CN114263290B - 一种三维网状约束隔震减振支座及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维网状约束隔震减振支座及其制作方法，三维网状约束隔震减振支座包括上封板、下封板、弹性体和周向限位件；上封板和下封板用于与外部结构连接；弹性体设置在上封板和下封板之间；周向设置网状结构，连接上封板和下封板并紧密包覆在弹性体外周，以对弹性体周向约束。通过上封板和下封板分别连接外部结构，当上封板和下封板受到的竖向静态荷载时，上封板和下封板将压应力传给弹性体，周向限位件能对弹性体进行周向约束，以通过弹性体提供竖向承载力，当上封板和下封板感受到竖向或水平的动态荷载时，上封板和下封板发生相对运动，转化为网状结构与弹性体滑动摩擦耗能，实现多维隔震和减震。

Description

一种三维网状约束隔震减振支座及其制作方法

技术领域

本发明涉及结构减震技术领域，特别涉及一种三维网状约束隔震减振支座及其制作方法。

背景技术

隔震支座能有效减轻结构的震动反应，能有效提高结构的抗震性能。但由于传统的隔震支座弹性体被封闭在钢板形成的空腔内，因此隔震装置的制作较为困难，且钢板受到两个方向拉应力，钢材容易发生的脆性破坏。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的阻尼耗能和制作等技术难题之一。为此，本发明提出一种三维网状约束隔震减振支座，制作工艺简单、具有良好的隔震和减震效果、超限位移不易发生破坏。

本发明还提出一种三维网状约束隔震减振支座的制作方法。

根据本发明第一方面实施例的三维网状约束隔震减振支座，包括：上封板、下封板、弹性体和周向限位件；

其中所述上封板和所述下封板能够用于与外部结构连接；

其中所述弹性体设置在所述上封板和所述下封板之间，以用于传递荷载；

其中所述周向限位件设置为网状结构，所述网状结构分别连接所述上封板和所述下封板并包覆设置在所述弹性体外周，以对所述弹性体周向约束。

根据本发明的第一方面实施例的三维网状约束隔震减振支座，至少具有如下有益效果：通过上封板和下封板分别连接外部结构，当上封板和/或下封板受到的竖向载荷发生变化时，上封板和/或下封板将压应力传给弹性体，周向限位件能对弹性体进行周向约束，以通过弹性体提供竖向承载力，当上封板和/或下封板感受到竖向和/或水平的震动力作用时，上封板和下封板发生相对运动，同时通过网状结构与弹性体之间发生摩擦耗能，使弹性体全方位地耗能减震。

根据本发明的第一方面实施例所述的三维网状约束隔震减振支座，所述周向限位件包括若干拉索，各所述拉索围绕在所述弹性体的外周设置并形成网状结构，所述弹性体在所述网状结构的各网格间变形。

根据本发明的第一方面实施例所述的三维网状约束隔震减振支座，所述弹性体与所述上封板、所述下封板和各所述拉索紧密贴合，使所述弹性体与所述网状结构之间存在静摩擦力。

根据本发明的第一方面实施例所述的三维网状约束隔震减振支座，各所述拉索的两端均分别与所述上封板和所述下封板铰接。

根据本发明的第一方面实施例所述的三维网状约束隔震减振支座，所述拉索的延伸方向与所述的三维网状约束隔震减振支座的竖直中心线之间形成有预设角度的夹角。

根据本发明的第一方面实施例所述的三维网状约束隔震减振支座，所述拉索为高强纤维拉索。

根据本发明的第一方面实施例所述的三维网状约束隔震减振支座，所述弹性体由橡胶材料制成。

根据本发明第二方面实施例的三维网状约束隔震减振支座的制作方法，包括以下步骤：

S1：准备上封板、下封板和弹性体，将所述弹性体放置于所述上封板和所述下封板之间；

S2：准备若干拉索，所述拉索的一端铰接于上封板，然后沿所述弹性体的外周包覆，所述拉索的另一端铰接于下封板，至少部分的所述拉索之间至少存在相交点，以使各所述拉索在所述弹性体的外周形成网状结构；

S3：对所述上封板和所述下封板施加载荷，使所述弹性体发生形变并受所述网状结构的约束，使所述弹性体和各所述拉索彼此紧密接触；

S4：将所述上封板、所述下封板、所述弹性体和各所述拉索一体成型，制作形成所述的三维网状约束隔震减振支座。

根据本发明第二方面实施例的三维网状约束隔震减振支座的制作方法，至少具有如下有益效果：通过各拉索在弹性体的外周包覆，不仅可以通过各拉索传递振动动能使弹性体充分形变耗能，形成的网状结构能使得在一体成型的制作过程中更加方便、简单，还可以使得整体更加紧密，保证形成的三维网状约束隔震减振支座能提供较高竖向承载能力，不容易发生变形和水平、竖向的超位移破坏。

