CN111945893A - 一种三维隔震/振支座 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三维隔震/振支座，包括四个钢筒和铅芯橡胶支座；第一钢筒底端通过下锚杆与下部基础连接；内部固定有下挡板；第二钢筒顶沿有顶板；第二钢筒通过减震层与第一钢筒连接；第二钢筒和下挡板之间连接有第一碟型弹簧组；第三钢筒与第一钢筒内底壁固定，且顶沿固定有上挡板；上挡板和第二钢筒之间连接有第二碟型弹簧组；第四钢筒套设在第三钢筒外部；顶沿与第二钢筒固定连接，底部开设有用于第三钢筒穿过的圆形通孔；铅芯橡胶支座包括两块连接钢板以及夹设在其间的铅芯、天然橡胶和钢片，并通过抗拉索拉紧固定。本发明能够有效应用于各种用于隔震/振的结构中，起到良好的隔震或隔振效果。

Description

一种三维隔震/振支座
技术领域
本发明涉及消能减震技术领域，更具体的说是涉及一种三维隔震或隔振支座。
背景技术
传统的抗震结构不断地增强结构的刚度和强度，但与此同时也间接地增大了结构的地震反应，是一种不经济的抗震设计方法。在建筑工程中，隔震支座的运用，可以既经济又有效地减弱地震对于建筑结构的损害。目前运用于建筑的隔震支座一种为水平隔震支座，一种为竖向隔震支座，相对而言，真正具有更强隔震性能和制造可行性的三维隔震支座还需要提升。而且在高烈度地区，对于大跨度结构而言，仅仅考虑水平隔震或竖向隔震不足以抵抗复杂的地震条件。
因此，研发一种兼具较强的水平隔震和竖向隔震性能，同时还具有优良的自复位性能和耗能能力的三维隔震/振支座，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种三维隔震/振支座，旨在解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种三维隔震/振支座，包括：第一钢筒、第二钢筒、第三钢筒、第四钢筒和铅芯橡胶支座；
所述第一钢筒顶端开口且底端封闭；所述第一钢筒的底端通过多个下锚杆与下部基础连接；所述第一钢筒的内部下方固定有水平的下挡板，且所述下挡板开设有第一通孔；
所述第二钢筒顶沿固定有顶板且底端开设有第二通孔；所述第二钢筒位于所述第一钢筒的内部上方，且外侧壁通过减震层与所述第一钢筒的内侧壁连接；所述顶板与所述第一钢筒的顶沿具有竖直方向的间隙；所述第二钢筒的底壁和所述下挡板之间连接有多组第一碟型弹簧组；
所述第三钢筒底端与所述第一钢筒内底壁固定，并向上依次穿过所述第一通孔和第二通孔，且顶沿固定有上挡板；所述上挡板和第二钢筒的内底壁之间连接有多组第二碟型弹簧组；
所述第四钢筒穿过所述第一通孔且套设在所述第三钢筒外部；所述第四钢筒的顶沿与所述第二钢筒的外底壁固定连接，底部开设有用于所述第三钢筒穿过的第三通孔；
所述铅芯橡胶支座包括两块水平对应布置的连接钢板，以及夹设在其间的铅芯、天然橡胶和钢片，并通过多根抗拉索拉紧固定；下方的所述连接钢板与所述顶板固定连接，上方的所述连接钢板通过上锚杆或螺栓与上部结构连接。
通过上述技术方案，本发明提供的支座能够有效应用于各种用于隔震/振的结构中，当该支座应用于建筑、桥梁中时，地震来临时，第一钢筒和第三钢筒发生竖向位移，第一碟形弹簧组受压，第二碟形弹簧组受拉，减震层耗散地震能量，使传到第二钢筒和第四钢筒的力大大减少，从而减轻地震带给上部结构的影响；当该支座应用于机械设备的隔振中时，第二钢筒和第四钢筒发生竖向位移，第二碟形弹簧组受压，第一碟形弹簧组受拉，减震层耗散振动能量，使传到第一钢筒和第三钢筒的力大大减少，从而减轻机械振动带给下部结构的影响；此外，铅芯橡胶支座内部的铅芯产生滞后阻尼的塑性变形还能吸收能量，并可通过橡胶提供水平恢复力。
