轴，包括第二接触面，所述第一接触面用于与所述第二接触面接触，且所述第一接触面、所述第二接触面均为凸弧面。

9.根据权利要求8所述的隔震装置，其特征在于，所述第一弹性复位件为压簧，所述压簧的刚度范围K为

其中，r为所述压缩挡块的半径，α为所述第一滑动部位于所述滑槽的中部位置时，所述第一滑动部的中心与所述压缩挡块的中心的连线与所述滑槽的底面的夹角，r₁为所述压缩挡块与所述第一滑动部接触时的起始变形量。

10.根据权利要求8所述的隔震装置，其特征在于，所述压缩挡块的半径小于或等于所述第一滑动部的半径的二分之一。

11.根据权利要求4至10任一所述的隔震装置，其特征在于，所述隔震装置还包括两位于所述滑槽内的第二弹性复位件，两所述第二弹性复位件均包括固定端和自由端，两所述固定端分别固设于所述第一端部和第二端部，两所述自由端分别朝向所述第一滑动部设置。

12.根据权利要求11所述的隔震装置，其特征在于，所述滑槽内还滑动设有两第二滑动部，两所述第二滑动部分别固接于两所述第二弹性复位件的自由端。

13.根据权利要求12所述的隔震装置，其特征在于，所述第一滑动部位于所述滑槽的中部位置时，所述第二滑动部与所述第一滑动部之间具有间隙。

14.根据权利要求11所述的隔震装置，其特征在于，所述滑槽的长度为L，L＝2(L1+L2+L3)；

其中，第一距离L1为所述第一滑动部在所述滑槽内自所述中部位置向所述第一端部或向所述第二端部滑动的位移；

第二距离L2为所述第二弹性复位件位于极限压缩状态时的长度；

第三距离L3为所述第一滑动部的半径。

15.一种隔震支座，其特征在于，包括支座本体及如权利要求1至14任一所述的隔震装置，所述支座本体包括上固定部和下固定部，所述隔震装置位于所述支座本体内，且所述上连接结构固接于所述上固定部，所述下连接结构固接于所述下固定部。

16.一种建筑，其特征在于，包括隔震层及如权利要求15所述的隔震支座，所述隔震支座安装于所述隔震层内，且所述上固定部固接于所述隔震层的上部结构，所述下固定部固接于所述隔震层的下部结构。

17.一种建筑，其特征在于，包括隔震层及如权利要求1至14任一所述的隔震装置，所述隔震装置安装于所述隔震层内，所述上连接结构固接于所述隔震层的上部结构，所述下连接结构固接于所述隔震层的下部结构。

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