CN110924550A - 具有常阻尼特征与抗拉功能的隔震支座 - Google Patents

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宋晓胜
田杰
苏经宇
焦德民
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Abstract

本发明涉及建筑工程隔震技术领域，具体是一种具有常阻尼特征与抗拉功能的隔震支座。包括竖向设置的耗能元件、耗能元件上端铰接件、橡胶支座、上连接板、耗能元件下端铰接件、下连接板；竖向设置的耗能元件与橡胶支座并联，耗能元件的上端与耗能元件上端铰接件固接，耗能元件的下端与耗能元件下端铰接件固接，耗能元件上端铰接件、耗能元件下端铰接件分别与上连接板、下连接板固接，上连接板、下连接板分别通过螺栓与橡胶支座固定连接。本发明除了具有构造简单、造价低廉、施工方便特点外，最大特点是能够实现常阻尼特征即在大小变形下等效阻尼比近似为常量，同时还具有抗拉功能。

Description

具有常阻尼特征与抗拉功能的隔震支座
技术领域
本发明涉及建筑工程隔震技术领域，具体是一种具有常阻尼特征与抗拉功能的隔震支座。
背景技术
橡胶支座隔震技术是目前比较成熟的隔震技术，由于天然橡胶支座没有耗能能力或耗能能力很低，一般的隔震建筑在罕遇地震下隔震层变形较大，导致建筑物的隔震部分与非隔震部分的净空间距较大，造成空间较大及成本增加。
针对市场需求，很多研究者研究了增加橡胶支座阻尼的办法，目前在工程上常用的增加天然橡胶支座耗能能力的方法有以下两类：一类采用一体化设计，体积较小的方法，其中以铅芯橡胶支座为代表，还有一类是在橡胶支座的外围增加耗能元件，如以U形阻尼器橡胶支座为代表。
这两类方法基本思路都是在天然橡胶支座基础上用其他材料或构造来增加天然橡胶支座的耗能能力，虽然能在一定程度上实现目的，但这两类隔震支座都存在等效阻尼比随位移增加而变小的缺陷，使得大震下下隔震层位移控制效果降低，因此，研发大变形下等效阻尼比不随位移变大而变小的隔震支座具有重要意义。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，从而提供一种解决橡胶隔震支座在罕遇地震下等效阻尼比变小隔震层变形较大的问题，且构造简单、安装方便、耗能能力强的具有常阻尼特征与抗拉功能的隔震支座，本结构是竖向耗能元件与支座并联体系一体化，滞回曲线具有明显的随位移增大、阻尼力呈线性增长的复阻尼特征，进而提高橡胶支座大变形下的耗能能力，减小隔震建筑在罕遇地震下隔震层变形，同时提高了橡胶支座的抗拉能力，使隔震技术应用范围更加广泛。
本发明解决所述问题，采用的技术方案是：
一种具有常阻尼特征与抗拉功能的隔震支座，包括竖向设置的耗能元件、耗能元件上端铰接件、橡胶支座、上连接板、耗能元件下端铰接件、下连接板；竖向设置的耗能元件与橡胶支座并联，耗能元件的上端与耗能元件上端铰接件固接，耗能元件的下端与耗能元件下端铰接件固接，耗能元件上端铰接件、耗能元件下端铰接件分别与上连接板、下连接板固接，上连接板、下连接板分别通过螺栓与橡胶支座固定连接。
采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的特点是：
①在地震作用下，支座主体发生剪切位移时，竖向设置的并与橡胶支座并联的耗能元件会发生倾斜，上端和下端发生相对位移，产生阻尼力，阻尼力在水平方向上的分力增大了橡胶支座的耗能能力，若有拉应力则阻尼力在竖直方向上的分力会承担一部分，竖向设置的并与橡胶支座并联的耗能元件的设置简单有效地提高了橡胶支座的水平耗能能力和竖向抗拉能力。
②本装置除了具有构造简单、造价低廉、施工方便特点外，最大特点是能够实现常阻尼特征即在大小变形下等效阻尼比近似为常量，同时还具有抗拉功能。
作为优选，本发明更进一步的技术方案是：
竖向设置的并与橡胶支座并联的耗能元件均匀布置在隔震支座的外围，使得当隔震支座发生任意方向剪切位移时，耗能元件产生的水平分力和竖向分力大小均相同。
耗能元件上端铰接件和耗能元件下端铰接件均为万向铰接件，连于耗能元件的万向铰可以实现不同方向、任何倾斜，从而使耗能元件产生所需的阻尼力，能够使得耗能元件不阻碍橡胶支座任意方向变形，同时不同方向变形时，耗能元件产生的耗能效果相同。
耗能元件上端铰接件包括内管端耳板和内管端耳板销轴，内管端耳板通过螺栓固定在上连接板的下端面上；耗能元件下端铰接件包括外管端耳板和外管端耳板销轴，外管端耳板通过螺栓固定在下连接板的上端面上；耗能元件的上端通过内管端耳板销轴与内管端耳板连接，耗能元件的下端通过外管端耳板销轴与外管端耳板连接。
耗能元件为圆筒式摩擦耗能元件。