优选的，在上述一种三维隔震/振支座中，在所述铅芯橡胶支座中：所述天然橡胶和钢片叠层夹紧在两块所述连接钢板之间；所述铅芯竖直插入其中心；所述抗拉索连接在两块所述连接钢板之间，且沿圆周均匀布置。能够有效提高吸能效果，铅芯橡胶支座可以为传统的铅芯橡胶支座或厚肉型铅芯橡胶支座。
优选的，在上述一种三维隔震/振支座中，下方的所述连接钢板与所述顶板之间通过螺栓和螺母紧固连接。连接简单，稳定可靠。
优选的，在上述一种三维隔震/振支座中，所述第一钢筒为圆柱体或长方体；所述第二钢筒、第三钢筒和第四钢筒均为圆柱体；所述第一通孔和第二通孔均为圆形孔洞。能够满足使用需求，以及各钢筒之间的连接需求。
优选的，在上述一种三维隔震/振支座中，所述上挡板整体位于所述第二钢筒内部，且固定于所述第三钢筒顶部。能够提高连接结构的稳定性。
优选的，在上述一种三维隔震/振支座中，所述下挡板的底面与所述第一钢筒的内侧壁之间固定有第一支撑板组。在受力发生较大变形时，可通过第一支撑板组确保其结构刚度。
优选的，在上述一种三维隔震/振支座中，所述第二钢筒的内侧壁与顶板底部之间、以及其与内底壁之间均固定有第二支撑板组。在受力发生较大变形时，可通过第二支撑板组确保其结构刚度。
优选的，在上述一种三维隔震/振支座中，所述上挡板的顶面固定有横竖交叉的多根加劲肋。在受力发生较大变形时，可通过横竖布置的加劲肋确保其结构刚度。
优选的，在上述一种三维隔震/振支座中，所述减震层为高阻尼粘弹性层，或环形阻尼器、或铅芯阻尼器。能够满足减震需求。
优选的，在上述一种三维隔震/振支座中，所述第一碟型弹簧组环绕所述第四钢筒外侧均匀布置；所述第二碟型弹簧组环绕所述第三钢筒外侧均匀布置。在受力拉伸时稳定效果更好。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种三维隔震/振支座，具有以下有益效果：
1、本发明提供的支座能够有效应用于各种用于隔震/振的结构中，当该支座应用于建筑、桥梁中时，地震来临时，第一钢筒和第三钢筒发生竖向位移，第一碟形弹簧组受压，第二碟形弹簧组受拉，减震层耗散地震能量，使传到第二钢筒和第四钢筒的力大大减少，从而减轻地震带给上部结构的影响；当该支座应用于机械设备的隔振中时，第二钢筒和第四钢筒发生竖向位移，第二碟形弹簧组受压，第一碟形弹簧组受拉，减震层耗散振动能量，使传到第一钢筒和第三钢筒的力大大减少，从而减轻机械振动带给下部结构的影响；此外，铅芯橡胶支座内部的铅芯产生滞后阻尼的塑性变形还能吸收能量，并可通过橡胶提供水平恢复力。
2、本发明的铅芯橡胶支座和碟形弹簧组共同提供自复位能力，自复位能力强。
3、本发明在发生强烈震/振动时利用减震层和铅芯橡胶支座内部的铅芯耗散地震能量，能够显著提高结构的抗震/振性能，延性高且耗能能力强。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的三维隔震/振支座的剖视图；
图2附图为本发明提供的三维隔震/振支座的俯视图。
其中：
1-第一钢筒；
11-下挡板；
111-第一通孔；
12-第一支撑板组；
2-第二钢筒；
21-顶板；
22-第二通孔；
23-第二支撑板组；
3-第三钢筒；
31-上挡板；
311-加劲肋；
4-第四钢筒；
41-第三通孔；
5-铅芯橡胶支座；
51-连接钢板；
52-铅芯；
53-天然橡胶；
