CN111535449A - 一种环形弹簧减振支座 - Google Patents

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凌育洪
周连江
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Abstract

本发明公开一种环形弹簧减振支座，包括外套筒、内套筒、环形弹簧和抗拉机构，所述外套筒沿轴向套设于内套筒外，内套筒和外套筒围设出减振腔，环形弹簧位于减振腔内，环形弹簧的一端抵接内套筒，另一端抵接外套筒；抗拉机构位于减振腔内，抗拉机构包括活动杆和活动套筒，活动套筒设有活动腔，活动套筒设有通孔，通孔供活动杆沿轴向进入活动腔，活动杆包括固定端和自由端，自由端位于活动腔内，固定端和活动套筒两者中的一者与内套筒连接，另一者与外套筒连接，活动杆的自由端设有卡持部，卡持部的横截面积大于通孔的横截面积。环形弹簧实现建筑的竖向减振，内、外套筒限制建筑横向位移，抗拉机构使建筑具有一定的抗拉和抗倾覆能力。

Description

一种环形弹簧减振支座
技术领域
本发明涉及房屋建筑减振技术领域，特别涉及一种环形弹簧减振支座。
背景技术
地铁作为有效缓解城市交通拥堵压力的手段，在我国大城市中得到大规模的推广建设。但由于大多数地铁线路靠近甚至穿越城市中密集的住宅区、商业中心、文化中心、高科技工业园等，它们在方便人们出行的同时，也带来了严重的环境振动问题。如北京、上海、广州这样的大城市，城市地铁上有很多商业建筑，其诱发的环境振动对周边建筑、人体以及各种仪器设备的准确使用造成了严重的负面影响。因而城市地铁上盖建筑物的建设而言，对建筑物本身的减隔振提出了更高要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种环形弹簧减振支座，解决了地铁上盖建筑的减振问题。
本发明的技术方案为：一种环形弹簧减振支座，包括外套筒、内套筒、环形弹簧和抗拉机构，所述外套筒沿轴向套设于内套筒外，内套筒和外套筒围设出减振腔，环形弹簧位于减振腔内，环形弹簧的一端抵接内套筒，另一端抵接外套筒；抗拉机构位于减振腔内，抗拉机构包括活动杆和活动套筒，活动套筒设有活动腔，活动套筒设有通孔，通孔供活动杆沿轴向进入活动腔，活动杆包括固定端和自由端，自由端位于活动腔内，固定端和活动套筒两者中的一者与内套筒连接，另一者与外套筒连接，活动杆的自由端设有卡持部，卡持部的横截面积大于通孔的横截面积，卡持部用以防止活动杆脱离活动套筒。环形弹簧实现建筑的竖向减振，内、外套筒限制建筑横向位移，同时抗拉机构使建筑具有一定的抗拉和抗倾覆能力，保证建筑物的安全。
进一步，还包括上连接板和下连接板，内套筒与上连接板连接，外套筒与下连接板连接，上连接板与柱底连接，下连接板与基础顶面连接。
进一步，所述内套筒与上连接板的底面通过焊接固定，外套筒与下连接板的顶面通过焊接固定，上连接板通过螺栓与柱底连接，下连接板通过螺栓与基础顶面连接。
进一步，所述活动套筒与外套筒连接，活动杆的固定端与内套筒连接，环形弹簧位于活动杆和活动套筒外。
进一步，所述通孔为圆形，所述卡持部的横截面为圆形，卡持部的直径大于通孔的直径。
进一步，所述外套筒和内套筒的内表面均设有橡胶垫。环形弹簧压缩向外扩大时，橡胶垫与环形弹簧接触，减轻环形弹簧的磨损，还可以消耗一部分能量，达到减振的目的。
进一步，所述环形弹簧包括多个内圆锥面外圆柱面的外圆环和多个内圆柱面外圆锥面的内圆环，多个外圆环和多个内圆环交替叠加，外圆环的内圆锥面与内圆环的外圆锥面相互接触。外圆环的内圆锥面与内圆环的外圆锥面之间摩擦可起到减振耗能的作用，当有个别圆环损坏时，整体仍可继续工作，不会导致完全失效，具有安全保障，圆环损坏或磨损后，只需更换个别圆环即可，修理容易，工作可靠。
