CN110985579B - 一种高阻尼自限位隔减震装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种高阻尼自限位隔减震装置，包括：货架底部传力钢板、楼板预埋钢板、预紧螺栓、隔减震垫和曲形钢板弹簧；货架底部传力钢板上开设限位孔；楼板预埋钢板的上端面开设螺纹孔；螺纹孔对应限位孔设置；预紧螺栓穿过安装间隙并同时与限位孔、螺纹孔螺纹连接；预紧螺栓伸出限位孔的一端安装锁紧螺母；隔减震垫压紧在货架底部传力钢板和楼板预埋钢板之间；曲形钢板弹簧固定在货架底部传力钢板和楼板预埋钢板之间。本发明中，对货架所受到的水平方向的地震等激励起到隔离和减弱作用，保证大型货架在振动作用下只能在很小的范围内左右滑动，货架在振动过程结束后回到原有位置。本发明提出了一种高阻尼自限位隔减震装置的使用方法。
Description
技术领域
本发明属于隔减震技术领域，尤其涉及一种高阻尼自限位隔减震装置及使用方法。
背景技术
货架泛指存放货物的架子，货架用于存放成件物品的保管设备，货架是现代化仓库提高效率的重要工具。然而到目前为止，货架领域的抗震和减震问题一直未能得到有效的解决。目前的各类大型货架，立柱下方直接焊接端板，而后通过锚栓、化锚或膨胀螺栓将端板与基础固定，属于硬性连接支座。当地震发生时，地震作用产生的水平力和竖向力均直接由底部立柱传给支座，极易造成支座损伤甚至破坏，从而造成整体货架的破坏。
现有技术中，为了解决货架的抗震问题，比较有效的方法就是对货架安装减震装置；然而传统的货架减震装置过于冗杂，且仍然需要使用硬性连接支座支撑货架。当因水平方向的地震或振动而产生滑动时，货架会发生滑移无法回位，导致货架严重受损。因此，针对大型货架，亟须一种既有隔减震功能，又可恢复货架原位置的装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高阻尼自限位隔减震装置及使用方法，对货架所受到的水平方向的地震等激励起到隔离和减弱作用，保证大型货架在振动作用下只能在很小的范围内左右滑动，货架在振动过程结束后回到原有位置。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提出了一种高阻尼自限位隔减震装置，包括：
用于承接货架的货架底部传力钢板，所述货架底部传力钢板固定在所述货架的底部；所述货架底部传力钢板上开设限位孔；所述限位孔为一通孔；所述货架底部传力钢板的下方设置一楼板预埋钢板；所述货架底部传力钢板和楼板预埋钢板之间形成安装间隙；所述楼板预埋钢板的上端面开设螺纹孔；所述螺纹孔对应所述限位孔设置；
预紧螺栓，用于固定所述货架底部传力钢板和楼板预埋钢板，所述预紧螺栓穿过所述安装间隙并同时与所述限位孔、螺纹孔螺纹连接；所述预紧螺栓伸出所述限位孔的一端安装锁紧螺母；所述预紧螺栓与所述货架底部传力钢板之间通过锁紧螺母设置预压力；通过调整设置的预压力大小调节货架发生滑动的阈值力；
隔减震垫，所述隔减震垫压紧在所述货架底部传力钢板和楼板预埋钢板之间；所述隔减震垫的预压力可以通过所述预紧螺栓进行调节；所施加的预压力可以带动所述隔减震垫在水平方向隔震和减震；
曲形钢板弹簧，所述曲形钢板弹簧对称均匀安装在隔减震垫两侧；所述曲形钢板弹簧的两端分别固定在所述货架底部传力钢板和楼板预埋钢板上；所述曲形钢板弹簧可提供货架水平滑移的恢复力，同时起到限位作用；