54-钢片；
55-抗拉索；
56-螺栓；
57-螺母；
6-下锚杆；
7-减震层；
8-第一碟型弹簧组；
9-第二碟型弹簧组。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1和附图2，本发明实施例公开了一种三维隔震/振支座，包括：第一钢筒1、第二钢筒2、第三钢筒3、第四钢筒4和铅芯橡胶支座5；
第一钢筒1顶端开口且底端封闭；第一钢筒1的底端通过多个下锚杆6与下部基础连接；第一钢筒1的内部下方固定有水平的下挡板11，且下挡板11开设有第一通孔111；
第二钢筒2顶沿固定有顶板21且底端开设有第二通孔22；第二钢筒2位于第一钢筒1的内部上方，且外侧壁通过减震层7与第一钢筒1的内侧壁连接；顶板21与第一钢筒1的顶沿具有竖直方向的间隙；第二钢筒2的底壁和下挡板11之间连接有多组第一碟型弹簧组8；
第三钢筒3底端与第一钢筒1内底壁固定，并向上依次穿过第一通孔111和第二通孔22，且顶沿固定有上挡板31；上挡板31和第二钢筒2的内底壁之间连接有多组第二碟型弹簧组9；
第四钢筒4穿过第一通孔111且间隔套设在第三钢筒3外部；第四钢筒4的顶沿与第二钢筒2的外底壁固定连接，底部开设有用于第三钢筒3穿过的第三通孔41；
铅芯橡胶支座5包括两块水平对应布置的连接钢板51，以及夹设在其间的铅芯52、天然橡胶53和钢片54，并通过多根抗拉索55拉紧固定；下方的连接钢板51与顶板21固定连接，上方的连接钢板51通过上锚杆或螺栓与上部结构连接。
为了进一步优化上述技术方案，在铅芯橡胶支座5中：天然橡胶53和钢片54叠层夹紧在两块连接钢板51之间；铅芯52竖直插入其中心；抗拉索55连接在两块连接钢板51之间，且沿圆周均匀布置。
为了进一步优化上述技术方案，下方的连接钢板51与顶板21之间通过螺栓56和螺母57紧固连接。
为了进一步优化上述技术方案，第一钢筒1为圆柱体或长方体；第二钢筒2、第三钢筒3和第四钢筒4均为圆柱体；第一通孔111和第二通孔22均为圆形孔洞。
为了进一步优化上述技术方案，上挡板31位于第二钢筒2内部，且固定于第三钢筒3顶部。
为了进一步优化上述技术方案，下挡板11的底面与第一钢筒1的内侧壁之间固定有第一支撑板组12。
为了进一步优化上述技术方案，第二钢筒2的内侧壁与顶板21底部之间、以及其与内底壁之间均固定有第二支撑板组23。
为了进一步优化上述技术方案，上挡板31的顶面固定有横竖交叉的多根加劲肋311。
为了进一步优化上述技术方案，减震层7为高阻尼粘弹性层，或环形阻尼器、或铅芯阻尼器。
为了进一步优化上述技术方案，第一碟型弹簧组8环绕第四钢筒4外侧均匀布置；第二碟型弹簧组9环绕第三钢筒3外侧均匀布置。
本发明的应用原理为：
当该支座应用于建筑、桥梁中时：
地震来临时，第一钢筒1和第三钢筒3发生竖向位移，第一碟形弹簧组8受压，第二碟形弹簧组9受拉，减震层7耗散地震能量，使传到第二钢筒2和第四钢筒4的力大大减少，从而减轻地震带给上部结构的影响。
当该支座应用于机械设备的隔振中时：
第二钢筒2和第四钢筒4发生竖向位移，第二碟形弹簧组9受压，第一碟形弹簧组8受拉，减震层7耗散振动能量，使传到第一钢筒1和第三钢筒3的力大大减少，从而减轻机械振动带给下部结构的影响。
此外，铅芯橡胶支座5内部的铅芯52产生滞后阻尼的塑性变形还能吸收能量，并可通过天然橡胶53提供水平恢复力。