根据本发明的第二方面实施例所述的三维网状约束隔震减振支座的制作方法，所述S4中，通过硫化或胶合的方式使所述上封板、所述下封板、所述弹性体和各所述拉索形成紧密的整体。

根据本发明的第二方面实施例所述的三维网状约束隔震减振支座的制作方法，所述S3中，施加的载荷为恒定的压力。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1为本发明实施例的结构示意图。

附图标记：

上封板100；

下封板200；

弹性体300；

周向限位件400。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是至少两个，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1，本发明第一方面实施例的三维网状约束隔震减振支座，应用于结构减震，三维网状约束隔震减振支座包括上封板100、下封板200、弹性体300和周向限位件。

其中上封板100和下封板200能够用于与外部结构连接；可以理解的是，上封板100的顶面用于连接上半部分的外部结构，下封板200的底面用于连接下半部分的外部结构，使得当外部结构受到竖向荷载和感受到振动动能时，上封板100和下封板200均能及时将力传递至弹性体300进行耗能减震。进一步的，为保证上封板100和下封板200与外部结构的连接方便，可以在上封板100和下封板200上设置相应的连接孔和连接件，在此不进一步进行限定。

其中弹性体300设置在上封板100和下封板200之间，以用于耗能减震；可以理解的是，竖向荷载和振动动能在传递至弹性体300后，弹性体300会将输入的能量转化变形势能，在形变过程中消耗外部输入的能量，直至外部输入的能量消散。

其中周向限位件设置为网状结构，网状结构分别连接上封板100和下封板200并包覆设置在弹性体300外周，以对弹性体300周向约束。可以理解的是，当受到竖向荷载时，弹性体300为了克服荷载会一定程度上发生形变，设置周向限位件对弹性体300进行周向约束，使得弹性体300能够提供竖向承载力，而弹性体300本身不易破坏，因此具有良好的竖向承载效果；进一步的，网状结构分别连接上封板100和下封板200，振动动能被网状结构传递至弹性体300并转化为变形势能，由于网状结构本身具有一定的自适应能力，能在自适应地时候发生变形以更好地传递振动动能，因此能进一步提高弹性体300的耗能作用，实现充分地耗能减震。

通过上封板100和下封板200分别连接外部结构，当上封板100和/或下封板200受到的竖向载荷发生变化时，上封板100和/或下封板200将压应力传给弹性体300，周向限位件能对弹性体300进行周向约束，以通过弹性体300提供竖向承载力，当上封板100和/或下封板200感受到竖向和/或水平的震动力作用时，上封板100和下封板200发生相对运动，同时通过网状结构传递振动动能，使弹性体300全方位地耗能减震。

在本发明的一些实施例中，周向限位件包括若干拉索400，各拉索400围绕在弹性体300的外周设置并形成网状结构，弹性体300在网状结构的各网格间内自由变形。各拉索400形成的网状结构具有若干网格，每个网格能够划分出一个区域的弹性体300，网状结构用于周向约束弹性体300，约束通过各拉索400实现，因此振动动能传递至弹性体300时，各弹性体300在网格间变形，实现耗能减震的效果。进一步的，由于振动动能会沿各拉索400传递，能保证弹性体300的各个部位都能充分运用，提高耗能效率。

在本发明的一些实施例中，弹性体300与上封板100、下封板200和各拉索400紧密贴合，使弹性体300与网状结构之间存在静摩擦力。可以理解的是，弹性体300与上封板100、下封板200紧密贴合能够一定程度上挤压弹性体300，使弹性体300能更好地与网状结构嵌固。进一步的，弹性体300与各拉索400紧密贴合可以使得在制作成型阶段也能更好地胶合，以形成紧密的整体，保证在上封板100和下封板200将压应力传给弹性体300时，弹性体300受外部斜交拉索400的网状结构约束，为装置提供竖向承载力。其中由于弹性体300与各拉索400紧密贴合，两者之间存在的静摩擦力为装置提供可变阻尼力，从而消耗外部振动的能量，该可变阻尼力随外部输入的能量增大而相应增大，从而消耗外部振动的能量。

在本发明的一些实施例中，各拉索400的两端均分别与上封板100和下封板200铰接。各拉索400能够对弹性体300周向限位的同时，还可以用于一定程度上的限制上封板100和下封板200的水平和竖向位移，以避免超位移破坏。可以理解的是，各拉索400的两端通过铰接的方式分别与上封板100和下封板200，可以将水平和竖向的受力进行合成以转变为三维方向上的受力，在传递到弹性体300时能充分利用弹性体300的结构特性进行充分耗能。