橡胶支座与上连接板和下连接板之间从里向外的顺序分别放置一个法兰板、垫板，法兰板、垫板通过螺栓与对应的上连接板和下连接板连接。
附图说明
图1 是本发明实施例1的主视结构示意图；
图2 是本发明实施例2的立体结构示意图；
图3 是本发明实施例2的主视结构示意图；
图4 是本发明实施例2的局部放大立体结构示意图；
图中：耗能元件1；耗能元件上端万向铰2；橡胶支座3；上连接板4；耗能元件下端万向铰5；下连接板6；法兰板7；垫板8；作动器连接耳板9；内管端耳板10；内管端耳板销轴11；外管端耳板12；外管端耳板销轴13；
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步说明，目的仅在于更好地理解本发明内容，因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。
实施例1：
参见图1，一种具有常阻尼特征与抗拉功能的隔震支座，包括竖向设置的耗能元件1、耗能元件上端万向铰2、橡胶支座3、上连接板4、耗能元件下端万向铰5、下连接板6；上连接板4、下连接板6均为钢质材料，竖向设置的耗能元件1与橡胶支座3并联，耗能元件1为圆筒式摩擦耗能元件，每个圆筒式摩擦耗能元件外直径为35mm，耗能元件1的上端与耗能元件上端万向铰2通过焊接或螺纹连接固定，耗能元件1的下端与耗能元件下端万向铰5通过焊接或螺纹连接固定，耗能元件上端万向铰2、耗能元件下端万向铰5分别与上连接板4、下连接板6通过螺纹连接或焊接固定，上连接板4、下连接板6分别通过螺栓与橡胶支座3固定连接；当隔震支座发生任意方向的剪切变形时，竖向设置的耗能元件1通过耗能元件上端万向铰2、耗能元件下端万向铰5能够随之发生相同方向的倾斜，竖向设置的耗能元件1内外管可发生相对位移，当发生剪切变形时，耗能元件1水平分力随剪切变形增加而增大，使得支座具有常阻尼特征；同时耗能元件1的竖向分力提高了支座的抗拉能力。
竖向设置的并与橡胶支座3并联的耗能元件1均匀布置在隔震支座的外围，数量为22个，使得当隔震支座发生任意方向剪切位移时，耗能元件1产生的水平分力和竖向分力大小均相同。
连于耗能元件的耗能元件上端万向铰2和耗能元件下端万向铰5能够实现不同方向、任何倾斜，从而使耗能元件产生所需的阻尼力，能够使得耗能元件1不阻碍橡胶支座3任意方向变形，同时不同方向变形时，耗能元件1产生的耗能效果相同。
具有阻尼器和隔震支座一体化特点，克服了现有的阻尼器和隔震支座分离使用体积较大、施工麻烦的缺陷。
本装置隔震支座是将橡胶支座3与22个小型的圆筒式摩擦耗能元件并联而成，在地震作用下，支座主体发生剪切位移时，竖向设置的并与橡胶支座3并联的耗能元件1会发生倾斜，上端和下端发生相对位移，产生阻尼力，阻尼力在水平方向上的分力增大了橡胶支座3的耗能能力，若有拉应力则阻尼力在竖直方向上的分力会承担一部分，竖向设置的并与橡胶支座3并联的耗能元件1的设置简单有效地提高了橡胶支座的水平耗能能力和竖向抗拉能力；本装置除了具有构造简单、造价低廉、施工方便特点外，最大特点是能够实现常阻尼特征即在大小变形下等效阻尼比近似为常量，同时还具有抗拉功能；本发明采用的每个耗能元件1阻尼力为1.2吨，100%剪应变时隔震支座的等效阻尼比约为55.04%，支座主体的等效阻尼比2.93%，大大提高了支座主体的耗能能力。
实施例2：
参见图2、图3，图4，一种具有常阻尼特征与抗拉功能的隔震支座，包括竖向设置的耗能元件1、耗能元件上端铰接件2、橡胶支座3、上连接板4、耗能元件下端铰接件5、下连接板6、作动器连接耳板9；作动器连接耳板9焊接在上连接板4上，耗能元件上端铰接件2包括内管端耳板10和内管端耳板销轴11，内管端耳板10通过螺栓固定在上连接板4的下端面上；耗能元件下端铰接件5包括外管端耳板12和外管端耳板销轴13，外管端耳板12通过螺栓固定在下连接板6的上端面上；耗能元件1的上端通过内管端耳板销轴11与内管端耳板10连接，耗能元件1的下端通过外管端耳板销轴13与外管端耳板12连接，上连接板4、下连接板6均为钢质材料，竖向设置的耗能元件1与橡胶支座3并联，耗能元件1为圆筒式摩擦耗能元件，上连接板4、下连接板6分别通过螺栓与橡胶支座3固定连接；橡胶支座3与上连接板4和下连接板6之间从里向外的顺序分别放置一个法兰板7、垫板8，法兰板7、垫板8通过螺栓与对应的上连接板4和下连接板6连接。
本实施例为了试验方便，未采用万向铰，采用了单向铰接，与万向铰在一个方向上效果是一样的。
以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及其附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (6)

