CN111075049B - 一种带抗拉功能的耗能三维隔振支座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带抗拉功能的耗能三维隔振支座，其包括：外壳，包括外围板、橡胶支座限位板和下连接板；水平隔振系统，包括相互连接的叠层铅芯橡胶支座和中间连接板，中间连接板设置在叠层铅芯橡胶支座的底部，其中，中间连接板的下表面边侧设置有碟形弹簧上加载肢；解耦单元及耗能单元，包括黏滞液体腔、活塞和黏滞液体；竖向隔振系统，包括定位管、碟形弹簧组、螺旋弹簧和定位加载环。本发明具有水平向和竖向运动的有效解耦，有利于支座的参数设计；具有抗拉功能，有效解决支座倾覆问题；具有较大阻尼，提高支座的耗能效果；具有刚度自适应特性的竖向隔振系统，兼顾地震动和环境振动；各构件结合紧密，空间利用率高等优点。

Description

一种带抗拉功能的耗能三维隔振支座

技术领域

本发明涉及隔振装置技术领域，尤其涉及一种带抗拉功能的耗能三维隔振支座。

背景技术

隔振技术在建筑结构隔震领域和仪器设备振动控制领域已得到了广泛的研究和应用。隔振的基本原理是通过在被隔振体与其下部基础之间通过支座或者特殊构造来设置刚度较小的隔振层，通过滤波效应减小外部环境振动或者地震动对被隔振体(如建筑结构、精密仪器、重要历史文物等)的影响或者阻止被隔振体(如某些大型动力机械设备)产生的振动向其下部基础传播。

然而，现有隔振装置存在着以下不足：一是目前的建筑隔震主要停留在只隔离水平地震，不考虑竖向地震的阶段。然而，近年来国内外发生的地震(比如我国汶川地震、集集地震，日本阪神地震)中的地震动数据表明，在近断层地震区，地震动的竖向分量十分强烈，峰值加速度甚至超过了水平向分量，因此需要解决建筑的竖向隔震问题；二是在地震中，高宽比较大的隔震建筑物会出现摇摆现象，甚至支座受拉至屈服，导致结构发生整体倾覆破坏。所以，隔震装置需要足够的抗拉能力；三是地震动和来自轨道交通、地面交通的环境振动具有不同的振动特性，前者幅值高，频谱广，但是频率低，后者幅值低，频谱窄，但是频率高。既有的一些三维隔振装置往往只能在一个方面发挥作用；四是既有的用于建筑的一些三维隔震支座体量庞大，往往还需要与别的耗能装置配套使用，占用的空间太大。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中所存在的技术问题，从而提供一种带抗拉功能的耗能三维隔振支座。

上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明提供的带抗拉功能的耗能三维隔振支座，其包括：

外壳，包括外围板、橡胶支座限位板和下连接板，所述橡胶支座限位板和下连接板连接在所述外围板的上下两端，所述下连接板上表面设有环状碟形弹簧下加载肢；

水平隔振系统，包括相互连接的叠层铅芯橡胶支座和中间连接板，所述中间连接板设置在所述叠层铅芯橡胶支座的底部，其中，所述中间连接板的下表面边侧设置有碟形弹簧上加载肢；

解耦单元及耗能单元，包括黏滞液体腔、活塞和黏滞液体，所述黏滞液体腔活动地穿设在所述碟形弹簧上加载肢的内部，且所述黏滞液体腔的外侧壁与所述碟形弹簧上加载肢的内侧壁相配合，所述活塞的上端与所述中间连接板的下表面中部相连接，所述活塞处于所述黏滞液体腔中，其中，所述活塞上设有多个节流孔，所述黏滞液体设置在所述黏滞液体腔内；

竖向隔振系统，包括定位管、碟形弹簧组、螺旋弹簧和定位加载环，所述定位管竖直地固定在所述下连接板的上表面中间位置处，且所述定位管的顶部与所述黏滞液体腔的底部相连接，所述活塞的底部设有螺旋弹簧加载肢，所述螺旋弹簧加载肢穿设在所述定位管中，所述螺旋弹簧设置在所述螺旋弹簧加载肢与所述定位管之间，所述定位加载环连接在所述定位管的外表面中部，所述定位加载环与所述碟形弹簧组的一端相接触，所述碟形弹簧组的另一端上下表面分别与所述碟形弹簧上加载肢、碟形弹簧下加载肢相接触。