优选地，所述限位孔包括矩形孔和半圆孔；沿水平滑移方向，所述矩形孔的两端分别连通所述半圆孔。
优选地，所述曲形钢板弹簧包括多组钢板弹簧片；所述曲形钢板弹簧为S形；
所述曲形钢板弹簧包括第一弹簧组件、第二弹簧组件和卡箍；
所述第一弹簧组件包括多个第一弹簧；所述第二弹簧组件包括多个第二弹簧；所述第二弹簧贴合在所述第一弹簧上；所述卡箍将所述第一弹簧组件和第二弹簧组件叠合成一体形成叠合弹簧组件；所述第一弹簧组件和第二弹簧组件之间通过螺栓固定。
优选地，所述第一弹簧和第二弹簧的结构相同；所述第一弹簧的两端钢板伸长，第一弹簧的上端伸长钢板通过焊接或螺栓连接固定在货架底部传力钢板的下端面，第一弹簧的下端伸长钢板通过焊接或螺栓连接固定在楼板预埋钢板的上端面。
优选地，所述限位孔内涂有润滑油。
优选地，所述楼板预埋钢板的螺纹孔上方安装一固定螺母。
本发明还提出了一种基于所述高阻尼自限位隔减震装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤S1:根据货架大小、载重以及所处地区的地震烈度等级等信息确定货架下所需布置的隔减震装置数量，大型货架两端的滑动轮在支撑货架的同时提供给货架水平滑动能力，隔减震装置起到隔震和减震的作用；
步骤S2:货架承受较小的水平方向的地震等激励时，地震引起的货架运动产生的剪切力小于所述预紧螺栓与所述货架底部传力钢板预压产生的摩擦力，装置处于锁死状态，货架不发生滑动；
步骤S3:货架承受中大震级的水平方向的地震等激励时，地震等振动引起的货架运动产生的剪切力大于所述预紧螺栓与所述货架底部传力钢板预压产生的摩擦力，货架相对楼板预埋钢板产生水平滑移；所述隔减震垫作为软弱层，在所述货架底部传力钢板的带动下发生水平方向的错动位移，而货架的水平振动响应较小，因此货架底部传力钢板对货架的水平振动响应缓冲，以对水平方向的地震进行隔离；除此之外，隔减震垫具有良好的耗能能力，在货架发生相对楼板预埋钢板水平滑移时，隔减震垫产生剪切变形，消耗大量地震等振动激励输入的能量，减小地震等激励对上部货架的影响，起到减震作用；因此所述装置同时起到水平方向的隔震与减震双重作用；
步骤S4:在特别大震级水平方向地震等激励作用下，所述货架相对楼板预埋钢板产生较大水平滑移，当货架滑动至所述限位孔的一端抵住所述预紧螺栓时，货架无法再向此方向滑动，从而实现滑移限位；所述曲形钢板弹簧带动货架反向滑移，如此往复，直到振动停止；振动停止后，若货架偏离原位置，则此时所述曲形钢板弹簧处于拉伸状态，所述曲形钢板弹簧带动货架回到原位置，粘弹性垫的剪切变形恢复，实现货架恢复原位。
步骤S5:当所述货架受到竖向方向的地震等激励时，隔减震垫产生拉压变形，消耗大量竖向振动能量，实现竖向的减震效果；当地震结束后，隔减震垫的拉压变形恢复，曲形钢板弹簧恢复到自然状态，货架恢复原位。
与现有技术相比，本发明的优点为：对货架所受到的水平方向的地震等激励起到隔离和减弱作用，保证大型货架在振动作用下只能在很小的范围内左右滑动，货架在振动过程结束后回到原有位置。
附图说明
图1为本发明一实施例的高阻尼自限位隔减震装置的主视图；
图2为本发明一实施例的高阻尼自限位隔减震装置的使用状态主视图；
图3为图1的俯视图；
图4其图1中曲形钢板弹簧的结构图；
图5为图1中左预紧螺栓、货架底部传力钢板以及楼板预埋钢板的连接示意图。