在本发明的一些实施例中，拉索400的延伸方向与三维网状约束隔震减振支座的竖直中心线之间形成有预设角度的夹角。可以理解的是，常规的振动动能通过水平和竖直两个方向输入，在拉索400分别与上封板100和下封板200铰接的前提下，可以充分利用铰接节点的特性，同时将水平和竖直两个方向的力均通过各拉索400进行传递，在上封板100和下封板200发生相对滑动以通过弹性体300耗能的基础下，拉索400传递的振动动能也能使弹性体300各方向受力，进一步充分耗能减震，以快速消耗外部振动的能量。

在本发明的一些实施例中，拉索400为高强纤维拉索，保证强度以周向约束弹性体300和避免此装置发生超位移破坏。

在本发明的一些实施例中，弹性体300由橡胶材料制成。可以理解的是，弹性体300还可以是其他能够用于全方位耗能减震的阻尼结构，如液体阻尼等。

参照图1，本发明第二方面实施例的三维网状约束隔震减振支座的制作方法，包括以下步骤：

S1：准备上封板100、下封板200和弹性体300，将弹性体300放置于上封板100和下封板200之间；

S2：准备若干拉索400，拉索400的一端铰接于上封板100，然后沿弹性体300的外周包覆，拉索400的另一端铰接于下封板200，至少部分的拉索400之间至少存在相交点，以使各拉索400在弹性体300的外周形成网状结构；

S3：对上封板100和下封板200施加载荷，使弹性体300发生形变并受网状结构的约束，使弹性体300和各拉索400彼此紧密接触；

S4：将上封板100、下封板200、弹性体300和各拉索400一体成型，制作形成三维网状约束隔震减振支座。

通过各拉索400在弹性体300的外周包覆，不仅可以通过各拉索400传递振动动能使弹性体300充分形变耗能，形成的网状结构能使得在一体成型的制作过程中更加方便、简单，还可以使得整体更加紧密，保证形成的三维网状约束隔震减振支座能提供较高竖向承载能力，不容易发生变形和水平、竖向的超位移破坏。

在本发明的一些实施例中，S4中，通过硫化或胶合的方式使上封板100、下封板200、弹性体300和各拉索400形成紧密的整体。弹性体300由橡胶材质制成，因此通过硫化或胶合的方式使装置形成紧密的整体更易于成型，在具体成型阶段由于拉索400的存在，因此无需额外设置模具，各拉索400能对弹性体300限位，在进行S3后可直接成型。

在本发明的一些实施例中，S3中，施加的载荷为恒定的压力，保证各拉索400的布置和弹性体300的制作配方与装置变形协同一致，方便生产制作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种三维网状约束隔震减振支座，其特征在于，包括：上封板、下封板、弹性体和周向限位件；

其中所述上封板和所述下封板能够用于与外部结构连接；

其中所述弹性体设置在所述上封板和所述下封板之间，以用于传递荷载；

其中所述周向限位件包括若干拉索，各所述拉索的两端均分别与所述上封板和所述下封板铰接，各所述拉索围绕在所述弹性体的外周设置并形成网状结构，以对所述弹性体周向约束；通过硫化或胶合的方式使所述上封板、所述下封板、所述弹性体和各所述拉索形成紧密的整体；所述弹性体与所述上封板、所述下封板和各所述拉索紧密贴合，使所述弹性体与所述网状结构之间存在静摩擦力，且所述弹性体在所述网状结构的各网格间变形。

2.根据权利要求1所述的三维网状约束隔震减振支座，其特征在于：所述拉索的延伸方向与所述的三维网状约束隔震减振支座的竖直中心线之间形成有预设角度的夹角。

3.根据权利要求1所述的三维网状约束隔震减振支座，其特征在于：所述拉索为高强纤维拉索。

4.根据权利要求1所述的三维网状约束隔震减振支座，其特征在于：所述弹性体由橡胶材料制成。

5.一种如权利要求1至4任一项所述的三维网状约束隔震减振支座的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：准备上封板、下封板和弹性体，将所述弹性体放置于所述上封板和所述下封板之间；

S2：准备若干拉索，所述拉索的一端铰接于上封板，然后沿所述弹性体的外周包覆，所述拉索的另一端铰接于下封板，至少部分的所述拉索之间至少存在相交点，以使各所述拉索在所述弹性体的外周形成网状结构；

S3：对所述上封板和所述下封板施加载荷，使所述弹性体发生形变并受所述网状结构的约束，使所述弹性体和各所述拉索彼此紧密接触；

S4：将所述上封板、所述下封板、所述弹性体和各所述拉索一体成型，制作形成所述的三维网状约束隔震减振支座。

6.根据权利要求5所述的三维网状约束隔震减振支座的制作方法，其特征在于：所述S3中，施加的载荷为恒定的压力。

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