CN112854861B - 一种三维隔震支座 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种三维隔震支座，包括：上连接板、下连接板、中间支座与多个侧支座；所述中间支座包括：座芯、弹性垫圈与支座主体；所述支座主体安装于所述下连接板上；所述弹性垫圈固定设置于所述支座主体上；所述座芯竖直方向可移动设置于所述弹性垫圈上；所述上连接板水平方向可移动安装于所述座芯上；所述多个侧支座绕所述座芯圆周均匀分布于所述下连接板上，且位于所述上连接板下方，用于在受震动时所述上连接板水平方向位移后将所述上连接板复位。本申请通过设置中间支座与侧支座，二者共同支撑上连接板，可以在水平方向减震的同时起到竖直方向减震的效果。

Description

一种三维隔震支座
技术领域
本申请涉及减震支座技术领域，尤其涉及一种三维隔震支座。
背景技术
地震是难以预测的自然灾害，具有极强的突发性，对人类社会的危害性极大。在地震作用下，建筑物被破坏是导致经济损失和人员伤亡的最直接原因，所以减轻地震灾害最有效措施就是提高建筑物的抗震能力。
与传统的刚性抗震技术相比较，橡胶隔震支座的减震效果优异，安全可靠，主要的原理是延长建筑物和桥梁的振动周期，从而降低地震反应。
在我国的国家标准建筑抗震设计规范(GB 50011-2010(2016))中的5.1.1的第四项规定：8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑，应计算竖向地震作用。目前国内设计的隔震支座，大多数只能防御水平地震，难以同时满足水平与竖直两个方向的防震刚度要求；当建筑物遭受地震力以竖向震动为主时，普通的隔震支座会将地震力放大，建筑物会遭受更加严重的破坏。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的是提供一种三维隔震支座，用于解决现有的隔震支座只能防御水平地震导致遭遇竖向震动的地震时建筑物损坏严重的技术问题。
为达到上述技术目的，本申请提供一种三维隔震支座，包括：上连接板、下连接板、中间支座与多个侧支座；
所述中间支座包括：座芯、弹性垫圈与支座主体；
所述支座主体安装于所述下连接板上；
所述弹性垫圈固定设置于所述支座主体上；
所述座芯竖直方向可移动设置于所述弹性垫圈上；
所述上连接板水平方向可移动安装于所述座芯上；
所述多个侧支座绕所述座芯圆周均匀分布于所述下连接板上，且位于所述上连接板下方，用于在受震动时所述上连接板水平方向位移后将所述上连接板复位。
优选地，所述弹性垫圈与所述支座主体在水平方向上固定连接；
所述座芯与所述弹性垫圈在水平方向上固定连接。
优选地，所述支座主体中间设置有安装腔；
所述弹性垫圈为环状；
所述弹性垫圈的外周壁与所述安装腔腔壁固定连接；
所述弹性垫圈的内周壁与所述座芯固定连接。
优选地，所述安装腔为沿竖直方向内径由上往下缩小的锥状；
所述弹性垫圈为与所述安装腔相适应的锥环状；
所述座芯为与所述弹性垫圈的内周壁相适应的锥状；
优选地，所述支座主体、所述弹性垫圈与所述座芯通过硫化成型固定连接。
优选地，所述侧支座均包括：上封板、下封板、多个弹性垫板与多个硬板；
所述多个弹性垫板与所述多个硬板相间交错分布固定设置于所述上封板以及所述下封板之间；
所述下封板安装于所述下连接板上。
优选地，所述侧支座形状为直角三角形柱体。
优选地，所述上封板、所述下封板、所述多个弹性垫板与所述多个硬板通过硫化成型固定连接。
优选地，所述侧支座竖直方向上的高度比所述中间支座矮3％-7％。
优选地，所述上连接板包括：金属板与镜面滑板；
所述镜面滑板固定于所述金属板下方；
所述座芯顶部设置有与所述镜面滑板抵接的高分子摩擦块。