其中，1-货架底部传力钢板，11-限位孔，2-楼板预埋钢板，21-螺纹孔，3-左预紧螺栓，4-右预紧螺栓，5-隔减震垫，6-曲形钢板弹簧，7-货架，8-滑动轮。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的高阻尼自限位隔减震装置及使用方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
如图1~2、图5所示，一种高阻尼自限位隔减震装置，包括：用于承接货架7的货架底部传力钢板1、用于固定货架底部传力钢板1和楼板预埋钢板2的预紧螺栓（如左预紧螺栓3、右预紧螺栓4）、曲形钢板弹簧6和一隔减震垫5。其中，货架底部传力钢板1、隔减震垫5、楼板预埋钢板2由上到下依次设置；隔减震垫5压紧在货架底部传力钢板1和楼板预埋钢板2之间；曲形钢板弹簧6安装在隔减震垫5左右两侧，并固定在货架底部传力钢板1和楼板预埋钢板2之间。该装置的具体结构如下：
货架底部传力钢板1固定在货架7的底部，即货架底部传力钢板1与货架7一体成型；货架底部传力钢板1的四角开设限位孔11；限位孔11为一通孔，限位孔11的长度大于预紧螺栓的外径；即当货架7承受水平方向的地震等激励时，预紧螺栓可沿着限位孔11左右滑移；货架底部传力钢板1的下方设置一楼板预埋钢板2；货架底部传力钢板1和楼板预埋钢板2之间形成安装间隙；楼板预埋钢板2的上端面开设螺纹孔21；螺纹孔21对应限位孔11设置，如可在限位孔11投影的中心位置开设供预紧螺栓安装所需的螺纹孔21。
预紧螺栓穿过安装间隙并同时与限位孔11、螺纹孔21螺纹连接，用于固定所述货架底部传力钢板1和楼板预埋钢板2；预紧螺栓伸出限位孔11的一端安装锁紧螺母，预紧螺栓与螺纹孔21配合的一端安装固定螺母。将预紧螺栓安装完成后，锁紧螺母的作用是将预紧螺栓锁紧在货架底部传力钢板1上；预紧螺栓与所述货架底部传力钢板1之间通过锁紧螺母设置预压力；通过调整设置的预压力大小调节货架7发生滑动的阈值力，确保在小的振动时货架7不动；此外，预紧螺栓还可以带动隔减震装置起作用，当地震引起的货架7运动产生的剪切力超过预紧力引起的摩擦力以后，货架7沿水平方向来回滑动，使隔减震垫5发生剪切变形，以实现装置隔减震的功能。固定螺母的作用是用于加强预紧螺栓和楼板预埋钢板2之间的稳定性。安装预紧螺栓时，将其对称均匀的安装在隔减震垫5的周围，穿过货架7底部的货架底部传力钢板1的限位孔11，旋入螺纹孔21之中，之后拧紧预紧螺栓头部以及固定螺母，将预紧螺栓安装在货架7底部的货架底部传力钢板1和楼板预埋钢板2之间，然后通过锁紧螺母调节预紧螺栓头部的拧紧程度，以不断调节预紧螺栓的预紧力，对隔减震垫5进行一定程度的预压。
隔减震垫5为在高温高压下硫化形成的核心高阻尼粘弹性垫，压紧在所述货架底部传力钢板1和楼板预埋钢板2之间的中心位置，隔减震垫5的预压力可以通过所述预紧螺栓进行调节；所施加的预压力可以带动所述隔减震垫5在水平方向隔震和减震，用于隔离水平方向的地震激励以及耗散水平方向和竖向方向的地震激励能量。
曲形钢板弹簧6用于提供货架7水平滑移的恢复力，同时起到限位作用；曲形钢板弹簧6在保证货架7左右均匀运动的同时，还可提供货架7恢复原位所需要的弹性恢复力，并且在极限状态下对装置以及货架7限位。曲形钢板弹簧6包括多组钢板弹簧片；曲形钢板弹簧6的两端分别固定在货架底部传力钢板1和楼板预埋钢板2上。极限状态下是指当货架7承受水平方向的地震等激励时，货架7相对楼板预埋钢板2水平滑移，当所述限位孔11的一端抵住预紧螺栓时，所述曲形钢板弹簧6带动货架7反向滑移以实现滑移限位。
