CN112538909A - 一种带负刚度自平衡式三维隔震系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带负刚度自平衡式三维隔震系统，包括上转换板、中转换板以及底座，上转换板与中转换板之间设置有若干水平隔震支座，中转换板和底座之间设置有多个隔震组件，隔震组件包括至少两个弹性伸缩杆，弹性伸缩杆包括第一单元杆和第二单元杆，第一单元杆与第二单元杆滑移连接，第一单元杆与中转换板铰接，第二单元杆与底座铰接，第一单元杆与第二单元杆之间设置有阻尼件。在本隔震系统受到竖直方向的作用力的时候，第一单元杆与第二单元杆相对滑移，第一单元杆与第二单元杆相对滑移的过程中，阻尼件发生塑性形变的同时吸收能量；而本隔震系统受到水平方向的作用力的时候，水平隔震支座发生作用，吸收水平方向上受到的作用力。

Description

一种带负刚度自平衡式三维隔震系统

技术领域

本发明涉及隔震技术领域，特别是一种带负刚度自平衡式三维隔震系统。

背景技术

目前应用于工程上的三维隔震的类型主要是采用单个支座进行组装，单个组装支座中含有竖向隔震和水平隔震，但由于竖向隔震支座相对于水平隔震支座来说，其体积大，占据空间，在实现建筑物隔震的过程中，其不利于支座分布，也不具有抗摇摆等功能。现有的三维隔震通常通过单个组装支座实现，使用单个组装支座会产生摇摆的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种带负刚度自平衡式三维隔震系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

本发明解决其技术问题的解决方案是：

一种带负刚度自平衡式三维隔震系统，包括上转换板、中转换板以及底座，所述上转换板与中转换板之间设置有若干水平隔震支座，若干所述水平隔震支座间隔分布，所述中转换板和底座之间设置有多个隔震组件，所述隔震组件包括至少两个弹性伸缩杆，位于同一所述隔震组件的多个弹性伸缩杆的上端相互靠近、下端相互远离，所述弹性伸缩杆包括第一单元杆和第二单元杆，所述第一单元杆与第二单元杆滑移连接，所述第一单元杆与中转换板铰接，所述第二单元杆与底座铰接，所述第一单元杆与第二单元杆之间设置有阻尼件。

通过上述方案，由于单个抗摆组件具有非常大的抗弯强度但抗拉强度非常弱，在建筑或者大型器械震动时，系统的水平和竖向会受到不同的作用力，水平方向的作用力和竖直方向的作用力会产生耦合，从而导致隔震系统发生摇摆，当发生摇摆时，需要抗摆组件具有较大的抗弯刚度以避免抗震系统损坏。隔震组件设置于中转换板与底座之间，在本隔震系统受到竖直方向的作用力的时候，第一单元杆与第二单元杆相对滑移，第一单元杆与第二单元杆相对滑移的过程中，阻尼件发生塑性形变的同时吸收能量，耗散振动能量；而本隔震系统受到水平方向的作用力的时候，水平隔震支座发生作用，吸收水平方向上受到的作用力，耗散振动能量。

作为上述技术方案的进一步改进，所述水平隔震支座为橡胶叠层支座。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一单元杆包括若干第一筒体，若干所述第一筒体同心设置，所述第二单元杆包括若干第二筒体，若干所述第二筒体同心设置，所述第一筒体与第二筒体位置交错设置，所述阻尼件设置于相邻的第一筒体与第二筒体之间。

通过上述方案，由于弹性伸缩杆的加工精度的原因，弹性伸缩杆在荷载的情况下可能会弯曲。将弹性伸缩杆从常规的实心杆件设计成多个同心圆套筒，并在第一套筒与第二套筒之间设置阻尼件，能够提供伸缩单元杆的抗弯刚度，使伸缩单元杆不容易变形。

作为上述技术方案的进一步改进，所述阻尼件设置为橡胶套，所述橡胶套的内圈以及外圈分别与对应的第一筒体或第二筒体连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一单元杆与第二单元杆之间设置有铅芯，所述铅芯的长度方向垂直于第一单元杆的长度方向，所述铅芯贯穿第一单元杆以及第二单元杆。