从以上技术方案可以看出，本申请提供一种隔震支座，包括：上连接板、下连接板、中间支座与多个侧支座的，其中中间支座包括：座芯、弹性垫圈与支座主体；支座主体安装于所述下连接板上；弹性垫圈固定设置于所述支座主体上；座芯竖直方向可移动设置于所述弹性垫圈上；上连接板水平方向可移动安装于所述座芯上；侧支座具有弹性，多个侧支座绕所述座芯圆周均匀分布于所述下连接板上，且位于所述上连接板下方，用于在受震动时所述上连接板水平方向位移后将所述上连接板复位。
整个隔震支座安装后，中间支座连接上、下连接板用于支撑安装对象如建筑物，侧支座具备弹性可竖直方向起到辅助支撑的同时，防御横向地震；在发生竖向地震时，上连接板跟随座芯可沿竖直方向移动在弹性垫圈的弹力范围内移动，从而减轻竖向地震的灾害；在发生横向地震时，上连接板可于座芯上水平移动，此时侧支座可为上连接板提供水平方向的复位力使上连接板复位，有效的解决现有的隔震支座往往只能防御水平地震导致遭遇竖向震动的地震时建筑物损坏严重的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例提供的一种隔震支座整体结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种隔震支座中中间支座与侧支座分布方位俯视示意图；
图3为本申请实施例提供的一种隔震支座中的中间支座示意图；
图4a为本申请实施例提供的一种隔震支座中的侧支座俯视图；
图4b为本申请实施例提供的一种隔震支座中的侧支座侧视图；
图5为本申请实施例提供的一种隔震支座中上连接板示意图；
图6为本申请实施例提供的一种隔震支座的俯视尺寸示意图；
图7为本申请实施例提供的一种隔震支座的正视尺寸示意图；
图中：1、上连接板；11、金属板；12、镜面滑板；2、下连接板；3、中间支座；31、高分子摩擦块；32、底板；33、弹性垫圈；34、座芯；35、支座主体；4、侧支座；41、上封板；42、弹性垫板；43、硬板；44、下封板。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，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，都属于本申请所请求保护的范围。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
本申请实施例公开了一种三维隔震支座。
请参阅图1与图3，本申请实施例中提供的一种三维隔震支座，包括：上连接板1、下连接板2、中间支座3与多个侧支座4；中间支座包括：座芯34、弹性垫圈33与支座主体35；支座主体35安装于下连接板2上；弹性垫圈33 固定设置于支座主体35上；座芯34竖直方向可移动设置于弹性垫圈33上；上连接板1水平方向可移动安装于座芯34上；请参阅图2的方位示意图，多个侧支座4绕座芯34圆周均匀分布于下连接板2上，且位于上连接板1下方，用于在受震动时上连接板1水平方向位移后对上连接板1产生复位力。
具体来说，上连接板作为安装面，与安装对象如建筑物相抵，中间支座3 与侧支座4共同支撑上连接板；其中侧支座4具备弹性为竖向提供辅助支撑，同时在发生横向地震时，上连接板1水平位移，可以为上连接板1提供复位力，防止上、下连接板发生变形或错位；在发生竖向地震时，座芯34连接弹性垫圈33为上连接板1提供弹性复位力，同时侧支座4共同辅助支撑上连接板1，使得水平方向与竖直方向均满足建筑物的刚度要求。
以上为本申请实施例提供的实施例一，以下为本申请提供的实施例二，具体请参阅图1至图5。
一种三维隔震支座，包括：上连接板1、下连接板2、中间支座3与多个侧支座4；中间支座包括：座芯34、弹性垫圈33与支座主体35；支座主体 35安装于下连接板2上；弹性垫圈33固定设置于支座主体35上；座芯34竖直方向可移动设置于弹性垫圈33上；上连接板1水平方向可移动安装于座芯 34上；请参阅图2的方位示意图，多个侧支座4绕座芯34圆周均匀分布于下连接板2上，且位于上连接板1下方，用于在受震动时上连接板1水平方向位移后对上连接板1产生复位力。
