CN112709346A - 可抗拔的建筑用橡胶支座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可抗拔的建筑用橡胶支座，其设置在建筑底部或者层间的隔震层，能够降低建筑的地震效应。该可抗拔的建筑用橡胶支座具有叠层橡胶、支座上埋板、抗拔螺栓和下支座板，还包括上支座板靴帽和限位档板，该上支座板靴帽包括上支座板、内侧加劲板、上支座板靴帽环板、顶板；上支座板下方与叠层橡胶顶部连接，上方与内侧加劲板垂直连接；上支座板、上支座板靴帽环板、顶板依次按圆柱的下底面、圆柱面、上底面的位置关系连接；该限位档板包括外侧限位环板和外侧加劲板；外侧限位环板与支座上埋板连接，并且设置在上支座板靴帽环板的外环，二者之间填充有减振材料；下支座板与叠层橡胶底部连接。

Description

可抗拔的建筑用橡胶支座

技术领域

本发明涉及建筑领域，特别地涉及一种可抗拔的建筑用橡胶支座。

背景技术

随着轨道交通包括高铁、地铁的高速发展，城市轨道交通网不断加密，越来越多的建设项目无法避免毗邻或者跨越轨道交通。根据北京、上海和广州的地铁振动统计资料，地铁诱发的地面振动以竖向振动为主。对于邻近轨道交通的建筑物，当竖向振动超过国家规范限值时，需采取必要的减振措施，特别是剧院、音乐厅、博物馆、尖端实验室等对振动要求高的建筑更是如此，对环境振动和噪声控制已成为建筑结构设计必须解决的问题。

地震是人类无法避免的一种自然现象。地震作用下，建筑物会发生较大的水平变形，甚至倒塌。隔震技术以延长结构自振周期达到减震目的，采用隔震技术后，建筑抗震性能显著提高，适用于高烈度地震区的防灾救灾建筑、学校建筑、重要基础设施建筑、住宅、办公等各类建筑。隔震技术成为减轻地震灾害最有效的手段之一，建筑在地震中不倒塌真正成为可能。

由于普通橡胶支座竖向刚度较大，无法直接作为竖向减振支座。在偶然工况如较大地震作用下要求橡胶支座能够承担竖向拔力，避免结构竖向坍塌；同时又要求橡胶支座在地震作用下能有效实现隔震的目的。因此亟需一种在正常使用状态下不承担竖向力、但在偶然工况下又可承担竖向拔力的隔震支座。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种可抗拔的建筑用橡胶支座，其设置在建筑结构内，能够减小从建筑的水平振幅。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可抗拔的建筑用橡胶支座，具有叠层橡胶、支座上埋板、抗拔螺栓和支座下埋板，所述橡胶支座还包括上支座板靴帽、减振橡胶环、限位档板和减振橡胶垫，其中：该上支座板靴帽包括上支座板、内侧加劲板、上支座板靴帽环板、顶板；上支座板下方与叠层橡胶顶部连接，上方与内侧加劲板垂直连接；上支座板、上支座板靴帽环板、顶板依次按圆柱的下底面、圆柱面、上底面的位置关系连接；该限位档板包括外侧限位环板和外侧加劲板；外侧限位环板与支座上埋板连接，并且设置在上支座板靴帽环板的外环，二者之间填充有减振材料或摩擦副；外侧加劲板连接在外侧限位环板的外侧，并且垂直连接于支座上埋板；上支座板靴帽上设置有多个抗拔螺栓，抗拔螺栓贯穿上支座板靴帽、减振橡胶垫以及支座上埋板与上部结构连接。

可选地，外侧限位环板的高度大于上支座板靴帽环板的高度，从而在支座上埋板与顶板之间具有间隙。

可选地，支座上埋板具有孔，该孔用于支座上埋板与上部结构以螺栓连接。

可选地，内侧加劲板为多个，沿上支座板靴帽环板内侧的周向分布；并且/或者，外侧加劲板为多个，沿外侧限位环板外侧的周向分布。

可选地，相邻抗拔螺栓之间具有内侧加劲板。

可选地，上支座板靴帽上设置有第一通孔，减振橡胶垫上设置有第二通孔，第一通孔与第二通孔贯通；抗拔螺栓贯穿第一通孔以及第二通孔，且抗拔螺栓的直径小于第一通孔以及第二通孔的直径。

