CN113653194B - 一种具有自复位功能的隔振装置及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有自复位功能的隔振装置及其组装方法，圆台板与上部结构相连，荷载转换耗能组件与基础相连；受到水平荷载时，圆台板与异型减振支座摩擦耗能，同时异型减振支座中低屈服点钢和橡胶变形耗能；受到竖直荷载时，除上述耗能外，高强螺栓摩擦耗能；受向下的荷载时，弧形板通过机械转动将力传导SMA弹簧，SMA弹簧受拉耗能；受向上的荷载时，圆台板通过钢索将荷载传给承载板，弧形板通过机械转动将力传导至减振垫。本发明充分利用SMA良好的受拉性能、自复位能力和低屈服点钢耗能稳定，延性好等优点，结合机械原理实现隔振，同时具备可恢复性、装配化程度高等优点。

Description

一种具有自复位功能的隔振装置及其组装方法

技术领域

本发明涉及建筑隔振装置技术领域，具体涉及一种具有自复位功能的隔振装置及其组装方法。

背景技术

为了更好的吸引人才，搞活经济，一些新兴一线城市开始大兴土木，大力建设地铁，高铁等设施。但火车、地铁和高铁等轨道类交通工具在给人们日常出行带来极大便利的同时，也会产生较大的振动，给居住在轨道线路附近的居民带来了很大的困扰。在一些比较偏僻，车辆难以到达的地方，体积大难以人力运输的隔振装置很难发挥它的作用，可见寻求一种安装、拆除和运输方便的隔振装置是有必要的，且大多数隔振装置无自复位功能。

公开号为CN112324219A的发明专利申请公开了“一种具有自复位功能和抗扭转的组合隔振装置”，该装置使用多个弹簧串联进行自复位移动，自复位能力依靠弹簧的特性，但仅在竖直方向提供恢复力。

公开号为CN203878466U的实用新型专利依靠支座上钢板下方两侧相互垂直第一弹簧体、第二弹簧体的恢复力实现自复位，仅在两个方向提供恢复力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有自复位功能的隔振装置及其组装方法，其可以解决背景技术中涉及的技术问题。

本发明的技术方案为：

一种具有自复位功能的隔振装置，包括异型减振支座、承载板以及荷载转换耗能组件，所述异型减振支座安装于所述承载板上，所述荷载转换耗能组件安装于所述承载板的周缘，所述荷载转换耗能组件包括铲形板、第一连接构件、第二连接构件、固定构件、减振垫以及SMA弹簧，所述固定构件包括底板和间隔固设于所述底板上的前置板和后置板，所述铲形板可转动的安装于所述前置板上，且所述铲形板的一端与所述承载板连接，另一端与所述第一连接构件的一端铰接，所述第一连接构件的另一端与所述第二连接构件的顶端铰接，所述第二连接构件的底端与所述底板铰接，所述减振垫固设于所述后置板面朝所述第二连接构件的一侧，所述SMA弹簧一端与所述第二连接构件的顶端连接，另一端与所述后置板连接。

作为本发明的一种优选改进，所述后置板面朝所述第二连接构件的一侧设有凹槽，圆环状减振垫固设于所述凹槽内。

作为本发明的一种优选改进，所述铲形板包括与所述承载板固定连接的弧形铲板和一端固设于所述弧形铲板的周侧的力臂杆，所述力臂杆的中部位置设有与所述前置板配合的第二圆形孔，所述力臂杆的另一端设有与所述第一连接构件配合的第三圆形孔。

作为本发明的一种优选改进，所述前置板包括与所述底板连接的第一加劲肋，所述后置板包括与所述底板连接的第二加劲肋。

作为本发明的一种优选改进，所述异型减振支座包括固设于所述承载板上的下端板、设置于所述下端板上方并间隔设置的上端板以及夹设于所述上端板与所述下端板之间的中间减振部，所述中间减振部由橡胶与低屈服点钢材交替硫化而成。

