CN112761184A - 一种浅埋地下车站及其隔震支座 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于浅埋地下车站的隔震支座，其特征在于：包括上连接套筒、下连接柱、缓震垫、缓震套、多个上缓冲组件和多个下缓冲组件；所述缓震垫和缓震套设置在上连接套筒和下连接柱之间起到竖向缓冲作用，上缓冲组件和下缓冲组件共同形成双支点结构对水平方向的震动起到缓震作用。还提供了一种浅埋地下车站，其特征在于：包括顶板、底板、多个上纵梁、多个下纵梁、多个中柱和多个上述隔震支座，隔震支座设置在中柱与上纵梁之间，在车站结构较薄弱的地方对地震的能量进行吸收和消耗。本申请所述的隔震支座恢复性好，耐久性大大提高，本发明所述的浅埋地下车站，结构的残余变形小，车站整体的抗震性能得到大大提高。

Description

一种浅埋地下车站及其隔震支座

技术领域

本发明涉及地下车站抗震技术领域，特别是一种浅埋地下车站及其隔震支座。

背景技术

地震是一种具有突发性和毁灭性的灾害，威胁着全世界人民的生命、财产安全。地下车站作为一种大型交通枢纽，需要在面对各种突发灾害威胁时具备足够的安全性和可靠度。有关地下车站结构的震害调查表明，地铁车站结构在地震荷载作用下会发生严重的损伤破坏甚至整体毁塌。

地震发生时，浅埋地下车站上部覆土与车站周围土体相连部分被剪坏，与车站主体结构自身一并，在地震作用下产生惯性力，增大了中柱结构的轴压比，进而中柱在水平地震作用下发生剪切破坏，产生大形变而丧失承载能力，最终使车站顶板承受弯矩骤增而发生破坏，车站塌毁。中柱发生塌毁的原因并不是竖向承载力不足，而是未具有足够的抗剪承载力导致发生剪切破坏。

目前，虽然在桥梁和地上建筑采用橡胶隔震支座来达到减震的目的，但由于桥梁等结构自身特点，其设计时需对竖向荷载(竖向地震作用)进行充分的设防，同时兼顾水平隔震的功能，其对水平向的缓震效果以及自复位的能力不理想，特别不适用于浅埋地下车站的框架结构；另一方面，采用现有技术的橡胶隔震支座的结构还存在耐久性差、恢复性差、震后残余变形大等缺点。

发明内容

针对背景技术的问题，本发明提供一种隔震支座，以及采用上述隔震支座的浅埋地下车站，以解决现有技术中浅埋地下车站抗震性能不理想，采用的隔震支座耐久性差、恢复性差、残余变形大的问题。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种用于浅埋地下车站的隔震支座，其创新点在于：包括上连接套筒、下连接柱、缓震垫、缓震套、多个上缓冲组件和多个下缓冲组件；

所述上连接套筒的主体为圆筒结构体，所述主体的下端开口设置，所述主体的上端口固定设置有端盖板，所述端盖板与所述主体的轴向垂直，所述端盖板的内侧面上设置有第一凸台，所述第一凸台为圆柱形，所述第一凸台的轴心线与所述主体的轴心线共线；所述主体下部的内周面上设置有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽的轴向沿所述主体的圆周方向延伸，所述第一环形凹槽的开口方向沿所述主体的径向设置；所述主体上部的外周面上设置有多个通孔，多个所述通孔沿所述主体的圆周方向均布，所述通孔的个数与所述上缓冲组件的个数匹配；

所述下连接柱包括圆柱座，所述圆柱座的顶面上设置有第二凸台，所述第二凸台为圆柱形，所述第二凸台的轴心线与所述圆柱座的轴心线共线，所述第二凸台的直径与所述第一凸台的直径相等；所述圆柱座的外周面上设置有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽的轴向沿所述圆柱座的圆周方向延伸，所述第二环形凹槽的开口方向沿所述圆柱座的径向设置；

所述缓震垫为圆柱形结构体，所述缓震垫的直径不大于所述第二凸台的直径；所述缓震套为圆筒结构体，所述缓震套的内径大小与所述第二凸台的直径匹配；

单个所述上缓冲组件包括立板、缓震柱、芯轴和第一弹簧，所述芯轴的一端与所述立板外侧面的中部固定连接，所述芯轴的轴向与所述立板垂直，所述缓震柱套装在所述芯轴上，所述缓震柱的轴心线与所述芯轴的轴心线共线，所述第一弹簧套装在所述芯轴上，所述第一弹簧的长度大于所述缓震柱的长度；所述缓震垫、缓震套和缓震柱均采用弹性材料制作；