本发明具有自复位、抗侧力和耗能能力强等特点，本发明概念清晰、施工方便、造价合理，将广泛应用于高层、超高层建筑结构中。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种三维隔震/振支座，其特征在于，包括：第一钢筒(1)、第二钢筒(2)、第三钢筒(3)、第四钢筒(4)和铅芯橡胶支座(5)；
所述第一钢筒(1)顶端开口且底端封闭；所述第一钢筒(1)的底端通过多个下锚杆(6)与下部基础连接；所述第一钢筒(1)的内部下方固定有水平的下挡板(11)，且所述下挡板(11)开设有第一通孔(111)；
所述第二钢筒(2)顶沿固定有顶板(21)且底端开设有第二通孔(22)；所述第二钢筒(2)位于所述第一钢筒(1)的内部上方，且外侧壁通过减震层(7)与所述第一钢筒(1)的内侧壁连接；所述顶板(21)与所述第一钢筒(1)的顶沿具有竖直方向的间隙；所述第二钢筒(2)的底壁和所述下挡板(11)之间连接有多组第一碟型弹簧组(8)；
所述第三钢筒(3)底端与所述第一钢筒(1)内底壁固定，并向上依次穿过所述第一通孔(111)和第二通孔(22)，且顶沿固定有上挡板(31)；所述上挡板(31)和第二钢筒(2)的内底壁之间连接有多组第二碟型弹簧组(9)；
所述第四钢筒(4)穿过所述第一通孔(111)且套设在所述第三钢筒(3)外部；所述第四钢筒(4)的顶沿与所述第二钢筒(2)的外底壁固定连接，底部开设有用于所述第三钢筒(3)穿过的第三通孔(41)；
所述铅芯橡胶支座(5)包括两块水平对应布置的连接钢板(51)，以及夹设在其间的铅芯(52)、天然橡胶(53)和钢片(54)，并通过多根抗拉索(55)拉紧固定；下方的所述连接钢板(51)与所述顶板(21)固定连接，上方的所述连接钢板(51)通过上锚杆或螺栓与上部结构连接。
2.根据权利要求1所述的一种三维隔震/振支座，其特征在于，在所述铅芯橡胶支座(5)中：所述天然橡胶(53)和钢片(54)叠层夹紧在两块所述连接钢板(51)之间；所述铅芯(52)竖直插入其中心；所述抗拉索(55)连接在两块所述连接钢板(51)之间，且沿圆周均匀布置。
3.根据权利要求1所述的一种三维隔震/振支座，其特征在于，下方的所述连接钢板(51)与所述顶板(21)之间通过螺栓(56)和螺母(57)紧固连接。
4.根据权利要求1所述的一种三维隔震/振支座，其特征在于，所述第一钢筒(1)为圆柱体或长方体；所述第二钢筒(2)、第三钢筒(3)和第四钢筒(4)均为圆柱体；所述第一通孔(111)和第二通孔(22)均为圆形孔洞。
5.根据权利要求1所述的一种三维隔震/振支座，其特征在于，所述上挡板(31)位于所述第二钢筒(2)内部，且固定于所述第三钢筒(3)顶部。
6.根据权利要求1所述的一种三维隔震/振支座，其特征在于，所述下挡板(11)的底面与所述第一钢筒(1)的内侧壁之间固定有第一支撑板组(12)。
7.根据权利要求1所述的一种三维隔震/振支座，其特征在于，所述第二钢筒(2)的内侧壁与顶板(21)底部之间、以及其与内底壁之间均固定有第二支撑板组(23)。
8.根据权利要求1所述的一种三维隔震/振支座，其特征在于，所述上挡板(31)的顶面固定有横竖交叉的多根加劲肋(311)。
9.根据权利要求1所述的一种三维隔震/振支座，其特征在于，所述减震层(7)为高阻尼粘弹性层，或环形阻尼器、或铅芯阻尼器。
10.根据权利要求1所述的一种三维隔震/振支座，其特征在于，所述第一碟型弹簧组(8)环绕所述第四钢筒(4)外侧均匀布置；所述第二碟型弹簧组(9)环绕所述第三钢筒(3)外侧均匀布置。
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