进一步，所述外圆环的壁厚为外圆环直径的1/10-1/20，内圆环的壁厚为内圆环直径的1/10-1/20。相比普通弹簧，本申请的环形弹簧的壁厚更厚，保证环形弹簧的刚度，以承载上部结构的荷载，力学性能也更稳定，更适用于土木工程领域中的建筑减隔振。
进一步，所述内套筒与环形弹簧之间具有间隙，间隙为内套筒直径的1％-2％。内套筒与环形弹簧之间的间隙确保环形弹簧有足够的空间进行侧向变形。
进一步，所述环形弹簧的几何形心与内套筒和外套筒的几何形心重叠。内套筒和外套筒对环形弹簧进行限位，利于协同受力。
上述环形弹簧减振支座的工作原理：当环形弹簧在受轴向力时，外圆环的内圆锥面与内圆环的外圆锥面之间摩擦可起到减振耗能，接触表面产生很大的摩擦力使其加卸载的特性曲线不重合，在加载时，轴向力由表面压力和摩擦力平衡，因此相当于减小了轴向载荷的作用，即增大了弹簧刚度；在卸载时，摩擦力阻碍了弹簧弹性变形的恢复，因此相当于减小了弹簧的作用力。一次加卸载循环中能消耗约三分之二的能量，实现减振功能。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本发明的环形弹簧减振支座，套筒可以对环形弹簧起到限位作用，同时也使支座能够承受一定的弯矩和剪力。此外，设置圆柱型套筒可以在荷载过大导致环形弹簧压缩过大时，避免环形弹簧与上连接板或下连接板形成刚性接触，加剧环形弹簧与连接板之间的冲击和碰撞，导致弹簧磨损，套筒起到缓冲抗压、隔振保护的作用。
附图说明
图1为本发明的环形弹簧减振支座的结构示意图。
图2为本发明的环形弹簧减振支座的剖视图。
图3为本发明的环形弹簧减振支座与柱底和基础的连接示意图。
外套筒1、内套筒2、环形弹簧3、外圆环31、内圆环32、上连接板4、下连接板5、柱底预埋件6、基础预埋件7、活动杆8、活动套筒9、通孔10、卡持部11。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1和图2所示，本实施例提供了一种环形弹簧减振支座，包括外套筒1、内套筒2、环形弹簧3、抗拉机构、上连接板4和下连接板5。
如图3所示，建筑物的柱底设有柱底预埋件6，地面基础的顶面设有基础预埋件7，柱底预埋件、基础预埋件、上连接板和下连接板上均设有螺栓孔，上连接板通过高强螺栓与柱底预埋件连接，下连接板通过高强螺栓与基础预埋件连接。高强螺栓的型号根据计算需要取用，孔距和边距遵循《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ82-2011第4.3.3条规定。
如图2所示，内套筒与上连接板的底面通过焊接固定，外套筒与下连接板的顶面通过焊接固定，外套筒沿轴向套设于内套筒外，内套筒和外套筒围设出减振腔，外套筒和内套筒的内表面均设有橡胶垫。橡胶垫将内套筒、外套筒和环形弹簧隔绝，减轻环形弹簧的磨损，还可以消耗一部分能量，达到减振的目的。
如图2所示，环形弹簧位于减振腔内，环形弹簧的一端抵接内套筒，另一端抵接外套筒，环形弹簧的几何形心与内套筒和外套筒的几何形心重叠，利于协同受力。环形弹簧包括多个内圆锥面外圆柱面的外圆环31和多个内圆柱面外圆锥面的内圆环32，多个外圆环和多个内圆环交替叠加，外圆环的内圆锥面与内圆环的外圆锥面相互接触。外圆环的内圆锥面与内圆环的外圆锥面之间摩擦可起到减振耗能的作用，当有个别圆环损坏时，整体仍可继续工作，不会导致完全失效，具有安全保障，圆环损坏或磨损后，只需更换个别圆环即可，修理容易，工作可靠。在本实施例中，外圆环的壁厚为外圆环直径的1/10，内圆环的壁厚为内圆环直径的1/10，相比普通弹簧，本实施例的环形弹簧的壁厚更厚，保证环形弹簧的刚度，以承载上部结构的荷载，力学性能也更稳定，更适用于土木工程领域中的建筑减隔振；内套筒与环形弹簧之间具有间隙，间隙为内套筒直径的2％，确保环形弹簧有足够的空间进行侧向变形。