单个所述下缓冲组件包括立柱、左支板、右支板和第二弹簧；所述左支板的内端和右支板的内端二者均与所述立柱铰接，所述左支板的内侧面与所述右支板的内侧面相对，所述第二弹簧的两端分别与所述左支板的内侧面和所述右支板的内侧面连接；

所述下连接柱设置在所述上连接套筒内，所述第一凸台与第二凸台位置相对，所述缓震垫设置在所述第一凸台与第二凸台之间，所述缓震垫的上侧面、下侧面分别与所述第一凸台的端面、第二凸台的端面接触，所述第一凸台、缓震垫和第二凸台均套装在所述缓震套内；多个所述上缓冲组件沿所述缓震套的圆周方向均布，多个所述上缓冲组件的芯轴与多个所述通孔的位置一一对应，所述立板的内侧面与所述缓震套的外周面接触，所述缓震柱的位置与所述第二凸台的上部相对，所述芯轴套装在对应的通孔内，芯轴的自由端伸出所述上连接套筒的主体外侧面；多个所述下缓冲组件沿所述下连接柱的圆周方向均布，所述立柱设置在所述第二环形凹槽内，所述立柱的轴向沿所述下连接柱的轴向设置，所述立柱的两端分别与所述第二环形凹槽的两侧壁连接；所述第一环形凹槽与第二环形凹槽的开口相对；所述左支板和右支板二者的外端面均与所述第一环形凹槽的底面接触；所述第二弹簧初始处于拉伸状态，所述第一弹簧初始处于压缩状态。

作为优化，所述弹性材料为橡胶。

作为优化，所述上缓冲组件至少有4个，所述下缓冲组件至少有4个。

本发明还提供一种浅埋地下车站，其创新点在于：包括顶板、底板、多个上纵梁、多个下纵梁、多个中柱和多个如权利要求1所述的用于浅埋地下车站的隔震支座；多个上纵梁布置在所述顶板的下侧面上，多个下纵梁布置在所述底板的上侧面上，多个上纵梁与多个下纵梁的位置一一对应，相对应的上纵梁与下纵梁二者相互平行，相对应的上纵梁与下纵梁之间设置有多个中柱，所述中柱的轴向沿竖直方向设置，所述中柱的下端与所述下纵梁固定连接，单个所述中柱的上端与所述上纵梁之间设置有一个所述隔震支座，所述隔震支座通过上连接套筒的端盖板与上纵梁螺栓连接，所述隔震支座通过下连接柱与所述中柱螺栓连接。

本发明的原理如下：

对于桥梁等地上建筑结构来说，整体荷载基本依靠桥墩、桥台传递给地面，桥墩在承受水平地震作用的同时还需承受大量竖向荷载，一般而言桥墩的截面积较大，可以容许梁、墩间发生一定的相对位移而不影响桥墩的正常承载功能，因此可以采用现有技术中的滑移橡胶支座来达到竖向缓震的目的。而浅埋地下车站竖向载荷相对较小，且作为一种框架结构，稳定性较好，地震发生时固定基础不易发生偏转，也就意味着浅埋地下车站缓震的主要矛盾集中在水平方向，重点要解决的也是结构的水平向缓震的问题，而现有技术中的橡胶支座由于材料自身的抗剪性能以及弹性恢复能力有限，所以其对水平向震动载荷的隔震效果不理想。