限位孔11的具体设计如图3所示：限位孔11包括矩形孔和半圆孔；沿水平滑移方向，矩形孔的两端分别连通半圆孔。即限位孔11的形状为圆角矩形，其中半圆形的直径与长方形宽等长且略大于预紧螺栓的杆径，长方形的长约为1-2倍预紧螺栓的杆件直径；限位孔11内涂有润滑油，货架7的底部安装滑动轮8，便于货架7滑动。
曲形钢板弹簧6的具体结构设计如图1、图4所示：曲形钢板弹簧6为S形；曲形钢板弹簧6包括第一弹簧组件、第二弹簧组件和卡箍；第一弹簧组件包括多个第一弹簧（钢板）；第二弹簧组件包括多个第二弹簧；第二弹簧贴合在第一弹簧上；卡箍将第一弹簧组件和第二弹簧组件叠合成一体；第一弹簧组件和第二弹簧组件之间通过螺栓固定，即在两组钢板弹簧的中间处开设螺纹通孔，然后螺栓穿过螺纹通孔将两组弹簧组件固定在一起。进一步地，第一弹簧和第二弹簧的结构相同；第一弹簧的两端钢板伸长，第一弹簧的上端伸长钢板通过焊接或螺栓连接固定在货架底部传力钢板1的下端面，第一弹簧的下端伸长钢板通过焊接或螺栓连接固定在楼板预埋钢板2的上端面。设计时，依据货架7体量，确定货架7恢复原位所需的弹性恢复力，从而确定簧片数量以及钢板（第一弹簧或者第二弹簧）的弯曲程度；同时保证曲型钢板弹簧6提供的限位值与限位孔11的孔径相协调。即，如货架7向左端滑移时，当限位孔11的右端抵住预紧螺栓，此时曲形钢板弹簧6达到拉力限位值，货架7无法进一步向左滑移。
本实施例还提出了一种高阻尼自限位隔减震装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤S1:根据货架大小、载重以及所处地区的地震烈度等级等信息确定货架下所需布置的隔减震装置数量，大型货架两端的滑动轮在支撑货架的同时提供给货架水平滑动能力，隔减震装置起到隔震和减震的作用；
步骤S2:货架承受较小的水平方向的地震等激励时，地震引起的货架运动产生的剪切力小于所述预紧螺栓与所述货架底部传力钢板预压产生的摩擦力，装置处于锁死状态，货架不发生滑动；
步骤S3:货架承受中大震级的水平方向的地震等激励时，地震等振动引起的货架运动产生的剪切力大于所述预紧螺栓与所述货架底部传力钢板预压产生的摩擦力，货架相对楼板预埋钢板产生水平滑移；所述隔减震垫作为软弱层，在所述货架底部传力钢板的带动下发生水平方向的错动位移，而货架的水平振动响应较小，因此货架底部传力钢板对货架的水平振动响应缓冲，以对有效的对水平方向的地震进行隔离；除此之外，隔减震垫具有良好的耗能能力，在货架发生相对楼板预埋钢板水平滑移时，隔减震垫产生剪切变形，消耗大量地震等振动激励输入的能量，减小地震等激励对上部货架的影响，起到减震作用；因此所述装置同时起到水平方向的隔震与减震双重作用；
步骤S4:在特别大震级水平方向地震等激励作用下，所述货架相对楼板预埋钢板产生较大水平滑移，当货架滑动至所述限位孔的一端抵住所述预紧螺栓时，货架无法再向此方向滑动，从而实现滑移限位；所述曲形钢板弹簧带动货架反向滑移，如此往复，直到振动停止；振动停止后，若货架偏离原位置，则此时所述曲形钢板弹簧处于拉伸状态，所述曲形钢板弹簧带动货架回到原位置，粘弹性垫的剪切变形恢复，实现货架恢复原位。
步骤S5:当所述货架受到竖向方向的地震等激励时，隔减震垫产生拉压变形，消耗大量竖向振动能量，实现竖向的减震效果；当地震结束后，隔减震垫的拉压变形恢复，曲形钢板弹簧恢复到自然状态，货架恢复原位。