如图2所示，抗拉机构位于减振腔内，抗拉机构包括活动杆8和活动套筒9，活动套筒设有活动腔，活动套筒设有通孔10，通孔处设有橡胶垫，通孔供活动杆沿轴向进入活动腔，活动杆包括固定端和自由端，自由端位于活动腔内，固定端和活动套筒两者中的一者与内套筒连接，另一者与外套筒连接，活动杆的自由端设有卡持部11，卡持部的横截面积大于通孔的横截面积，卡持部用以防止活动杆脱离活动套筒。在本实施例中，活动套筒与外套筒焊接固定，活动杆的固定端与内套筒焊接固定，环形弹簧位于活动杆和活动套筒外，通孔为圆形，卡持部的横截面为圆形，活动套筒为圆柱状，卡持部与活动套筒的内壁之间有间距，卡持部的直径大于通孔的直径；环形弹簧压缩时，活动杆可沿轴向在活动腔内运动，活动杆与通孔处的橡胶垫摩擦进行耗能，当环形弹簧回复时，通孔限制卡持部脱离活动套筒，使建筑具有一定的抗拉和抗倾覆能力，保证建筑物的安全。
根据需要，可在柱底和地面基础之间设置多个环形弹簧减振支座。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种环形弹簧减振支座，其特征在于，包括外套筒、内套筒、环形弹簧和抗拉机构，所述外套筒沿轴向套设于内套筒外，内套筒和外套筒围设出减振腔，环形弹簧位于减振腔内，环形弹簧的一端抵接内套筒，另一端抵接外套筒；抗拉机构位于减振腔内，抗拉机构包括活动杆和活动套筒，活动套筒设有活动腔，活动套筒设有通孔，通孔供活动杆沿轴向进入活动腔，活动杆包括固定端和自由端，自由端位于活动腔内，固定端和活动套筒两者中的一者与内套筒连接，另一者与外套筒连接，活动杆的自由端设有卡持部，卡持部的横截面积大于通孔的横截面积，卡持部用以防止活动杆脱离活动套筒。
2.根据权利要求1所述的环形弹簧减振支座，其特征在于，还包括上连接板和下连接板，内套筒与上连接板连接，外套筒与下连接板连接，上连接板与柱底连接，下连接板与基础顶面连接。
3.根据权利要求2所述的环形弹簧减振支座，其特征在于，内套筒与上连接板的底面通过焊接固定，外套筒与下连接板的顶面通过焊接固定，上连接板通过螺栓与柱底连接，下连接板通过螺栓与基础顶面连接。
4.根据权利要求1所述的环形弹簧减振支座，其特征在于，所述活动套筒与外套筒连接，活动杆的固定端与内套筒连接，环形弹簧位于活动杆和活动套筒外。
5.根据权利要求1所述的环形弹簧减振支座，其特征在于，所述通孔为圆形，所述卡持部的横截面为圆形，卡持部的直径大于通孔的直径。
6.根据权利要求1所述的环形弹簧减振支座，其特征在于，所述外套筒和内套筒的内表面均设有橡胶垫。
7.根据权利要求1所述的环形弹簧减振支座，其特征在于，所述环形弹簧包括多个内圆锥面外圆柱面的外圆环和多个内圆柱面外圆锥面的内圆环，多个外圆环和多个内圆环交替叠加，外圆环的内圆锥面与内圆环的外圆锥面相互接触。
8.根据权利要求7所述的环形弹簧减振支座，其特征在于，所述外圆环的壁厚为外圆环直径的1/10-1/20，内圆环的壁厚为内圆环直径的1/10-1/20。
9.根据权利要求1所述的环形弹簧减振支座，其特征在于，所述内套筒与环形弹簧之间具有间隙，间隙为内套筒直径的1％-2％。
10.根据权利要求1所述的环形弹簧减振支座，其特征在于，所述环形弹簧的几何形心与内套筒和外套筒的几何形心重叠。
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