CN112391947A - 一种三维隔震支座 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种三维隔震支座，涉及建筑、桥梁隔震技术领域，三维隔震支座包括：支撑组件、竖直隔震组件以及水平隔震组件，支撑组件包括由上至下依次设置的上连接板、中连接板以及下连接板，竖直隔震组件设置于上连接板和中连接板之间，水平隔震组件设置于中连接板和下连接板之间，水平隔震组件与竖直隔震组件相互独立，从而使水平隔震组件和竖直隔震组件均具有良好的稳定性，充分发挥各自的隔震能力。同时，水平隔震组件的橡胶座设置于水平隔震组件内部，与外界相隔离，橡胶座耐久性大大提高，耐久性好。

Description

一种三维隔震支座
技术领域
本发明涉及建筑、桥梁隔震技术领域，特别是涉及一种三维隔震支座。
背景技术
隔震支座是一种应用最为广泛的隔震装置，能延长结构的自振周期，从而避开地震场地的卓越周期，减轻工程结构的震害，其有效性已得到实际工程的检验。目前，大部分隔震支座只能实现水平隔震。然而，有些近场地震动中竖直地震作用的幅值甚至超过水平地震作用的幅值，竖直地震作用同样会对工程结构造成严重破坏。
同时实现水平隔震和竖直隔震的三维隔震支座相对较少，且存在一些不足，主要表现在：
1.水平隔震装置与竖直隔震装置并未完全解除耦合作用。竖直隔震装置可能产生水平位移，可能影响竖直隔震装置的稳定性。水平隔震装置可能受到拉力作用，从而导致支座发生受拉破坏，也可能在较大水平位移下，受到较大压力作用而发生失稳破坏。
2.水平隔震装置的橡胶座长期裸露于各种恶劣环境中，易发生温差、腐蚀等自然破坏，耐久性差。
因此，如何克服上述缺陷成为本领域技术人员目前所亟待解决的问题。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种水平隔震装置与竖直隔震装置相互独立，且橡胶座耐久性好的三维隔震支座。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种三维隔震支座，包括：支撑组件，所述支撑组件包括平行并相对设置的上连接板、中连接板以及下连接板，且所述上连接板、所述中连接板以及所述下连接板由上至下依次设置；竖直隔震组件，所述竖直隔震组件设置于所述上连接板和所述中连接板之间，所述竖直隔震组件包括第一弹性件以及沿竖直方向同轴设置的内传力圆环和外传力圆环，所述内传力圆环沿竖直方向可滑动地套设于所述外传力圆环内部，所述内传力圆环靠近所述上连接板的一端与所述上连接板固定连接，所述外传力圆环靠近所述中连接板的一端与所述中连接板固定连接，所述第一弹性件套设于所述内传力圆环内部，且所述第一弹性件的一端与所述上连接板固定连接，所述第一弹性件的另一端与所述中连接板固定连接；水平隔震组件，所述水平隔震组件设置于所述中连接板和所述下连接板之间，所述水平隔震组件包括第二弹性件以及沿竖直方向同轴设置的竖直传力圆环、复位圆环、连接圆环、中间板以及橡胶座，所述竖直传力圆环靠近所述中连接板的一端与所述中连接板相贴合，且所述竖直传力圆环和所述中连接板能够沿水平方向相对滑动，所述竖直传力圆环远离所述中连接板的一端与所述下连接板固定连接，所述复位圆环套设于所述竖直传力圆环的外部，且所述复位圆环靠近所述中连接板的一端与所述中连接板固定连接，所述连接圆环套设于所述竖直传力圆环及所述复位圆环内部，所述连接圆环的一端与所述中连接板固定连接，所述连接圆环的另一端与所述中间板固定连接，所述中间板固定设置于所述橡胶座的一端，所述橡胶座的另一端与所述下连接板固定连接，所述竖直传力圆环靠近所述中连接板的一端沿径向向内翻折形成径向弯折部，所述径向弯折部靠近所述中连接板的一端与所述中连接板相贴合、且二者能够沿水平方向相对滑动，所述径向弯折部远离所述中连接板的一端与所述中间板相贴合、且二者能够沿水平方向相对滑动，所述第二弹性件的数量为多个，多个所述第二弹性件沿所述竖直传力圆环及所述复位圆环的周向均匀设置，且各所述第二弹性件的一端均与所述复位圆环的内侧壁连接，各所述第二弹性件的另一端均与所述竖直传力圆环的外侧壁连接。
优选地，所述径向弯折部靠近所述中连接板的一端以及远离所述中连接板的一端分别设置有第一润滑层和第二润滑层，所述外传力圆环内表面设置有第三润滑层。