通过上述方案，铅是一种具有杰出塑性变形能力和能量吸收能力的金属，铅芯在弹性单元杆剪切变形时，靠塑性变形吸收能量，振动过后，铅芯又通过动态恢复与再结晶过程，使隔震系统上安装的建筑自动恢复原位。铅芯支座除能承受结构物的重力和水平力外，铅芯产生的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。

所为上述技术方案的进一步改进，还包括自平衡组件，所述自平衡组件包括两个自平衡抗摇摆构件，所述自平衡抗摇摆构件包括缓冲套筒，所述缓冲套筒内设置有缓冲活塞，所述缓冲活塞与缓冲杆固定连接，所述缓冲杆的上端与中转换板连接，所述缓冲套筒的下端与底座连接，所述缓冲活塞将缓冲套筒内腔分为上缓冲腔和下缓冲腔，所述上缓冲腔与下缓冲腔分别注有阻尼液，所述上缓冲腔与位于同一自平衡组件的另一自平衡抗摇摆构件的下缓冲腔通过连接管道相连。

本发明的有益效果是：隔震组件设置于中转换板与底座之间，在本隔震系统受到竖直方向的作用力的时候，第一单元杆与第二单元杆相对滑移，第一单元杆与第二单元杆相对滑移的过程中，阻尼件发生塑性形变的同时吸收能量，耗散振动能量；而本隔震系统受到水平方向的作用力的时候，水平隔震支座发生作用，吸收水平方向上受到的作用力，耗散振动能量。

本发明用于隔震技术领域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。

图1是本发明实施例一的整体结构示意图；

图2是本发明实施例二的整体结构示意图；

图3是本发明实施例二的自平衡组件的结构示意图；

图4是本发明实施例三的弹性伸缩杆的半剖的整体结构示意图；

图5是本发明实施例四的弹性伸缩杆的半剖的整体结构示意图；

图6是本发明实施例五的弹性伸缩杆的半剖的整体结构示意图。

图中，100、底座；200、上转换板；300、中转换板；400、水平隔震支座；500、隔震组件；510、第一单元杆；511、第一筒体；520、第二单元杆；521、第二筒体；530、阻尼件；540、铅芯；600、自平衡抗摇摆构件；610、缓冲套筒；620、缓冲活塞；630、上缓冲腔；640、下缓冲腔；650、连接管道；660、缓冲杆。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

实施例一：

参照图1，一种带负刚度自平衡式三维隔震系统，包括底座100、上转换板200和中转换板300，上转环保、中转换板300和底座100从上至下排布。上转换板200与中转换板300之间设置有若干个水平隔震支座400，若干个水平隔震支座400矩形分布，水平隔震支座400为橡胶叠层支座；底座100与中转换板300之间设置有多个隔震组件500，多个隔震组件500纵横交错设置形成网格状结构。每个隔震组件500包括两个弹性伸缩杆，位于同一隔震组件500内的两个弹性伸缩杆的上端相互靠近、下端相互远离。

弹性伸缩杆包括第一单元杆510和第二单元杆520，第一单元杆510和第二单元杆520滑移连接，第一单元杆510和第二单元杆520的相对滑移方向平行于第一单元杆510以及第二单元杆520的长度方向。位于同一隔震组件500内的两个第一单元杆510相互铰接并且均与中转换板300铰接；第二单元杆520的下端与底座100铰接。

第一单元杆510包括两个第一筒体511，两个第一筒体511内径不等且两个第一筒体511同心设置。第二杆体包括三个第二筒体521，三个第二筒体521内径不等且三个第二筒体521同心设置，两个第一筒体511与三个第二筒体521间隔设置，第一筒体511设置于相邻的两个第二筒体521之间，第一筒体511与第二筒体521之间设置有阻尼件530，阻尼件530设置为长条状橡胶圆环，长条状橡胶圆环的内壁与外壁分别与第一筒体511以及第二筒体521连接。阻尼件530使第二单元杆520的下部形成密封空间。