作为本发明的一种优选改进，所述上端板包括自其中央位置向下凹陷形成的圆台孔，所述上端板远离所述中间减振部的表面为高摩擦面。

作为本发明的一种优选改进，还包括圆台板，所述圆台板包括平板和组配于所述平板下方的圆台柱，所述圆台柱对应安装于所述圆台孔内。

作为本发明的一种优选改进，所述SMA弹簧的一端穿过所述减振垫与所述后置板连接。

作为本发明的一种优选改进，还包括多根钢索，所述钢索一端与所述平板的周缘连接，另一端与所述承载板连接。

本发明还提供了一种具有自复位功能的隔振装置的组装方法，包括如下步骤：

步骤一：在工厂标准化生产圆台板、异型减振支座、承载板、荷载转换耗能组件以及钢索，所述圆台板包括平板和组配于所述平板下方的圆台柱；所述异型减振支座包括固设于所述承载板上的下端板、设置于所述下端板上方并间隔设置的上端板以及夹设于所述上端板与所述下端板之间的中间减振部，所述上端板包括自其中央位置向下凹陷形成的圆台孔；所述荷载转换耗能组件安装于所述承载板的周缘，所述荷载转换耗能组件包括铲形板、第一连接构件、第二连接构件、固定构件、减振垫以及SMA弹簧，所述铲形板包括弧形铲板和力臂杆，所述固定构件包括底板和间隔固设于所述底板上的前置板和后置板，所述后置板面朝所述第二连接构件的一侧设有凹槽；

步骤二：将下端板焊接在承载板中央，将圆台柱放置于圆台孔内，将钢索一端固定连接在平板的周缘，另一端固定在承载板上；

步骤三：将减振垫固定在凹槽内，将SMA弹簧两端分别固定在第二连接构件和后置板；将第二连接构件一端铰接于底板，另一端铰接于第一连接构件；将力臂杆一端铰接于第一连接构件另一端，力臂杆另一端铰接于前置板；

步骤四：通过螺栓与螺母配合将荷载转换耗能组件固定连接于承载板。

本发明的有益效果如下：

1.本发明提出异型减振支座，在受到荷载时，异型减振支座可通过内部的低屈服点钢、橡胶耗能；同时，经处理的摩擦板面相互摩擦耗能；在受拉时，钢索能保护上部结构不被拉脱；

2.本发明提出的荷载转换耗能构件，在装置受到竖向荷载时，通过杆件之间的传递，转换为水平荷载，同时机械转动消耗一部分能量；且相对于单纯竖直方向耗能，将竖直荷载转换为水平荷载，能使上部结构产生更少的位移以及增加装置的抗拉压性能，从而增加装置抗振强度；

3.本发明提出的荷载转换耗能构件，受拉时，SMA弹簧受拉变形耗能；受压时，减振垫受压变形耗能；发挥了SMA受拉性能好的优势，还可以依靠SMA材料特性、弹簧构造特性实现自复位能力，且其他任意反方向荷载经荷载转换耗能机制转换为竖直荷载后，均可通过SMA弹簧耗能后自复位，实现了多方向自复位；

4.本发明的构件在相应工厂成各小连接件后，就可运到现场安装，满足当今社会装配化的需求。安装方法也简单，对安装工人文化水平要求低。

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它的附图，其中：

图1为本发明具有自复位功能的隔振装置的整体结构示意图；

图2为圆台板的第一视角结构示意图；

图3为圆台板的第二视角结构示意图；

图4为异型减振支座的结构示意图；

图5为承载板的结构示意图；

图6为荷载转换耗能组件的结构示意图；

图7为铲形板的结构示意图图；

图8为第二连接构件与固定构件的第一视角装配结构示意图；

图9为第二连接构件与固定构件的第二视角装配结构示意图；

图10为SMA弹簧的结构示意图；

图11为减振垫的结构示意图；

图12为SMA弹簧与减振垫的装配结构示意图；

图13为荷载转换耗能组件受下荷载的压意图；

图14为荷载转换耗能组件受上荷载的压意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅图1所示，本发明提供一种具有自复位功能的隔振装置，包括圆台板1、异型减振支座2、承载板3、荷载转换耗能组件4以及钢索5，所述异型减振支座2安装于所述承载板3的中央处，所述荷载转换耗能组件4数量为多个且多个所述荷载转换耗能组件4沿所述承载板3的周向均匀设置并与所述承载板3的周缘连接，所述圆台板1安装于所述异型减振支座2的顶部，所述钢索5的顶端连接所述圆台板1的周缘，底端连接所述承载板3。