优选地，所述第一润滑层、第二润滑层和第三润滑层的材质均为固体二硫化钼、石墨、氟化石墨、氮化硅、二硒化铌和聚四氟乙烯中的一种或多种。
优选地，所述内传力圆环远离所述上连接板的一端沿径向向外翻折形成有外弯折部，所述外传力圆环远离所述中连接板的一端沿径向向内翻折形成有内弯折部，所述外弯折部与所述内弯折部相对设置，且所述外弯折部的外径大于所述内弯折部的内径。
优选地，所述外弯折部靠近所述内弯折部的一端设置有第一缓冲垫层，所述径向弯折部内表面设置有第二缓冲垫层。
优选地，所述第一缓冲垫层和所述第二缓冲垫层均为高弹性垫层。
优选地，所述第一弹性件为蝶形弹簧，所述第二弹性件由形状记忆合金制成。
优选地，所述橡胶座为铅芯橡胶座。
优选地，所述连接圆环、所述竖直传力圆环以及所述复位圆环均为钢环，所述上连接板、所述中连接板、所述中间板以及所述下连接板均为圆形钢板。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1、本发明提供的三维隔震支座地震时在第一弹性件的作用下内传力圆环和外传力圆环在竖直方向相对滑动，进而完成竖直隔震，同时内传力圆环和外传力圆环限制了第一弹性件的水平位移，防止第一弹性件失稳，且竖直荷载通过竖直传力圆环向下传递，使橡胶座不受竖向力作用。另外，本发明提供的三维隔震支座水平向隔震由橡胶座完成，橡胶座只受到水平荷载作用，不会受到竖向压力或拉力作用，能够避免橡胶座发生失稳破坏以及受拉破坏。该三维隔震支座水平隔震组件与竖直隔震组件相互独立，从而使水平隔震组件和竖直隔震组件均具有良好的稳定性，充分发挥各自的隔震能力。
2、本发明提供的三维隔震支座橡胶座设置于竖直传力圆环内部，竖直传力圆环的一端与中连接板相贴合，竖直传力圆环的另一端与下连接板固定连接，如此设置，橡胶座设置于竖直传力圆环与中连接板和下连接板形成的封闭空间内，与裸露设置相比，橡胶座耐久性大大提高，耐久性好。
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为本发明实施例中提供的三维隔震支座的结构示意图；
图2为图1中A-A向的剖视图；
图3为图2中B-B向的剖面图；
图4为图2中C-C向的剖面图。
附图标记说明：1、上连接板；2、下连接板；3、内传力圆环；4、外传力圆环；5、中连接板；6、复位圆环；7、竖直传力圆环；8、第二弹性件；9、第一弹性件；10、连接圆环；11、中间板；12、橡胶座；13、径向弯折部；14、内弯折部；15、外弯折部。
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。
本发明的目的是提供一种水平隔震装置与竖直隔震装置相互独立，且橡胶座耐久性好的三维隔震支座。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1-图4所示，本实施例提供一种三维隔震支座，包括：支撑组件，支撑组件包括平行并相对设置的上连接板1、中连接板5以及下连接板2，且上连接板1、中连接板5以及下连接板2由上至下依次设置；竖直隔震组件，竖直隔震组件设置于上连接板1和中连接板5之间，竖直隔震组件包括第一弹性件9以及沿竖直方向同轴设置的内传力圆环3和外传力圆环4，内传力圆环3沿竖直方向可滑动地套设于外传力圆环4内部，内传力圆环3靠近上连接板1的一端与上连接板1固定连接，外传力圆环4靠近中连接板5的一端与中连接板5固定连接，第一弹性件9套设于内传力圆环3内部，且第一弹性件9的一端与上连接板1固定连接，第一弹性件9的另一端与中连接板5固定连接；水平隔震组件，水平隔震组件设置于中连接板5和下连接板2之间，水平隔震组件包括第二弹性件8以及沿竖直方向同轴设置的竖直传力圆环7、复位圆环6、连接圆环10、中间板11以及橡胶座12，竖直传力圆环7靠近中连接板5的一端与中连接板5相贴合，且竖直传力圆环7和中连接板5能够沿水平方向相对滑动，竖直传力圆环7远离中连接板5的一端与下连接板2固定连接，复位圆环6套设于竖直传力圆环7的外部，且复位圆环6靠近中连接板5的一端与中连接板5固定连接，连接圆环10套设于竖直传力圆环7及复位圆环