CN114263385A - 可承受大水平力的竖向隔震支座及分层隔震枢纽结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可承受大水平力的竖向隔震支座，包括水平受力部件和竖向隔震部件；水平受力主体机构包括第一连接部、第二连接部、第三连接部、第四连接部、第一连杆和第二连杆，上座板与下座板在竖直方向间隔设置，竖向隔震部件包括弹性件，弹性件的伸缩方向为竖直方向；第一连杆的第一端通过第一铰接轴与第一连接部转动相连；第一连杆的第二端通过第二铰接轴与第三连接部转动相连；第二连杆的第一端通过第三铰接轴与第二连接部转动相连，第二连杆的第二端通过第四铰接轴与第四连接部转动相连。上述方案能较好地承受较大的水平力，进而避免较大的水平力对竖向隔震支座产生的不利影响。本发明还公开一种分层隔震枢纽结构。

Description

可承受大水平力的竖向隔震支座及分层隔震枢纽结构

技术领域

本发明涉及土木工程及机械工程震动控制和隔震技术领域，尤其涉及一种可承受大水平力的竖向隔震支座及分层隔震枢纽结构，较适用于由屋盖大跨空间结构和钢筋混凝土结构、钢结构或组合结构等下部结构组成的大跨空间枢纽结构，同时也较为适用工业、民用建筑、桥梁、地铁工程以及机械设备、仪器等场景的隔震。

背景技术

受环太平洋地震带和欧亚地震带的影响，较多的国家和地区蒙受的地震灾害比较严重。已有震害资料表明，地震不仅会破坏结构构件，还会破坏非结构构件。随着经济社会的高速发展及城市化进程的加速，越来越多的地区建设了大批高铁车站、航站楼等大跨空间枢纽结构，且这些大跨空间枢纽结构大多由屋盖大跨空间结构和钢筋混凝土机构、钢结构或组合结构等下部结构组成。大跨空间枢纽结构是重要的城市生命线工程，如何减轻其地震灾害，以保障结构抗震安全和建筑功能是当前较为重要的研究方向。

在相关技术中，采用隔震技术是提高建筑抗震能力、满足结构性能化设计需求的有效方法。目前国内外关于水平隔震技术的研究已然较为成熟，水平隔震技术已在多个大跨空间枢纽结构中得到应用，解决了水平地震作用下屋盖大跨空间结构响应显著的问题。但是，水平隔震技术只能隔离水平地震作用，无法解决竖向地震作用下屋盖大跨空间结构响应显著这一突出问题，也就难以应对地震中可能比水平分量更强烈、造成更大损失的竖向分量。

目前，国内外学者已经研发出多种竖向隔震支座，并将竖向隔震支座与传统的水平隔震支座组合形成三维隔震支座组件，三维隔震支座组件主要用于核工业设施、多高层建筑、单层球面网壳建筑的三维隔震。

但是，大跨空间枢纽结构通常体量巨大，在对其进行三维隔震的设计时，将三维隔震支座组件置于基础底板上会造成竖向隔震支座承受竖向载荷过大而难以设计。若将三维隔震支座组件置于屋盖大跨空间结构和下部结构之间，则无法对下部结构进行隔震。较为棘手的是，已有的竖向隔震支座的力学性能的研究大多未考虑水平力的影响。而屋盖大跨空间结构往往在其支承处产生巨大的水平力。现有的竖向隔震支座在巨大水平力的作用下难以保证发挥隔震功能时竖向运动的稳定性和安全性。即，现有的竖向隔震支座无法较好地承受巨大水平力，导致其受到巨大水平力作用时无法实现预期的隔震效果。

发明内容

针对背景技术中所述的竖向隔震支座的不足，本发明的目的是提供一种可承受大水平力的竖向隔震支座及分层隔震枢纽结构，进而能够较好地实现竖向隔震的同时，还能较好地承受较大的水平力，从而避免较大的水平力对竖向隔震支座产生的不良影响，同时公开的分层隔震枢纽结构实现了三维隔震，以及下部结构的水平隔震。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可承受大水平力的竖向隔震支座，包括水平受力部件和竖向隔震部件；所述水平受力部件包括上座板、下座板以及设于所述上座板与所述下座板之间的水平受力主体机构，所述水平受力主体机构包括第一连接部、第二连接部、第三连接部、第四连接部、第一连杆和第二连杆，其中：