1.一种具有常阻尼特征与抗拉功能的隔震支座，其特征在于：包括竖向设置的耗能元件（1）、耗能元件上端铰接件（2）、橡胶支座（3）、上连接板（4）、耗能元件下端铰接件（5）、下连接板（6）；竖向设置的耗能元件（1）与橡胶支座（3）并联，耗能元件（1）的上端与耗能元件上端铰接件（2）固接，耗能元件（1）的下端与耗能元件下端铰接件（5）固接，耗能元件上端铰接件（2）、耗能元件下端铰接件（5）分别与上连接板（4）、下连接板（6）固接，上连接板（4）、下连接板（6）分别通过螺栓与橡胶支座（3）固定连接。
2.根据权利要求1所述的具有常阻尼特征与抗拉功能的隔震支座，其特征在于：竖向设置的并与橡胶支座（3）并联的耗能元件（1）均匀布置在隔震支座的外围。
3.根据权利要求1所述的具有常阻尼特征与抗拉功能的隔震支座，其特征在于：耗能元件上端铰接件（2）和耗能元件下端铰接件（5）均为万向铰接件。
4.根据权利要求1所述的具有常阻尼特征与抗拉功能的隔震支座，其特征在于：耗能元件上端铰接件（2）包括内管端耳板（10）和内管端耳板销轴（11），内管端耳板（10）通过螺栓固定在上连接板（4）的下端面上；耗能元件下端铰接件（5）包括外管端耳板（12）和外管端耳板销轴（13），外管端耳板（12）通过螺栓固定在下连接板（6）的上端面上；耗能元件（1）的上端通过内管端耳板销轴（11）与内管端耳板（10）连接，耗能元件（1）的下端通过外管端耳板销轴（13）与外管端耳板（12）连接。
5.根据权利要求1所述的具有常阻尼特征与抗拉功能的隔震支座，其特征在于：耗能元件（1）为圆筒式摩擦耗能元件。
6.根据权利要求1所述的具有常阻尼特征与抗拉功能的隔震支座，其特征在于：橡胶支座（3）与上连接板（4）和下连接板（6）之间从里向外的顺序分别放置一个法兰板（7）、垫板（8），法兰板（7）、垫板（8）通过螺栓与对应的上连接板（4）和下连接板（6）连接。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112112304A (zh) * 2020-09-21 2020-12-22 四川省建筑科学研究院有限公司 一种碰撞防护结构及装置
CN113293877A (zh) * 2021-05-11 2021-08-24 昆明学院 一种应用于隔震层的抗风抗拉万向阻尼组件

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