6内部，连接圆环10的一端与中连接板5固定连接，连接圆环10的另一端与中间板11固定连接，中间板11固定设置于橡胶座12的一端，橡胶座12的另一端与下连接板2固定连接，竖直传力圆环7靠近中连接板5的一端沿径向向内翻折形成径向弯折部13，径向弯折部13靠近中连接板5的一端与中连接板5相贴合、且二者能够沿水平方向相对滑动，径向弯折部13远离中连接板5的一端与中间板11相贴合、且二者能够沿水平方向相对滑动，第二弹性件8的数量为多个，多个第二弹性件8沿竖直传力圆环7及复位圆环6的周向均匀设置，且各第二弹性件8的一端均与复位圆环6的内侧壁连接，各第二弹性件8的另一端均与竖直传力圆环7的外侧壁连接。该三维隔震支座，水平隔震组件与竖直隔震组件相互独立，从而使水平隔震组件和竖直隔震组件均具有良好的稳定性，充分发挥各自的隔震能力。同时，水平隔震组件的橡胶座12设置于水平隔震组件内部，与外界相隔离，橡胶座12耐久性大大提高，耐久性好。
于本实施例中，第一弹性件9的数量为多个，且多个第一弹性件9在内传力圆环3内部均匀布置，各第一弹性件9的一端与上连接板1固定连接，各第一弹性件9的另一端与中连接板5固定连接。
于本实施例中，径向弯折部13靠近中连接板5的一端以及远离中连接板5的一端分别设置有第一润滑层和第二润滑层，外传力圆环4内表面设置有第三润滑层。第一润滑层有效减小了中连接板5和竖直传力圆环7之间接触面的摩擦系数，保障了水平位移顺利传递给橡胶座12。第二润滑层有效减小了竖直传力圆环7和中间板11之间接触面的摩擦系数，进一步保障了水平位移顺利传递给橡胶座12。第三润滑层有效减小了内传力圆环3和外传力圆环4之间接触面的摩擦系数，使得上连接板1和中连接板5发生竖向相对位移时能顺利滑动，充分发挥第一弹性件9的竖直隔震能力。
于本实施例中，第一润滑层、第二润滑层和第三润滑层的材质均为固体二硫化钼、石墨、氟化石墨、氮化硅、二硒化铌和聚四氟乙烯中的一种或多种。
于本实施例中，内传力圆环3远离上连接板1的一端沿径向向外翻折形成有外弯折部15，外传力圆环4远离中连接板5的一端沿径向向内翻折形成有内弯折部14，外弯折部15与内弯折部14相对设置，且外弯折部15的外径大于内弯折部14的内径。在上连接板1与中连接板5发生较大竖向位移时，外弯折部15运动至内弯折部14下部，两者相互接触抵靠，从而限制了上连接板1相对中连接板5的位移，有效防止了上连接板1脱离装置，从而起到抗拔作用，确保装置在地震中保持正常工作。
于本实施例中，外弯折部15靠近内弯折部14的一端设置有第一缓冲垫层，当外弯折部15与内弯折部14发生接触时缓冲垫层起到缓冲作用，防止外弯折部15与内弯折部14发生撞击变形；径向弯折部13内表面设置有第二缓冲垫层，当连接圆环10与径向弯折部13发生接触时缓冲垫层可起到缓冲作用，防止连接圆环10发生撞击变形。
于本实施例中，第一缓冲垫层和第二缓冲垫层均为高弹性垫层。
于本实施例中，第一弹性件9为蝶形弹簧，第二弹性件8由形状记忆合金制成。形状记忆合金(SMA)材料比其他金属材料具有更强的变形恢复能力。
于本实施例中，橡胶座12为铅芯橡胶座。
于本实施例中，连接圆环10、竖直传力圆环7以及复位圆环6均为钢环，上连接板1、中连接板5、中间板11以及下连接板2均为圆形钢板。
本实施例提供的三维隔震支座，在静态时，上连接板1上的竖向荷载通过第一弹性件9传递给中连接板5，再通过竖直传力圆环7传递至下连接板2及下部受力结构，而铅芯橡胶座位于竖直传力圆环7内部，不受竖向荷载的作用。当建筑物受到地震作用时，上连接板1与下连接板2发生水平和竖向的相对位移，支座发生侧移时，内传力圆环3和外传力圆环4将上连接板1和下连接板2的水平相对位移，通过中连接板5、连接圆环10以及中间板11作用于铅芯橡胶座，充分发挥了铅芯橡胶座的水平耗能能力，同时由于内传力圆环3和外传力圆环4的作用，使第一弹性件9不出现水平位移，保障了碟形弹簧的稳定；发生竖向位移时，内传力圆环3和外传力圆环4在地震作用下可以在竖向相对滑动，从而为上连接板1和第一弹性件9提供了竖向的活动空间，可充分发挥第一弹性件9的竖向隔震能力；内传力圆环3的外折弯部和外传力圆环4的内折弯部可以起到抗拔作用，同时中连接板5、连接圆环10以及中间板11只能传递水平位移，不会产生竖向位移，避免铅芯橡胶座受到竖向压力或者拉力作用。此外，铅芯橡胶座处于中连接板5、竖直传力圆环7以及下连接板2组成的封闭空间，使用过程中不与外界环境接触，提高了铅芯橡胶座的耐久性。通过复位圆环6以及多个由形状记忆合金制成的第二弹性件8可以实现支座震后复位，减少了对铅芯橡胶座复位能力的过度依赖。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种三维隔震支座，其特征在于，包括：