再结合图2和3所示，所述圆台板1包括圆形的平板11和组配于所述平板11下方的圆台柱12，所述平板11的周缘贯穿设置多个第一圆形孔111，所述钢索5的顶端通过所述第一圆形孔111锚固连接于所述平板11的周缘。

再结合图4所示，所述异型减振支座2包括固设于所述承载板3上的下端板21、设置于所述下端板21上方并间隔设置的上端板24以及夹设于所述上端板24与所述下端板21之间的中间减振部，所述中间减振部由橡胶22与低屈服点钢材23交替硫化而成。所述上端板24包括自其中央位置向下凹陷形成的圆台孔241，所述圆台柱12对应安装于所述圆台孔241内，具体的，所述圆台柱12大小与所述圆台孔241相匹配，且所述圆台柱12包括圆台柱面121，所述圆台柱面121为经处理的摩擦面。所述上端板24远离所述中间减振部的表面为高摩擦面。通过将所述圆台柱12安装于所述圆台孔241内，实现当该具有自复位功能的隔振装置受到水平荷载时，所述圆台板1与所述异型减振支座2摩擦耗能，并将荷载传递给所述异型减振支座2，所述异型减振支座2通过低屈服点钢材23和橡胶22变形耗能。

再结合图5所示，所述承载板3对应所述第一圆形孔111设置有承载板孔312，以及设置于周缘位置的长圆形螺栓孔311。所述钢索5的底端通过所述承载板孔312锚固连接于所述承载板3，在受拉时，所述钢索5能保护所述圆台板1不被拉脱。所述荷载转换耗能组件4通过所述长圆形螺栓孔311与螺栓（未图示）、螺母（未图示）的配合与所述承载板3固定连接。

再结合图6-12所示，所述荷载转换耗能组件4包括铲形板41、第一连接构件42、第二连接构件43、固定构件44、减振垫45以及SMA弹簧46，所述固定构件44包括底板442和间隔固设于所述底板442上的前置板441和后置板443，所述铲形板可转动的安装于所述前置板441上，具体的，所述前置板441包括位于其顶端的第二圆形孔4412，所述铲形板通过所述第二圆形孔4412与所述前置板441可转动的连接。且所述铲形板41的一端与所述承载板3连接，另一端与所述第一连接构件42的一端铰接，所述第一连接构件42的另一端与所述第二连接构件43的顶端铰接，所述第二连接构件43的底端与所述底板442铰接，具体的，所述底板442包括与所述第二连接构件43组配的定位台432，所述定位台上设有第三圆形孔4421，所述第二连接构件43通过所述第三圆形孔4421实现与所述底板442铰接。在装置受到竖向荷载时，通过杆件之间的传递，转换为水平荷载，同时机械转动消耗一部分能量；且相对于单纯竖直方向耗能，将竖直荷载转换为水平荷载，能使上部结构产生更少的位移以及增加装置的抗拉压性能，从而增加装置抗振强度。

所述减振垫45固设于所述后置板443面朝所述第二连接构件43的一侧，所述SMA弹簧46一端与所述第二连接构件43的顶端连接，另一端与所述后置板443连接，具体的，所述SMA弹簧46的一端穿过所述减振垫45与所述后置板443连接，这样，在所述荷载转换耗能构件4受拉时，所述SMA弹簧46受拉变形耗能；受压时，所述减振垫45受压变形耗能；发挥了SMA弹簧46受拉性能好的优势，还可以依靠SMA弹簧材料特性、弹簧构造特性实现自复位能力，且其他任意反方向荷载经荷载转换耗能机制转换为竖直荷载后，均可通过SMA弹簧46耗能后自复位，实现了多方向自复位。

所述第二连接构件43包括用于与所述第一连接构件42的一端铰接的第四圆形孔431以及与所述SMA弹簧46的一端连接的端面4311。

所述后置板443面朝所述第二连接构件43的一侧设有凹槽4432，圆环状减振垫45固设于所述凹槽4432内。

所述铲形板41包括与所述承载板3固定连接的弧形铲板411和一端固设于所述弧形铲板411的周侧的力臂杆412，所述弧形铲板411上设有与所述承载板3固定连接的圆形螺栓孔4111，所述力臂杆412的中部位置设有与所述前置板441配合的第四圆形孔4121，所述力臂杆412的另一端设有与所述第一连接构件42配合的第五圆形孔4122。