可选地，上支座板靴帽顶板与支座上埋板之间为减振材料垫。

可选地，下支座板连接于叠层橡胶底部；下支座板具有孔，该孔用于下支座板与下部建筑以螺栓连接。

可选地，支座上埋板和支座下埋板的材料为钢或铸铁。

可选地，上支座板、内侧加劲板、上支座板靴帽环板、顶板、外侧限位环板以及外侧加劲板的材料为钢或铸铁。

可选地，上支座板与内侧加劲板焊接；上支座板、上支座板靴帽环板、顶板依次焊接。

可选地，外侧限位环板与支座上埋板焊接；外侧加劲板与外侧限位环板和支座上埋板焊接。

可选地，当水平减振需求较小时，外侧限位环板内表面可设置滑移材料，上支座板靴帽环板的外表面设置不锈钢钢板，滑移材料表面与不锈钢板表面之间紧密贴合，二者组成摩擦副，滑移材料外表面突出外侧限位环板的内表面，不锈钢钢板外表面突出上支座板靴帽环板外表面，滑移材料可采用聚四氟乙烯滑板、改性聚四氟乙烯滑板、超高分子量聚乙烯耐磨滑板等。

根据本发明的技术方案，橡胶支座中的橡胶叠层上方有上支座板靴帽，与限位档板之间有减振材料，能够传递建筑上部结构和下部结构的水平力、减小建筑的上部结构与下部结构之间的振动传递。上支座板靴帽所具有的高度能够在橡胶叠层发生大水平变形时在上支座板靴帽的左右两侧上下端形成抵抗力矩，有助于避免橡胶支座的外侧承受过大拉力。上支座板靴帽顶板与支座上埋板之间为减振材料，当支座竖向向下的变形超过间隙时，减振材料首先受力，对竖向力形成缓冲，减小地震下瞬时竖向压力产生的冲击效应，另外当上部结构承受较大的水平荷载(风荷载或地震作用等)时，倾覆力矩产生通过抗拔螺栓可以让倾覆力矩产生的拔力传递到橡胶支座上，使橡胶支座承受拔力。

附图说明

为了说明而非限制的目的，现在将根据本发明的优选实施例、特别是参考附图来描述本发明，其中：

图1是根据本发明实施方式的橡胶支座安装在建筑结构中的状态的示意图；

图2是根据本发明实施方式的橡胶支座在竖向承载状态(如地震等偶然工况)下的局部的示意图；

图3是根据本发明实施方式的橡胶支座在正常使用状态下的局部的示意图；

图4是根据本发明实施方式的橡胶支座组装至建筑结构中的组装示意图；

图5是根据本发明实施方式的上支座板靴帽及外侧限位挡板的平面示意图；

图6是根据本发明实施方式的橡胶支座受水平力时的状态的示意图；

图7是根据本发明实施方式的橡胶支座，当水平振动较小时外侧限位环板内表面与上支座板靴帽环板的外表面之间构造的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施方式中的建筑用橡胶支座(以下简称作“橡胶支座”)的结构和效果加以说明。

图1是根据本发明实施方式的橡胶支座安装在建筑结构中的状态的示意图，图2是根据本发明实施方式的橡胶支座在竖向承载状态下的局部的示意图，图3是根据本发明实施方式的橡胶支座在正常使用状态下的局部的示意图。上述局部为图1中圆圈A所示，其中图1和图2的状态不同，图2示出了压缩变形。图4是根据本发明实施方式的橡胶支座组装至建筑结构中的组装示意图。

如图1至图4所示，橡胶支座设置在建筑的上部结构和下部结构之间，支座上埋板与上部结构通过螺栓连接。外侧限位环板呈圆柱面，其轴向与支座上埋板垂直，二者互相焊接。外侧限位环板内部空间中容置有上支座板靴帽，二者之间填充有减振材料例如减振橡胶环，减振橡胶环可以固定在上支座板靴帽环板外表面或者外侧限位环板内表面。上支座板靴帽顶板与支座上埋板之间为减振材料例如减振橡胶垫，减振橡胶垫固定在上支座板靴帽顶板上表面。