进一步地，弹性垫圈33与支座主体35在水平方向上固定连接；座芯34 与弹性垫圈33在水平方向上固定连接。
具体来说，弹性垫圈33、座芯34与支座主体35彼此在水平方向上固定的方式，可以是弹性垫圈33为环形并套接于支座主体35外，座芯34设有用于套接弹性垫圈33的腔体进而套接于弹性垫圈33外的形式，三者的外周壁彼此贴合保持水平方向上固定连接，从而在发生竖向震动时，支座主体35安装于下连接板2上固定不动，座芯34连接上连接板1在弹性垫圈33的弹性范围内移动起到减轻竖向震动的作用。
需要说明的是，如果是座芯34与弹性垫圈33是在竖直方向上固定连接，例如座芯34安装于弹性垫圈33上方的形式，这种情况下，在平常时候弹性垫圈33需起到支撑建筑物重量的作用，在竖直方向震动时弹性垫圈33需承接建筑物重量的基础上对震动产生复位弹力从而减缓震动，这对弹性垫圈33 的刚度与弹力的要求极高。
因此在本实施例中，通过座芯34与弹性垫圈33在水平方向连接，使得弹性垫圈33在发生竖向震动时可以更好的起减震作用。
进一步地，在本实施例中，支座主体35中间设置有安装腔；弹性垫圈33 为环状；弹性垫圈33的外周壁与安装腔腔壁固定连接；弹性垫圈33的内周壁与座芯34固定连接。
具体来说，在本实施例中，座芯34与弹性垫圈33设置于支座主体内，为使水平方向固定连接的座芯34、弹性垫圈33与支座主体35彼此之间更好的连接，可以采用如在安装腔内设置横向的垫板，用于支撑弹性垫圈33，同时弹性垫圈33内周壁底部设置有横向的凸起用于承接座芯34的方式。
进一地地，在本实施例中，是通过将安装腔设置为沿竖直方向内径由上往下缩小的锥状；弹性垫圈33为与安装腔相适应的锥环状；座芯34为与弹性垫板33的内周壁相适应的锥状。
具体来说，弹性垫圈33安装于锥面上，安装腔的墙壁起到一定竖直方向的支撑作用；弹性垫圈33为锥环状应做广义理解，例如可以是多块方形的弹性垫圈，绕安装腔内墙壁均匀分布安装，整体形成锥环状的形式等，不作限制。
需要说明的是，座芯34为锥状不仅可以与弹性垫圈33的锥环状配合，还可以起到减小竖直方向刚度的作用。
进一步地，支座主体35、弹性垫圈33与座芯34通过硫化成型固定连接，例如通过硫化机等形式。
进一步地，侧支座4均包括：上封板41、下封板44、多个弹性垫板42 与多个硬板43；多个弹性垫板42与多个硬板43相间交错分布固定设置于上封板41以及下封板44之间；下封板44安装于下连接板2上。
具体来说，硬板43可以是如钢板等方式，弹性垫板42与弹性垫圈33可以采用橡胶等具备弹性同时刚度较好的材料，通过弹性垫板42与硬板43交错相间，使得侧支座3具备水平方向、竖直方向的弹力的同时，在竖直方向也具有良好的刚度用于支撑上连接板1。
进一步，侧支座4具体为4个，且形状为直角三角形柱体。
四个侧支座4绕中间支座3圆周分布，请参阅图2，可以形成四方柱的形状，方便实际使用安装。
进一步地，上封板41、下封板42、多个弹性垫板43与多个硬板44通过硫化成型固定连接。
进一步地，侧支座4竖直方向上的高度比中间支座3矮3％-7％。
具体来说，侧支座4相比于中间支座3用于减小竖向刚度，更好的保持自身水平方向的防震能力，同时又可以在安装后起到支撑作用。
在三维隔震支座未安装的情况下，侧支座4不与上连接板1接触，安装后，上连接板1受建筑或桥梁的重力下压，中间支座向下运动后，侧支座4 与上连接板1抵接，此时侧支座4与中间支座3共同支撑上连接板1且中间支座3竖直方向形变叫侧支座4要大，可以使得侧支座4分承建筑物重力的同事，更好的保持水平方向的形变能力，用以更好的起到防御水平震动的作用。
进一步地，上连接板1包括：金属板11与镜面滑板12；镜面滑板12固定于金属板11下方，如通过焊接等方式牢固；座芯34顶部设置有与镜面滑板12抵接的高分子摩擦块31。