该装置的工作原理如下：
在本实施例中，根据货架7的大小、载重以及所处地区的地震烈度等级等信息确定货架7下所需布置的该装置的数量。
当货架7受到较小的水平方向的地震等激励时，地震引起的货架7运动产生的剪切力小于所述预紧螺栓与所述货架底部传力钢板1预压产生的摩擦力，装置处于锁死状态，货架不发生滑动；
当货架7受到中大震级的水平方向的地震等激励时：地震等振动引起的货架7运动产生的剪切力大于所述预紧螺栓与所述货架底部传力钢板1预压产生的摩擦力，货架7相对楼板预埋钢板2产生水平滑移；货架7底部装置中的隔减震垫5作为薄弱层，在所述货架底部传力钢板1的带动下发生水平方向的错动位移，而货架7的水平振动响应较小，因此货架底部传力钢板1对货架7的水平振动响应缓冲，以对水平方向的地震进行隔离；除此之外，隔减震垫5具有良好的耗能能力，在货架7发生水平方向的振动时，隔减震垫5发生剪切变形而消耗大量的地震输入的能量，从而可减小地震对货架7的影响，起到减震作用；因此该装置同时起到水平方向的隔震与减震双重作用。
当货架7受到特别大震级的水平方向的地震等激励时：货架7产生相对于楼板预埋钢板2水平滑移时，装置中的曲形钢板弹簧6保证货架7左右均匀运动；当货架7向一侧（如左端）滑动至限位孔11的孔边与预紧螺栓的右侧接触时，曲形钢板弹簧6拉伸到极限，此时货架7不能再向该侧（左端）继续滑动，曲形钢板弹簧6的恢复力带动货架7反向滑动，如此往复，直到振动停止；振动停止后，若货架7偏离原位置，则此时曲形钢板弹簧6处于拉伸状态，曲形钢板弹簧6的弹性恢复力会带动货架7回到原位置，隔减震垫5的剪切变形恢复。
当所述货架7受到竖向方向的地震等激励时：隔减震垫5产生拉压变形，消耗大量竖向振动能量，实现竖向的减震效果；当地震等激励结束后，隔减震垫5的拉压变形恢复，曲形钢板弹簧6恢复到自然状态，货架7回到原位置。
综上，本实施例的高阻尼自限位隔减震装置的优点为：
1）同时具备水平向隔震和减震能力以及竖向减震能力，大幅减小货架7的振动反应。
2）良好的回复能力；装置中的曲形钢板弹簧6保证了货架7左右的均匀滑移，曲形钢板弹簧6具有足够的弹性恢复能力，保证了大型水平滑移货架7在地震或振动作用结束后可回到原位；。
3）限位能力；预紧螺栓的固定以及螺栓滑移孔洞大小的限制使得地震过程中大型货架7只能反复在水平方向左右小幅度滑动，限制了货架7的活动范围。
4）小震锁死、中大震隔减震、特大震限位；通过锁紧螺母调节预紧螺栓的预压力，保证货架7在小震情况下锁死，不发生位移；在中大震情况下，货架7发生左右滑移，装置中的隔减震垫5起到水平方向的隔震和减震作用；特大震情况下，货架7滑动至限位孔11的一端抵住所述预紧螺栓时，货架7无法再向此方向滑动，实现滑移限位。
5）安装简便；不同于过往货架7隔减震装置冗杂的常态，本装置的安装十分方便快捷，且构造简单，同时装置的维修以及更换十分方便，有利于长期使用与推广。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种基于高阻尼自限位隔减震装置的使用方法，其特征在于，高阻尼自限位隔减震装置包括：
用于承接货架的货架底部传力钢板，所述货架底部传力钢板固定在所述货架的底部；所述货架底部传力钢板上开设限位孔；所述限位孔为一通孔；所述货架底部传力钢板的下方设置一楼板预埋钢板；所述货架底部传力钢板和楼板预埋钢板之间形成安装间隙；所述楼板预埋钢板的上端面开设螺纹孔；所述螺纹孔对应所述限位孔设置；