本申请中，发明人创造性地利用弹性材料受压(而不是剪切)弹性吸能好的特点，采用独特的缓震结构较好地解决了现有技术存在的问题，具体来说如下：

地震发生时，浅埋地下车站的中柱和上纵梁的结合处通常是最容易发生破坏的地方，因此，发明人就将本申请所述的隔震支座设置在上纵梁与中柱的结合处，来人为设置“薄弱点”，引导地震能量在该处吸收和消耗，以达到减震、隔震的目的。结构上，本申请所述的隔震装置采用上、下两个缓冲组件组合的双支点结构，；地震发生时，上缓冲组件发挥主要隔震作用，其缓震柱和第一弹簧在水平震动载荷下均沿轴向受力，当地震震级较小时，依靠第一弹簧的压缩变形来吸收能量，当地震震级较高时，依靠第一弹簧和缓震柱来共同吸收和消耗地震能量；而下缓冲组件主要为整个结构提供第二个支点，使上缓冲组件结构不会因为只有单支点的原因而产生弯矩，从而导致芯轴发生形变，使整个上缓冲组件的隔震性能降低；另一方面，下缓冲组件还具备辅助缓震的作用，但是由于中柱在地震中发生偏转时，下缓冲组件的位移行程相对上缓冲组件小，如果采用上缓冲组件的结构，由于轴向位移小，弹簧和缓震柱的变形量小，吸能效果差，发明人创造性地在左、右支板间设置第二弹簧，使两个支板在受压分开时，通过第二弹簧的拉伸变形来吸收能量，能最大限度发挥第二弹簧的作用来进一步吸收地震能量。通过上述双支点、双层缓冲结构，即能很好地吸收、消耗地震的水平震动能量，还能保持整个结构的平衡，使整个结构的耐用性大大提高。同时由于采用多个弹性结构件来隔震，其变形的恢复性好，极大降低了地震造成的残余变形，有效降低了地震损害。而且，本申请的各个上缓冲组件之间，以及各个下缓冲组件之间相互独立，各个缓冲组件受其他缓冲组件的影响最大程度减小，不会因为部分缓冲组件损坏而影响其他缓冲组件继续发挥作用，进一步保证整个隔震结构的耐用性和可靠性。

另外，由于本申请所述隔震支座的各个零部件相对独立，拆装方便，便于根据设计需要对各弹性件的大小进行配置，也便于使用过程中对各弹性件的维护更换。

由此可见，本发明具有如下的有益效果：本申请所述的隔震支座恢复性好，耐久性大大提高，本发明所述的浅埋地下车站，结构的残余变形小，车站整体的抗震性能得到大大提高。

附图说明

本发明的附图说明如下。

附图1为隔震支座的结构示意图；

附图2为图1的剖视图；

附图3为下缓冲组件的拆分结构示意图；

附图4为浅埋地下车站的结构示意图。

图中：1、上连接套筒；2、下连接柱；3、缓震垫；4、缓震套；5、上缓冲组件；6、下缓冲组件；7、顶板；8、底板；9、上纵梁；10、下纵梁；11、主体；12、端盖板；13、第一凸台；14、第一环形凹槽；21、圆柱座；22、第二凸台；23、第二环形凹槽；51、立板；52、缓震柱；53、芯轴；54、第一弹簧；61、立柱；62、左支板；63、右支板；64、第二弹簧；101、中柱。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

如附图1和附图2所示的用于浅埋地下车站的隔震支座，包括上连接套筒1、下连接柱2、缓震垫3、缓震套4、多个上缓冲组件5和多个下缓冲组件6；

所述上连接套筒1的主体11为圆筒结构体，所述主体11的下端开口设置，所述主体11的上端口固定设置有端盖板12，所述端盖板12与所述主体11的轴向垂直，所述端盖板12的内侧面上设置有第一凸台13，所述第一凸台13为圆柱形，所述第一凸台13的轴心线与所述主体11的轴心线共线；所述主体11下部的内周面上设置有第一环形凹槽14，所述第一环形凹槽14的轴向沿所述主体11的圆周方向延伸，所述第一环形凹槽14的开口方向沿所述主体11的径向设置；所述主体11上部的外周面上设置有多个通孔，多个所述通孔沿所述主体11的圆周方向均布，所述通孔的个数与所述上缓冲组件5的个数匹配；

所述下连接柱2包括圆柱座21，所述圆柱座21的顶面上设置有第二凸台22，所述第二凸台22为圆柱形，所述第二凸台22的轴心线与所述圆柱座21的轴心线共线，所述第二凸台22的直径与所述第一凸台13的直径相等；所述圆柱座21的外周面上设置有第二环形凹槽23，所述第二环形凹槽23的轴向沿所述圆柱座21的圆周方向延伸，所述第二环形凹槽23的开口方向沿所述圆柱座21的径向设置；

所述缓震垫3为圆柱形结构体，所述缓震垫3的直径不大于所述第二凸台22的直径；所述缓震套4为圆筒形结构体，所述缓震套4的内径大小与所述第二凸台22的直径匹配；

单个所述上缓冲组件5包括立板51、缓震柱52、芯轴53和第一弹簧54，所述芯轴53的一端与所述立板51外侧面的中部固定连接，所述芯轴53的轴向与所述立板51垂直，所述缓震柱52套装在所述芯轴53上，所述缓震柱52的轴心线与所述芯轴53的轴心线共线，所述第一弹簧54套装在所述芯轴53上，所述第一弹簧54的长度大于所述缓震柱52的长度；所述缓震垫3、缓震套4和缓震柱52均采用橡胶制作，也可以采用其他弹性材料制作；