所述前置板441包括与所述底板442连接的第一加劲肋4413，所述后置板443包括与所述底板442连接的第二加劲肋4431。

再结合图13和14所示，可见，当所述荷载转换耗能组件4受到向上荷载时，所述SMA弹簧46会被压缩收容于所述减振垫45内。

本发明还提供了一种具有自复位功能的隔振装置的组装方法，包括如下步骤：

步骤一：在工厂标准化生产圆台板1、异型减振支座2、承载板3、荷载转换耗能组件4以及钢索5，所述圆台板1包括平板11和组配于所述平板11下方的圆台柱12；所述异型减振支座2包括固设于所述承载板3上的下端板21、设置于所述下端板21上方并间隔设置的上端板24以及夹设于所述上端板24与所述下端板21之间的中间减振部，所述上端板24包括自其中央位置向下凹陷形成的圆台孔241；所述荷载转换耗能组件4安装于所述承载板3的周缘，所述荷载转换耗能组件4包括铲形板41、第一连接构件42、第二连接构件43、固定构件44、减振垫45以及SMA弹簧46，所述铲形板41包括弧形铲板411和力臂杆412，所述固定构件44包括底板442和间隔固设于所述底板442上的前置板441和后置板443，所述后置板443面朝所述第二连接构件43的一侧设有凹槽4432；

步骤二：将下端板21焊接在承载板3中央，将圆台柱12放置于圆台孔241内，将钢索5一端固定连接在平板11的周缘，另一端固定在承载板3上；

步骤三：将减振垫45固定在凹槽4432内，将SMA弹簧46两端分别固定在第二连接构件43和后置板443；将第二连接构件43一端铰接于底板442，另一端铰接于第一连接构件42；将力臂杆412一端铰接于第一连接构件42另一端，力臂杆412另一端铰接于前置板441；

步骤四：通过螺栓与螺母配合将荷载转换耗能组件4固定连接于承载板3。

本发明的有益效果如下：

1.本发明提出异型减振支座，在受到荷载时，异型减振支座可通过内部的低屈服点钢、橡胶耗能；同时，经处理的摩擦板面相互摩擦耗能；在受拉时，钢索能保护上部结构不被拉脱；

2.本发明提出的荷载转换耗能构件，在装置受到竖向荷载时，通过杆件之间的传递，转换为水平荷载，同时机械转动消耗一部分能量；且相对于单纯竖直方向耗能，将竖直荷载转换为水平荷载，能使上部结构产生更少的位移以及增加装置的抗拉压性能，从而增加装置抗振强度；

3.本发明提出的荷载转换耗能构件，受拉时，SMA弹簧受拉变形耗能；受压时，减振垫受压变形耗能；发挥了SMA弹簧受拉性能好的优势，还可以依靠SMA弹簧材料特性、弹簧构造特性实现自复位能力，且其他任意反方向荷载经荷载转换耗能机制转换为竖直荷载后，均可通过SMA弹簧耗能后自复位，实现了多方向自复位；

4.本发明的构件在相应工厂成各小连接件后，就可运到现场安装，满足当今社会装配化的需求。安装方法也简单，对安装工人文化水平要求低。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种具有自复位功能的隔振装置，其特征在于，包括异型减振支座（2）、承载板（3）以及荷载转换耗能组件（4），所述异型减振支座（2）安装于所述承载板（3）上，所述荷载转换耗能组件（4）安装于所述承载板（3）的周缘，所述荷载转换耗能组件（4）包括铲形板（41）、第一连接构件（42）、第二连接构件（43）、固定构件（44）、减振垫（45）以及SMA弹簧（46），所述固定构件（44）包括底板（442）和间隔固设于所述底板（442）上的前置板（441）和后置板（443），所述铲形板（41）可转动的安装于所述前置板（441）上，且所述铲形板（41）的一端与所述承载板（3）连接，另一端与所述第一连接构件（42）的一端铰接，所述第一连接构件（42）的另一端与所述第二连接构件（43）的顶端铰接，所述第二连接构件（43）的底端与所述底板（442）铰接，所述减振垫（45）固设于所述后置板（443）面朝所述第二连接构件（43）的一侧，所述SMA弹簧（46）一端与所述第二连接构件（43）的顶端连接，另一端与所述后置板（443）连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有自复位功能的隔振装置，其特征在于：所述后置板（443）面朝所述第二连接构件（43）的一侧设有凹槽（4432），圆环状减振垫（45）固设于所述凹槽（4432）内。