具体来说，座芯34顶部设置有底板32，底板32为圆形，底板32通过如沉头螺钉等方式与座芯34固定连接，高分子摩擦块31设置于底板上，上连接板1通过底板32与高分子摩擦块31安装于座芯34上；其中高分子摩擦块 31的材质可以是超高分子量聚乙烯或聚四氟乙烯等。
进一步地，本支座组合后的长、宽、高分别为500mm、500mm、267mm。侧支座的边长为200mm，高度为205mm。支座主体的自由高度为275mm，组合安装后其高度为205mm。
相比于普通隔震支座，如以LNR400为例，其长、宽、高分别为500mm、 500mm、170mm，支座有效直径为400mm，二者的力学性能参数如表1所示。
表1支座力学性能参数表
Figure BDA0002887839910000071
选用一个地震9度区的4层学校教学楼模型进行仿真分析计算，有限元软件为etabs。简要分析结果如表2所示(均为第4层数据)：
表2隔震简要分析
Figure BDA0002887839910000081
可以看出，三维隔震支座与LNR400支座的结构周期相当。三维隔震支座的最大剪应力最小。三维隔震支座与普通LNR400支座层间加速度在X,Y 方向相当；但在Z方向，也即竖向方向的加速度明显变小。在罕遇地震下，三维隔震支座与普通LNR400支座的位移在X,Y方向相当，但竖向方向的位移明显变大，竖向减震效果明显。
以上为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种三维隔震支座，其特征在于，包括：上连接板、下连接板、中间支座与多个侧支座；
所述中间支座包括：座芯、弹性垫圈与支座主体；
所述支座主体安装于所述下连接板上；
所述弹性垫圈固定设置于所述支座主体上；
所述座芯竖直方向可移动设置于所述弹性垫圈上；
所述上连接板水平方向可移动安装于所述座芯上；
多个所述侧支座设置于所述下连接板上，且绕所述座芯圆周均匀分布；
多个所述侧支座均具备弹性，且位于所述上连接板下方，用于在所述上连接板发生水平方向位移时对所述上连接板产生复位力；
所述弹性垫圈与所述支座主体在水平方向上固定连接；
所述座芯与所述弹性垫圈在水平方向上固定连接。
2.根据权利要求1所述的三维隔震支座，其特征在于，所述支座主体中间设置有安装腔；
所述弹性垫圈为环状；
所述弹性垫圈的外周壁与所述安装腔腔壁固定连接；
所述弹性垫圈的内周壁与所述座芯固定连接。
3.根据权利要求2所述的三维隔震支座，其特征在于，所述安装腔为沿竖直方向内径由上往下缩小的锥状；
所述座芯为与所述安装腔形状相适应的锥状。
4.根据权利要求3所述的三维隔震支座，其特征在于，所述弹性垫圈包括有多个；
多个的所述弹性垫圈依次固定套接为一体。
5.根据权利要求1所述的三维隔震支座，其特征在于，所述侧支座均包括：上封板、下封板、多个弹性垫板与多个硬板；
多个所述弹性垫板与多个所述硬板相间交错分布固定设置于所述上封板以及所述下封板之间；
所述下封板安装于所述下连接板上。
6.根据权利要求5所述的三维隔震支座，其特征在于，所述上封板、所述下封板、多个所述弹性垫板与多个所述硬板通过硫化成型固定连接；
所述座芯、所述弹性垫板与所述支座主体通过硫化成型固定连接。
7.根据权利要求5所述的三维隔震支座，其特征在于，所述侧支座具体包括四个，且形状为直角三角形柱体。
8.根据权利要求1所述的三维隔震支座，其特征在于，所述侧支座竖直方向上的高度比所述中间支座矮3％-7％。
9.根据权利要求1所述的三维隔震支座，其特征在于，所述上连接板包括：金属板与镜面滑板；
所述镜面滑板固定于所述金属板下方；
所述座芯顶部设置有与所述镜面滑板抵接的高分子摩擦块。
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