实施例二：

参照图2和图3，与实施例一不同的是，本实施例中，一种带负刚度自平衡式三维隔震系统还包括自平衡组件，自平衡组件包括两个自平衡抗摇摆构件600，自平衡抗摇摆构件600包括缓冲套筒610，缓冲套筒610内设置有缓冲活塞620，缓冲活塞620与缓冲杆660固定连接，缓冲杆660的上端与中转换板300铰接，缓冲套筒610的下端与底座100铰接，缓冲活塞620将缓冲套筒610内腔分为上缓冲腔630和下缓冲腔640，上缓冲腔630与下缓冲腔640分别注有阻尼液，上缓冲腔630与位于同一自平衡组件的另一自平衡抗摇摆构件600的下缓冲腔640通过连接管道650相连。

实施例三：

参照图4，与实施例一和实施例二不同的是，本实施例的第二单元与阻尼件530所形成的密封空间内注有阻尼液，第一筒体511的下部部分被阻尼液浸没。

实施例四：

参照图5，与实施例一和实施例二不同的是，本实施例的第一单元杆510与第二单元杆520之间设置有铅芯540，铅芯540贯穿第一单元杆510和第二单元杆520，铅芯540的轴线垂直于第一单元杆510以及第二单元杆520的轴线。

实施例五：

参照图6，与实施例四不同的是，本实施例的第二单元杆520与阻尼件530形成的密封空间内还注有阻尼液，第一筒体511的下部部分被阻尼液浸没。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种带负刚度自平衡式三维隔震系统，其特征在于：包括上转换板(200)、中转换板(300)以及底座(100)，所述上转换板(200)与中转换板(300)之间设置有若干水平隔震支座(400)，若干所述水平隔震支座(400)间隔分布，所述中转换板(300)和底座(100)之间设置有多个隔震组件(500)，所述隔震组件(500)包括至少两个弹性伸缩杆，位于同一所述隔震组件(500)的多个弹性伸缩杆的上端相互靠近、下端相互远离，所述弹性伸缩杆包括第一单元杆(510)和第二单元杆(520)，所述第一单元杆(510)与第二单元杆(520)滑移连接，所述第一单元杆(510)与中转换板(300)铰接，所述第二单元杆(520)与底座(100)铰接，所述第一单元杆(510)与第二单元杆(520)之间设置有阻尼件(530)。

2.根据权利要求1所述的一种带负刚度自平衡式三维隔震系统，其特征在于：所述水平隔震支座(400)为橡胶叠层支座。

3.根据权利要求1所述的一种带负刚度自平衡式三维隔震系统，其特征在于：所述第一单元杆(510)包括若干第一筒体(511)，若干所述第一筒体(511)同心设置，所述第二单元杆(520)包括若干第二筒体(521)，若干所述第二筒体(521)同心设置，所述第一筒体(511)与第二筒体(521)位置交错设置，所述阻尼件(530)设置于相邻的第一筒体(511)与第二筒体(521)之间。

4.根据权利要求3所述的一种带负刚度自平衡式三维隔震系统，其特征在于：所述阻尼件(530)设置为橡胶套，所述橡胶套的内圈以及外圈分别与对应的第一筒体(511)或第二筒体(521)连接。

5.根据权利要求3所述的一种带负刚度自平衡式三维隔震系统，其特征在于：所述第一单元杆(510)与第二单元杆(520)之间设置有铅芯(540)，所述铅芯(540)的长度方向垂直于第一单元杆(510)的长度方向，所述铅芯(540)贯穿第一单元杆(510)以及第二单元杆(520)。

6.根据权利要求1所述的一种带负刚度自平衡式三维隔震系统，其特征在于：还包括自平衡组件，所述自平衡组件包括两个自平衡抗摇摆构件(600)，所述自平衡抗摇摆构件(600)包括缓冲套筒(610)，所述缓冲套筒(610)内设置有缓冲活塞(620)，所述缓冲活塞(620)与缓冲杆(660)固定连接，所述缓冲杆(660)的上端与中转换板(300)连接，所述缓冲套筒(610)的下端与底座(100)连接，所述缓冲活塞(620)将缓冲套筒(610)内腔分为上缓冲腔(630)和下缓冲腔(640)，所述上缓冲腔(630)与下缓冲腔(640)分别注有阻尼液，所述上缓冲腔(630)与位于同一自平衡组件的另一自平衡抗摇摆构件(600)的下缓冲腔(640)通过连接管道(650)相连。

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