3.根据权利要求2所述的一种具有自复位功能的隔振装置，其特征在于：所述铲形板（41）包括与所述承载板（3）固定连接的弧形铲板（411）和一端固设于所述弧形铲板（411）的周侧的力臂杆（412），所述力臂杆（412）的中部位置设有与所述前置板（441）配合的第二圆形孔（4121），所述力臂杆（412）的另一端设有与所述第一连接构件（42）配合的第三圆形孔（4122）。

4.根据权利要求2或3所述的一种具有自复位功能的隔振装置，其特征在于：所述前置板（441）包括与所述底板（442）连接的第一加劲肋（4413），所述后置板（443）包括与所述底板（442）连接的第二加劲肋（4431）。

5.根据权利要求4所述的一种具有自复位功能的隔振装置，其特征在于：所述异型减振支座（2）包括固设于所述承载板（3）上的下端板（21）、设置于所述下端板（21）上方并间隔设置的上端板（24）以及夹设于所述上端板（24）与所述下端板（21）之间的中间减振部，所述中间减振部由橡胶（22）与低屈服点钢材（23）交替硫化而成。

6.根据权利要求5所述的一种具有自复位功能的隔振装置，其特征在于：所述上端板（24）包括自其中央位置向下凹陷形成的圆台孔（241），所述上端板（24）远离所述中间减振部的表面为高摩擦面。

7.根据权利要求6所述的一种具有自复位功能的隔振装置，其特征在于：还包括圆台板（1），所述圆台板（1）包括平板（11）和组配于所述平板（11）下方的圆台柱（12），所述圆台柱（12）对应安装于所述圆台孔（241）内。

8.根据权利要求1或7所述的一种具有自复位功能的隔振装置，其特征在于：所述SMA弹簧（46）的一端穿过所述减振垫（45）与所述后置板（443）连接。

9.根据权利要求7所述的一种具有自复位功能的隔振装置，其特征在于：还包括多根钢索（5），所述钢索（5）一端与所述平板（11）的周缘连接，另一端与所述承载板（3）连接。

10.一种具有自复位功能的隔振装置的组装方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：在工厂标准化生产圆台板（1）、异型减振支座（2）、承载板（3）、荷载转换耗能组件（4）以及钢索（5），所述圆台板（1）包括平板（11）和组配于所述平板（11）下方的圆台柱（12）；所述异型减振支座（2）包括固设于所述承载板（3）上的下端板（21）、设置于所述下端板（21）上方并间隔设置的上端板（24）以及夹设于所述上端板（24）与所述下端板（21）之间的中间减振部，所述上端板（24）包括自其中央位置向下凹陷形成的圆台孔（241）；所述荷载转换耗能组件（4）安装于所述承载板（3）的周缘，所述荷载转换耗能组件（4）包括铲形板（41）、第一连接构件（42）、第二连接构件（43）、固定构件（44）、减振垫（45）以及SMA弹簧（46），所述铲形板（41）包括弧形铲板（411）和力臂杆（412），所述固定构件（44）包括底板（442）和间隔固设于所述底板（442）上的前置板（441）和后置板（443），所述后置板（443）面朝所述第二连接构件（43）的一侧设有凹槽（4432）；

步骤二：将下端板（21）焊接在承载板（3）中央，将圆台柱（12）放置于圆台孔（241）内，将钢索（5）一端固定连接在平板（11）的周缘，另一端固定在承载板（3）上；

步骤三：将减振垫（45）固定在凹槽（4432）内，将SMA弹簧（46）两端分别固定在第二连接构件（43）和后置板（443）；将第二连接构件（43）一端铰接于底板（442），另一端铰接于第一连接构件（42）；将力臂杆（412）一端铰接于第一连接构件（42）另一端，力臂杆（412）另一端铰接于前置板（441）；

步骤四：通过螺栓与螺母配合将荷载转换耗能组件（4）固定连接于承载板（3）。

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