上支座板靴帽外形类似于扁圆盒，由下至上依次为上支座板、上支座板靴帽环板、顶板以及减振橡胶垫，分别对应于扁圆盒的下底面、侧面、以及上底面。即上支座板靴帽环板为圆柱面，与外侧限位环板为内外环的位置关系。即从内至外依次是上支座板靴帽环板、减振橡胶环、外侧限位环板，可以看出，支座板靴帽环板与外侧限位环板之间并不存在固定连接，即二者是可以竖向脱离的。

上支座板靴帽上设置有多个抗拔螺栓，抗拔螺栓贯穿上支座板靴帽、减振橡胶垫以及支座上埋板与上部结构连接。即抗拔螺栓沿上支座板靴帽环板内侧的周向分布，且相邻抗拔螺栓之间具有内侧加劲板。上支座板靴帽上设置有第一通孔，减振橡胶垫上设置有第二通孔，第一通孔与第二通孔贯通；抗拔螺栓贯穿第一通孔以及第二通孔，且抗拔螺栓的直径小于第一通孔以及第二通孔的直径，即抗拔螺栓与上支座板靴帽以及减振橡胶垫之间设置有空隙，以避免抗拔螺栓承受水平力。当上部结构承受较大的水平荷载(例如当风荷载或地震作用等)时，倾覆力矩产生，通过抗拔螺栓可以让倾覆力矩产生的拔力传递到橡胶支座上，使橡胶支座承受拔力，降低上部结构发生倾覆的风险。

支座板靴帽环板与外侧限位环板均有肋板作为加强，如图5所示，图5是根据本发明实施方式的上支座板靴帽及外侧限位挡板的平面示意图，其中示出了多个作为肋板并且周向分布的内侧加劲板和外侧加劲板。

上支座板通过螺栓或其他方式连接至叠层橡胶，而顶板上方在正常使用状态下以及组装时不与支座上埋板接触，即二者之间具有预留间隙(如图4所示)。也就是说在正常使用状态下，橡胶支座并不受竖直方向的力，该力由其他支座例如弹簧隔振器所承担。当上部结构的竖向变形超过预留间隙时，达到竖向承载状态，此时支座上埋板与上支座板靴帽顶部的减振橡胶垫接触，随着减振橡胶垫不断压缩，上部结构的竖向压力往下传递到橡胶支座上，达到在极限状态下竖向向下限位及受压承载的目的。

以下结合图6，对橡胶支座的受力情况加以说明，图6是根据本发明实施方式的橡胶支座受水平力时的状态的示意图。如上文所说明的，上支座板靴帽外侧、限位挡板的内侧为减振橡胶环。减振橡胶环可固定在上支座板靴帽的环上外表面。当下部结构存在水平及竖向振动时，振动通过下述路径传递：下部结构→橡胶支座→减振橡胶环→限位挡板→支座上埋板→上部结构，由于减振橡胶环的存在，从下部结构传递到上部结构的水平及竖向振动幅值即减小。

在上部结构承受水平荷载(例如风荷载或地震作用等)时，上部结构的水平荷载传递路径为：上部结构→支座上埋板→限位挡板→减振橡胶环→橡胶支座→下部结构，实现了水平力的可靠传递。同时由于橡胶支座(天然橡胶支座或铅芯橡胶支座)的总水平刚度有限，可以降低结构水平刚度、减小水平地震作用，实现水平隔震。

在上部结构承受竖向压力(例如当地震作用较大时)时，上部结构的竖向压力传递路径为：上部结构→支座上埋板→减振橡胶垫→上支座板靴帽→橡胶支座→下部结构，实现了竖向压力的可靠传递。

在上部结构承受竖向拔力(例如当地震作用较大时)时，上部结构的竖向拔力传递路径为：上部结构→支座上埋板→抗拔螺栓→上支座板靴帽→橡胶支座→下部结构，实现了竖向拔力的可靠传递。