预紧螺栓，用于固定所述货架底部传力钢板和楼板预埋钢板，所述预紧螺栓穿过所述安装间隙并同时与所述限位孔、螺纹孔螺纹连接；所述预紧螺栓伸出所述限位孔的一端安装锁紧螺母；所述预紧螺栓与所述货架底部传力钢板之间通过锁紧螺母设置预压力；通过调整设置的预压力大小调节货架发生滑动的阈值力；
隔减震垫，所述隔减震垫压紧在所述货架底部传力钢板和楼板预埋钢板之间；所述隔减震垫的预压力通过所述预紧螺栓进行调节；所施加的预压力带动所述隔减震垫在水平方向隔震和减震；
曲形钢板弹簧，所述曲形钢板弹簧对称均匀安装在隔减震垫两侧；所述曲形钢板弹簧的两端分别固定在所述货架底部传力钢板和楼板预埋钢板上；所述曲形钢板弹簧可提供货架水平滑移的恢复力，同时起到限位作用，同时保证曲型钢板弹簧提供的限位值与限位孔的孔径相协调；
所述限位孔包括矩形孔和半圆孔；沿水平滑移方向，所述矩形孔的两端分别连通所述半圆孔；
所述曲形钢板弹簧包括多组钢板弹簧片；所述曲形钢板弹簧为S形；
所述曲形钢板弹簧包括第一弹簧组件、第二弹簧组件和卡箍；
所述第一弹簧组件包括多个第一弹簧；所述第二弹簧组件包括多个第二弹簧；所述第二弹簧贴合在所述第一弹簧上；所述卡箍将所述第一弹簧组件和第二弹簧组件叠合成一体形成叠合弹簧组件；所述第一弹簧组件和第二弹簧组件之间通过螺栓固定；
所述第一弹簧和第二弹簧的结构相同；所述第一弹簧的两端钢板伸长，第一弹簧的上端伸长钢板通过焊接或螺栓连接固定在货架底部传力钢板的下端面，第一弹簧的下端伸长钢板通过焊接或螺栓连接固定在楼板预埋钢板的上端面；
所述限位孔内涂有润滑油；
所述楼板预埋钢板的螺纹孔上方安装一固定螺母；
包括以下步骤：
步骤S1:根据货架大小、载重以及所处地区的地震烈度等级信息确定货架下所需布置的隔减震装置数量，大型货架两端的滑动轮在支撑货架的同时提供给货架水平滑动能力，隔减震装置起到隔震和减震的作用；
步骤S2:货架承受较小的水平方向的地震时，地震引起的货架运动产生的剪切力小于所述预紧螺栓与所述货架底部传力钢板预压产生的摩擦力，装置处于锁死状态，货架不发生滑动；
步骤S3:货架承受中大震级的水平方向的地震时，地震振动引起的货架运动产生的剪切力大于所述预紧螺栓与所述货架底部传力钢板预压产生的摩擦力，货架相对楼板预埋钢板产生水平滑移；所述隔减震垫作为软弱层，在所述货架底部传力钢板的带动下发生水平方向的错动位移，在货架发生相对楼板预埋钢板水平滑移时，隔减震垫产生剪切变形，减小地震对上部货架的影响，起到减震作用；因此所述装置同时起到水平方向的隔震与减震双重作用；
步骤S4:在特别大震级水平方向地震作用下，所述货架相对楼板预埋钢板产生较大水平滑移，当货架滑动至所述限位孔的一端抵住所述预紧螺栓时，货架无法再向此方向滑动，从而实现滑移限位；所述曲形钢板弹簧带动货架反向滑移，如此往复，直到振动停止；振动停止后，若货架偏离原位置，则此时所述曲形钢板弹簧处于拉伸状态，所述曲形钢板弹簧带动货架回到原位置，粘弹性垫的剪切变形恢复，实现货架恢复原位；
步骤S5:当所述货架受到竖向方向的地震时，隔减震垫产生拉压变形，消耗大量竖向振动能量，实现竖向的减震效果；当地震结束后，隔减震垫的拉压变形恢复，曲形钢板弹簧恢复到自然状态，货架恢复原位。
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