如附图3所示的下缓冲组件6包括立柱61、左支板62、右支板63和第二弹簧64；所述左支板62的内端和右支板63的内端二者均与所述立柱61铰接，所述左支板62的内侧面与所述右支板63的内侧面相对，所述第二弹簧64的两端分别与所述左支板62的内侧面和所述右支板63的内侧面连接；

所述下连接柱2设置在所述上连接套筒1内，所述第一凸台13与第二凸台22位置相对，所述缓震垫3设置在所述第一凸台13与第二凸台22之间，所述缓震垫3的上侧面、下侧面分别与所述第一凸台13的端面、第二凸台22的端面接触，所述第一凸台13、缓震垫3和第二凸台22均套装在所述缓震套4内；多个所述上缓冲组件5沿所述缓震套4的圆周方向均布，多个所述上缓冲组件5的芯轴53与多个所述通孔的位置一一对应，所述立板51的内侧面与所述缓震套4的外周面接触，所述缓震柱52的位置与所述第二凸台22的上部相对，所述芯轴53套装在对应的通孔内，芯轴53的自由端伸出所述上连接套筒1的主体11外侧面；多个所述下缓冲组件6沿所述下连接柱2的圆周方向均布，所述立柱61设置在所述第二环形凹槽23内，所述立柱61的轴向沿所述下连接柱2的轴向设置，所述立柱61的两端分别与所述第二环形凹槽23的两侧壁连接；所述第一环形凹槽14与第二环形凹槽23的开口相对；所述左支板62和右支板63二者的外端面均与所述第一环形凹槽14的底面接触；所述第二弹簧64初始处于拉伸状态，所述第一弹簧54初始处于压缩状态。

为了使的隔震支座能在水平向上对来自各个方向的震动都能起到理想的缓震作用，所述上缓冲组件5至少有4个，所述下缓冲组件6至少有4个。

如附图4所示的浅埋地下车站，包括顶板7、底板8、多个上纵梁9、多个下纵梁10、多个中柱101和多个如权利要求1所述的用于浅埋地下车站的隔震支座；多个上纵梁9布置在所述顶板7的下侧面上，多个下纵梁10布置在所述底板8的上侧面上，多个上纵梁9与多个下纵梁10的位置一一对应，相对应的上纵梁9与下纵梁10二者相互平行，相对应的上纵梁9与下纵梁10之间设置有多个中柱101，所述中柱101的轴向沿竖直方向设置，所述中柱101的下端与所述下纵梁10固定连接，单个所述中柱101的上端与所述上纵梁9之间设置有一个所述隔震支座，所述隔震支座通过上连接套筒1的端盖板12与上纵梁9螺栓连接，所述隔震支座通过下连接柱2与所述中柱101螺栓连接，本实施例中，在端盖板12上设置多个螺栓孔，在上纵梁9的相应位置设置多个匹配的螺纹孔，即可用螺栓将上连接套筒1与上纵梁9连接；在下连接柱2的第二环形凹槽23的下侧壁上设置多个螺栓孔，在中柱101上端面上相应位置设置多个匹配的螺纹孔，即可用螺栓将下连接柱2与中柱101连接。

Claims (4)

1.一种用于浅埋地下车站的隔震支座，其特征在于：包括上连接套筒(1)、下连接柱(2)、缓震垫(3)、缓震套(4)、多个上缓冲组件(5)和多个下缓冲组件(6)；

所述上连接套筒(1)的主体(11)为圆筒结构体，所述主体(11)的下端开口设置，所述主体(11)的上端口固定设置有端盖板(12)，所述端盖板(12)与所述主体(11)的轴向垂直，所述端盖板(12)的内侧面上设置有第一凸台(13)，所述第一凸台(13)为圆柱形，所述第一凸台(13)的轴心线与所述主体(11)的轴心线共线；所述主体(11)下部的内周面上设置有第一环形凹槽(14)，所述第一环形凹槽(14)的轴向沿所述主体(11)的圆周方向延伸，所述第一环形凹槽(14)的开口方向沿所述主体(11)的径向设置；所述主体(11)上部的外周面上设置有多个通孔，多个所述通孔沿所述主体(11)的圆周方向均布，所述通孔的个数与所述上缓冲组件(5)的个数匹配；