由于上支座板靴帽可具有相当的高度，上支座板靴帽与减振橡胶环之间、减振橡胶环与限位挡板之间均能有较大的接触面积和高度以传递水平力。当橡胶支座因承受水平荷载产生次弯矩时，在上支座板靴帽的左右两侧上下端形成抵抗力矩，如图6所示，在橡胶叠层发生大水平变形时，两个受压区形成抵抗力矩，有助于避免橡胶支座的橡胶支座部外侧承受过大拉力。

以下结合图7，当水平减振需求较小时，外侧限位环板内表面可设置滑移材料，上支座板靴帽环板的外表面设置不锈钢钢板，滑移材料表面与不锈钢板表面之间紧密贴合，滑移材料外表面突出外侧限位环板的内表面，不锈钢钢板外表面突出上支座板靴帽环板外表面，滑移材料可采用聚四氟乙烯滑板、改性聚四氟乙烯滑板、超高分子量聚乙烯耐磨滑板等。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (12)

1.一种可抗拔的建筑用橡胶支座，具有叠层橡胶、支座上埋板、抗拔螺栓和支座下埋板，其特征在于，所述橡胶支座还包括上支座板靴帽、减振橡胶环、限位档板和减振橡胶垫，其中：

该上支座板靴帽包括上支座板、内侧加劲板、上支座板靴帽环板、顶板；

上支座板下方与叠层橡胶顶部连接，上方与内侧加劲板垂直连接；

上支座板、上支座板靴帽环板、顶板依次按圆柱的下底面、圆柱面、上底面的位置关系连接；

该限位档板包括外侧限位环板和外侧加劲板；

外侧限位环板与支座上埋板连接，并且设置在上支座板靴帽环板的外环，二者之间填充有减振材料或摩擦副；

外侧加劲板连接在外侧限位环板的外侧，并且垂直连接于支座上埋板；

上支座板靴帽上设置有多个抗拔螺栓，抗拔螺栓贯穿上支座板靴帽、减振橡胶垫以及支座上埋板与上部结构连接。

2.根据权利要求1所述的可抗拔的建筑用橡胶支座，其特征在于，

外侧限位环板的高度大于上支座板靴帽环板的高度，从而在支座上埋板与顶板之间具有间隙。

3.根据权利要求1所述的可抗拔的建筑用橡胶支座，其特征在于，

支座上埋板具有孔，该孔用于支座上埋板与上部结构以螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的可抗拔的建筑用橡胶支座，其特征在于，

内侧加劲板为多个，沿上支座板靴帽环板内侧的周向分布；

并且/或者，

外侧加劲板为多个，沿外侧限位环板外侧的周向分布。

5.根据权利要求4所述的可抗拔的建筑用橡胶支座，其特征在于，相邻抗拔螺栓之间具有内侧加劲板。

6.根据权利要求1所述的可抗拔的建筑用橡胶支座，其特征在于，上支座板靴帽上设置有第一通孔，减振橡胶垫上设置有第二通孔，第一通孔与第二通孔贯通；抗拔螺栓贯穿第一通孔以及第二通孔，且抗拔螺栓的直径小于第一通孔以及第二通孔的直径；抗拔螺栓与支座上埋板连接。

7.根据权利要求1所述的可抗拔的建筑用橡胶支座，其特征在于，

上支座板靴帽顶板与支座上埋板之间为减振材料垫。

8.根据权利要求1所述的可抗拔的建筑用橡胶支座，其特征在于，

下支座板连接于叠层橡胶底部；

下支座板具有孔，该孔用于下支座板与下部建筑以螺栓连接。

9.根据权利要求8所述的可抗拔的建筑用橡胶支座，其特征在于，

支座上埋板和支座下埋板的材料为钢或铸铁。

10.根据权利要求1所述的可抗拔的建筑用橡胶支座，其特征在于，

上支座板、内侧加劲板、上支座板靴帽环板、顶板、外侧限位环板以及外侧加劲板的材料为钢或铸铁。

11.根据权利要求1所述的可抗拔的建筑用橡胶支座，其特征在于，

上支座板与内侧加劲板焊接；

上支座板、上支座板靴帽环板、顶板依次焊接。

12.根据权利要求1所述的可抗拔的建筑用橡胶支座，其特征在于，

外侧限位环板与支座上埋板焊接；

外侧加劲板与外侧限位环板和支座上埋板焊接。

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