支撑组件，所述支撑组件包括平行并相对设置的上连接板、中连接板以及下连接板，且所述上连接板、所述中连接板以及所述下连接板由上至下依次设置；
竖直隔震组件，所述竖直隔震组件设置于所述上连接板和所述中连接板之间，所述竖直隔震组件包括第一弹性件以及沿竖直方向同轴设置的内传力圆环和外传力圆环，所述内传力圆环沿竖直方向可滑动地套设于所述外传力圆环内部，所述内传力圆环靠近所述上连接板的一端与所述上连接板固定连接，所述外传力圆环靠近所述中连接板的一端与所述中连接板固定连接，所述第一弹性件套设于所述内传力圆环内部，且所述第一弹性件的一端与所述上连接板固定连接，所述第一弹性件的另一端与所述中连接板固定连接；
水平隔震组件，所述水平隔震组件设置于所述中连接板和所述下连接板之间，所述水平隔震组件包括第二弹性件以及沿竖直方向同轴设置的竖直传力圆环、复位圆环、连接圆环、中间板以及橡胶座，所述竖直传力圆环靠近所述中连接板的一端与所述中连接板相贴合，且所述竖直传力圆环和所述中连接板能够沿水平方向相对滑动，所述竖直传力圆环远离所述中连接板的一端与所述下连接板固定连接，所述复位圆环套设于所述竖直传力圆环的外部，且所述复位圆环靠近所述中连接板的一端与所述中连接板固定连接，所述连接圆环套设于所述竖直传力圆环及所述复位圆环内部，所述连接圆环的一端与所述中连接板固定连接，所述连接圆环的另一端与所述中间板固定连接，所述中间板固定设置于所述橡胶座的一端，所述橡胶座的另一端与所述下连接板固定连接，所述竖直传力圆环靠近所述中连接板的一端沿径向向内翻折形成径向弯折部，所述径向弯折部靠近所述中连接板的一端与所述中连接板相贴合、且二者能够沿水平方向相对滑动，所述径向弯折部远离所述中连接板的一端与所述中间板相贴合、且二者能够沿水平方向相对滑动，所述第二弹性件的数量为多个，多个所述第二弹性件沿所述竖直传力圆环及所述复位圆环的周向均匀设置，且各所述第二弹性件的一端均与所述复位圆环的内侧壁连接，各所述第二弹性件的另一端均与所述竖直传力圆环的外侧壁连接。
2.根据权利要求1所述的三维隔震支座，其特征在于，所述径向弯折部靠近所述中连接板的一端以及远离所述中连接板的一端分别设置有第一润滑层和第二润滑层，所述外传力圆环内表面设置有第三润滑层。
3.根据权利要求2所述的三维隔震支座，其特征在于，所述第一润滑层、第二润滑层和第三润滑层的材质均为固体二硫化钼、石墨、氟化石墨、氮化硅、二硒化铌和聚四氟乙烯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的三维隔震支座，其特征在于，所述内传力圆环远离所述上连接板的一端沿径向向外翻折形成有外弯折部，所述外传力圆环远离所述中连接板的一端沿径向向内翻折形成有内弯折部，所述外弯折部与所述内弯折部相对设置，且所述外弯折部的外径大于所述内弯折部的内径。
5.根据权利要求4所述的三维隔震支座，其特征在于，所述外弯折部靠近所述内弯折部的一端设置有第一缓冲垫层，所述径向弯折部内表面设置有第二缓冲垫层。
6.根据权利要求5所述的三维隔震支座，其特征在于，所述第一缓冲垫层和所述第二缓冲垫层均为高弹性垫层。
7.根据权利要求1所述的三维隔震支座，其特征在于，所述第一弹性件为蝶形弹簧，所述第二弹性件由形状记忆合金制成。
8.根据权利要求1所述的三维隔震支座，其特征在于，所述橡胶座为铅芯橡胶座。
9.根据权利要求1所述的三维隔震支座，其特征在于，所述连接圆环、所述竖直传力圆环以及所述复位圆环均为钢环，所述上连接板、所述中连接板、所述中间板以及所述下连接板均为圆形钢板。
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