所述下连接柱(2)包括圆柱座(21)，所述圆柱座(21)的顶面上设置有第二凸台(22)，所述第二凸台(22)为圆柱形，所述第二凸台(22)的轴心线与所述圆柱座(21)的轴心线共线，所述第二凸台(22)的直径与所述第一凸台(13)的直径相等；所述圆柱座(21)的外周面上设置有第二环形凹槽(23)，所述第二环形凹槽(23)的轴向沿所述圆柱座(21)的圆周方向延伸，所述第二环形凹槽(23)的开口方向沿所述圆柱座(21)的径向设置；

所述缓震垫(3)为圆柱形结构体，所述缓震垫(3)的直径不大于所述第二凸台(22)的直径；所述缓震套(4)为圆筒形结构体，所述缓震套(4)的内径大小与所述第二凸台(22)的直径匹配；

单个所述上缓冲组件(5)包括立板(51)、缓震柱(52)、芯轴(53)和第一弹簧(54)，所述芯轴(53)的一端与所述立板(51)外侧面的中部固定连接，所述芯轴(53)的轴向与所述立板(51)垂直，所述缓震柱(52)套装在所述芯轴(53)上，所述缓震柱(52)的轴心线与所述芯轴(53)的轴心线共线，所述第一弹簧(54)套装在所述芯轴(53)上，所述第一弹簧(54)的长度大于所述缓震柱(52)的长度；所述缓震垫(3)、缓震套(4)和缓震柱(52)均采用弹性材料制作；

单个所述下缓冲组件(6)包括立柱(61)、左支板(62)、右支板(63)和第二弹簧(64)；所述左支板(62)的内端和右支板(63)的内端二者均与所述立柱(61)铰接，所述左支板(62)的内侧面与所述右支板(63)的内侧面相对，所述第二弹簧(64)的两端分别与所述左支板(62)的内侧面和所述右支板(63)的内侧面连接；

所述下连接柱(2)设置在所述上连接套筒(1)内，所述第一凸台(13)与第二凸台(22)位置相对，所述缓震垫(3)设置在所述第一凸台(13)与第二凸台(22)之间，所述缓震垫(3)的上侧面、下侧面分别与所述第一凸台(13)的端面、第二凸台(22)的端面接触，所述第一凸台(13)、缓震垫(3)和第二凸台(22)均套装在所述缓震套(4)内；多个所述上缓冲组件(5)沿所述缓震套(4)的圆周方向均布，多个所述上缓冲组件(5)的芯轴(53)与多个所述通孔的位置一一对应，所述立板(51)的内侧面与所述缓震套(4)的外周面接触，所述缓震柱(52)的位置与所述第二凸台(22)的上部相对，所述芯轴(53)套装在对应的通孔内，芯轴(53)的自由端伸出所述上连接套筒(1)的主体(11)外侧面；多个所述下缓冲组件(6)沿所述下连接柱(2)的圆周方向均布，所述立柱(61)设置在所述第二环形凹槽(23)内，所述立柱(61)的轴向沿所述下连接柱(2)的轴向设置，所述立柱(61)的两端分别与所述第二环形凹槽(23)的两侧壁连接；所述第一环形凹槽(14)与第二环形凹槽(23)的开口相对；所述左支板(62)和右支板(63)二者的外端面均与所述第一环形凹槽(14)的底面接触；所述第二弹簧(64)初始处于拉伸状态，所述第一弹簧(54)初始处于压缩状态。

2.如权利要求1所述的用于浅埋地下车站的隔震支座，其特征在于：所述上缓冲组件(5)至少有4个，所述下缓冲组件(6)至少有4个。

3.如权利要求1或2所述的用于浅埋地下车站的隔震支座，其特征在于：所述弹性材料为橡胶。

4.一种浅埋地下车站，其特征在于：包括顶板(7)、底板(8)、多个上纵梁(9)、多个下纵梁(10)、多个中柱(101)和多个如权利要求1所述的用于浅埋地下车站的隔震支座；多个上纵梁(9)布置在所述顶板(7)的下侧面上，多个下纵梁(10)布置在所述底板(8)的上侧面上，多个上纵梁(9)与多个下纵梁(10)的位置一一对应，相对应的上纵梁(9)与下纵梁(10)二者相互平行，相对应的上纵梁(9)与下纵梁(10)之间设置有多个中柱(101)，所述中柱(101)的轴向沿竖直方向设置，所述中柱(101)的下端与所述下纵梁(10)固定连接，单个所述中柱(101)的上端与所述上纵梁(9)之间设置有一个所述隔震支座，所述隔震支座通过上连接套筒(1)的端盖板(12)与上纵梁(9)螺栓连接，所述隔震支座通过下连接柱(2)与所述中柱(101)螺栓连接。

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