进一步地，所述外围板的上部内壁处还设有竖向隔振系统限位板，所述竖向隔振系统限位板与所述中间连接板的上表面两侧相配合。

进一步地，所述橡胶支座限位板、竖向隔振系统限位板、外围板和下连接板通过焊接或机械连接的方式连接成一整体。

进一步地，所述黏滞液体腔与所述碟形弹簧上加载肢之间相互接触的表面上、所述橡胶支座限位板和竖向隔振系统限位板的下表面之间均涂有聚四氟乙烯材料涂层。

进一步地，所述螺旋弹簧加载肢和活塞通过焊接或者一体化加工形成一整体。

进一步地，所述中间连接板与叠层铅芯橡胶支座通过内六角螺栓相连接。

本发明的有益效果在于：

1)、水平向和竖向运动的有效解耦，有利于支座的参数设计；

2)、具有抗拉功能，有效解决支座倾覆问题；

3)、具有较大阻尼，提高支座的耗能效果；

4)、具有刚度自适应特性的竖向隔振系统，兼顾地震动和环境振动；

5)、各构件结合紧密，空间利用率高。

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是本发明的带抗拉功能的耗能三维隔振支座的结构示意图；

图2是本发明的带抗拉功能的耗能三维隔振支座的剖视图；

图3是本发明的带抗拉功能的耗能三维隔振支座的承载初始状态的剖视图；

图4是本发明的带抗拉功能的耗能三维隔振支座的黏滞液体腔的剖视图；

图5是本发明的带抗拉功能的耗能三维隔振支座的中间连接板的剖视图；

图6是本发明的带抗拉功能的耗能三维隔振支座的碟形弹簧下加载肢的安装位置图；

图7是本发明的带抗拉功能的耗能三维隔振支座的螺旋弹簧的结构示意图；

图8是本发明的带抗拉功能的耗能三维隔振支座的定位加载环的安装位置图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1-8所示，本发明的带抗拉功能的耗能三维隔振支座，其包括：

外壳，包括外围板6、橡胶支座限位板2和下连接板19，橡胶支座限位板2和下连接板19连接在外围板6的上下两端，下连接板19上表面设有环状碟形弹簧下加载肢18；

水平隔振系统，包括相互连接的叠层铅芯橡胶支座1和中间连接板7，中间连接板7设置在叠层铅芯橡胶支座1的底部，其中，中间连接板7的下表面边侧设置有碟形弹簧上加载肢14；本实施例中，中间连接板7与叠层铅芯橡胶支座1的底部均预留沉孔，使用内六角螺栓5连接，形成水平隔振系统。

本发明中，叠层铅芯橡胶支座1是一种应用广泛的水平隔震支座，具有较高的竖向刚度和竖向承载能力，性能稳定可靠。相较于普通橡胶支座而言，铅芯棒的存在使其具有较强的耗能能力。具体地，叠层铅芯橡胶支座1通过水平剪切变形来发挥隔振作用，内部的铅芯棒在水平往复运动的过程中起耗能作用，可根据水平隔振及耗能性能需求设计叠层铅芯橡胶支座的性能参数。

解耦单元及耗能单元，包括黏滞液体腔8、活塞10和黏滞液体9，黏滞液体腔8活动地穿设在碟形弹簧上加载肢14的内部，且黏滞液体腔8的外侧壁与碟形弹簧上加载肢14的内侧壁相配合，活塞10的上端与中间连接板7的下表面中部相连接，活塞10处于黏滞液体腔8中，其中，活塞10上设有多个节流孔11，黏滞液体9设置在黏滞液体腔8内；本发明中，当活塞10在黏滞液体腔8中做竖向往复运动时，黏滞液体9通过节流孔11流动，发挥耗能作用。同时，通过黏滞液体腔8和碟形弹簧上加载肢14的相互嵌套，锁死竖向隔振系统的水平自由度，并且，在接触面采用聚四氟乙烯材料涂层3来保证接触面在压力较大时也具有较小的摩擦系数，从而实现支座竖向运动和水平运动的解耦。

竖向隔振系统，包括定位管13、碟形弹簧组15、螺旋弹簧17和定位加载环16，定位管13竖直地固定在下连接板19的上表面中间位置处，且定位管13的顶部与黏滞液体腔8的底部相连接，活塞10的底部设有螺旋弹簧加载肢12，螺旋弹簧加载肢12穿设在定位管13中，螺旋弹簧17设置在螺旋弹簧加载肢12与定位管13之间，定位加载环16连接在定位管13的外表面中部，定位加载环16与碟形弹簧组15的一端相接触，碟形弹簧组15的另一端上下表面分别与碟形弹簧上加载肢14、碟形弹簧下加载肢18相接触。

本发明中，在初始荷载下，碟形弹簧组15处于压平状态，提供非线性负刚度，而螺旋弹簧17提供正刚度，二者共同作用，使该装置具有刚度自适应特性。当支座竖向振动位移较小时，该系统提供较小刚度，可以取得良好的隔振效果；竖向振动位移过大时，该系统提供较大刚度，抑制过大位移导致的系统失效。从而使本发明不仅可以隔离地震动，还可以隔离轨道交通、地面交通导致的环境振动。

本发明中，为了起到进一步的限位作用，外围板6的上部内壁处还设有竖向隔振系统限位板4，竖向隔振系统限位板4与中间连接板7的上表面两侧相配合。

优选地，橡胶支座限位板2、竖向隔振系统限位板4、外围板6和下连接板19通过焊接或机械连接的方式连接成一整体。这样可以限制橡胶支座1和竖向隔振系统的竖向位移，起到抗拉的作用，同时，橡胶支座限位板2和竖向隔振系统限位板4的下表面也采用聚四氟乙烯材料涂层3。

优选地，螺旋弹簧加载肢12和活塞10通过焊接或者一体化加工形成一整体。

本发明的制造流程如下：

1)、设置有节流孔11的活塞10通过焊接或者一体化加工的方式与螺旋弹簧加载肢12形成整体。

2)、将活塞10与螺旋弹簧加载肢12放置于黏滞液体腔8中，然后，封好黏滞液体腔上封板81，并通过注液孔82将黏滞液体9注入黏滞液体腔8，注满后封闭注液孔82，黏滞液体腔8侧壁外表面涂上聚四氟乙烯材料涂层3。

3)、中间连接板7先与碟形弹簧上加载肢14通过焊接连接形成整体，然后，再与螺旋弹簧加载肢12通过焊接连接形成整体。

4)、将碟形弹簧下加载肢18、定位管13与下连接板19通过焊接连接形成整体。

5)、将螺旋弹簧17置于定位管13中，定位加载环16套在定位管13外，碟形弹簧通过定位加载环16组成碟形弹簧组15并支承于碟形弹簧下加载肢18上。

6)、将黏滞液体腔8与定位管13通过焊接连接形成整体，同时，螺旋弹簧加载肢12支承于螺旋弹簧17上，碟形弹簧上加载肢14支承于碟形弹簧组15上。

7)、将叠层铅芯橡胶支座1与中间连接板7采用内六角螺栓5连接成整体。

8)、将橡胶支座限位板2、竖向隔振系统限位板3的下表面涂上聚四氟乙烯材料涂层3。

9)、将橡胶支座限位板2、竖向隔振系统限位板3、外围板6与下连接板19通过焊接或者机械连接的方式形成整体。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种带抗拉功能的耗能三维隔振支座，其特征在于，包括：

外壳，包括外围板(6)、橡胶支座限位板(2)和下连接板(19)，所述橡胶支座限位板(2)和下连接板(19)连接在所述外围板(6)的上下两端，所述下连接板(19)上表面设有环状碟形弹簧下加载肢(18)；

水平隔振系统，包括相互连接的叠层铅芯橡胶支座(1)和中间连接板(7)，所述中间连接板(7)设置在所述叠层铅芯橡胶支座(1)的底部，其中，所述中间连接板(7)的下表面边侧设置有碟形弹簧上加载肢(14)；

解耦单元及耗能单元，包括黏滞液体腔(8)、活塞(10)和黏滞液体(9)，所述黏滞液体腔(8)活动地穿设在所述碟形弹簧上加载肢(14)的内部，且所述黏滞液体腔(8)的外侧壁与所述碟形弹簧上加载肢(14)的内侧壁相配合，所述活塞(10)的上端与所述中间连接板(7)的下表面中部相连接，所述活塞(10)处于所述黏滞液体腔(8)中，其中，所述活塞(10)上设有多个节流孔(11)，所述黏滞液体(9)设置在所述黏滞液体腔(8)内；

竖向隔振系统，包括定位管(13)、碟形弹簧组(15)、螺旋弹簧(17)和定位加载环(16)，所述定位管(13)竖直地固定在所述下连接板(19)的上表面中间位置处，且所述定位管(13)的顶部与所述黏滞液体腔(8)的底部相连接，所述活塞(10)的底部设有螺旋弹簧加载肢(12)，所述螺旋弹簧加载肢(12)穿设在所述定位管(13)中，所述螺旋弹簧(17)设置在所述螺旋弹簧加载肢(12)与所述定位管(13)之间，所述定位加载环(16)连接在所述定位管(13)的外表面中部，所述定位加载环(16)与所述碟形弹簧组(15)的一端相接触，所述碟形弹簧组(15)的另一端上下表面分别与所述碟形弹簧上加载肢(14)、碟形弹簧下加载肢(18)相接触。

2.如权利要求1所述的带抗拉功能的耗能三维隔振支座，其特征在于，所述外围板(6)的上部内壁处还设有竖向隔振系统限位板(4)，所述竖向隔振系统限位板(4)与所述中间连接板(7)的上表面两侧相配合。

3.如权利要求2所述的带抗拉功能的耗能三维隔振支座，其特征在于，所述橡胶支座限位板(2)、竖向隔振系统限位板(4)、外围板(6)和下连接板(19)通过焊接或机械连接的方式连接成一整体。

4.如权利要求3所述的带抗拉功能的耗能三维隔振支座，其特征在于，所述黏滞液体腔(8)与所述碟形弹簧上加载肢(14)之间相互接触的表面上、所述橡胶支座限位板(2)和竖向隔振系统限位板(4)的下表面之间均涂有聚四氟乙烯材料涂层(3)。

5.如权利要求1所述的带抗拉功能的耗能三维隔振支座，其特征在于，所述螺旋弹簧加载肢(12)和活塞(10)通过焊接或者一体化加工形成一整体。

6.如权利要求1所述的带抗拉功能的耗能三维隔振支座，其特征在于，所述中间连接板(7)与叠层铅芯橡胶支座(1)通过内六角螺栓(5)相连接。

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