所述上座板与所述下座板在竖直方向间隔设置，所述竖向隔震部件包括弹性件，所述弹性件的弹性伸缩方向为所述竖直方向；

所述第一连接部和所述第二连接部均固定在所述上座板的朝向所述下座板的板面上；所述第三连接部和所述第四连接部均固定在所述下座板的朝向所述上座板的板面上，所述第一连接部与所述第四连接部相对设置，所述第二连接部与所述第三连接部相对设置；

所述第一连杆的第一端通过第一铰接轴与所述第一连接部转动相连；所述第一连杆的第二端通过第二铰接轴与所述第三连接部转动相连，且所述第一连杆的第二端与所述第三连接部可在水平方向相对滑动；

所述第二连杆的第一端通过第三铰接轴与所述第二连接部转动相连，所述第二连杆的第二端通过第四铰接轴与所述第四连接部转动相连，且所述第二连杆的第一端与所述第二连接部可在水平方向相对滑动。

进一步地，所述第一连接部为单板结构，所述第一连接部开设有第一圆孔，所述第三连接部为单板结构，所述第三连接部开设有第二条形孔；

所述第一连杆包括第一支杆和第二支杆，所述第一支杆和所述第二支杆之间形成第三间隙，所述第一支杆与所述第二支杆相对固定；所述第一连杆的第一端设有贯穿所述第一支杆和所述第二支杆的第三圆孔，所述第一连接部穿设在所述第三间隙中，所述第一连杆的第一端通过穿过所述第三圆孔和所述第一圆孔的所述第一铰接轴，实现与所述第一连接部的转动相连；

所述第一连杆的第二端设有贯穿所述第一支杆和所述第二支杆的第四圆孔，所述第三连接部穿设在所述第三间隙中，所述第一连杆的第二端通过穿过所述第四圆孔和所述第二条形孔的所述第二铰接轴，实现与所述第三连接部的转动相连，所述第二铰接轴与所述第二条形孔可在水平方向相对滑动。

进一步地，所述第二连接部包括相对固定的两个第一板件，两个所述第一板件间隔设置，且两者之间形成第一间隙，两个所述第一板件均开设有第一条形孔，两个所述第一条形孔在其贯通方向的投影重合；所述第四连接部包括相对固定的两个第二板件，两个所述第二板件间隔设置，且两者之间形成第二间隙，两个所述第二板件均开设有第二圆孔，两个所述第二圆孔在其贯通方向的投影重合；所述第二连杆为单杆构件，所述第二连杆的第一端伸入所述第一间隙中，所述第二连杆的第一端设有第五圆孔，所述第二连杆的第一端通过穿过所述第五圆孔和所述第一条形孔的所述第三铰接轴，实现与所述第二连接部的转动相连，所述第三铰接轴与所述第一条形孔可在水平方向相对滑动；

所述第二连杆的第二端伸入所述第二间隙中，所述第二连杆的第二端设有第六圆孔，所述第二连杆通过穿过所述第六圆孔和所述第二圆孔的所述第四铰接轴，实现与所述第四连接部之间的转动相连。

进一步地，所述第一连杆的中部开设有贯穿所述第一支杆和所述第二支杆的第七圆孔，所述第二连杆的中部开设有第八圆孔，所述第一连杆和所述第二连杆通过与所述第七圆孔和所述第八圆孔配合的第五铰接轴实现转动相连。

进一步地，所述第一铰接轴的两端均可拆卸地安装有第一销轴封板，两个所述第一销轴封板分别与所述第一支杆和所述第二支杆限位配合；

所述第二铰接轴的两端均可拆卸地安装有第二销轴封板，两个所述第二销轴封板分别与所述第一支杆和所述第二支杆限位配合；

所述第三铰接轴的两端均可拆卸地安装有第三销轴封板，两个所述第三销轴封板分别与两个所述第一板件限位配合；

所述第四铰接轴的两端均可拆卸地安装有第四销轴封板，两个所述第四销轴封板分别与两个所述第二板件限位配合；

所述第五铰接轴的两端均可拆卸地安装有第五销轴封板，两个所述第五销轴封板分别与所述第一支杆和所述第二支杆限位配合。

进一步地，所述水平受力主体机构为多个，其中：

所述水平受力主体机构为两个，且对称布置在所述上座板与所述下座板之间；或者，

所述水平受力主体机构为四个，所述上座板和所述下座板均为方形板，四个所述水平受力主体机构分别设于所述上座板与所述下座板的四对相对的侧边缘之间，且两两对称设置。

进一步地，所述竖向隔震部件设于所述上座板、所述下座板以及多个所述水平受力主体机构围成的容纳空间之内。

进一步地，所述竖向隔震部件包括多个弹性件，所述多个弹性件并排设于所述容纳空间之内，所述弹性件的两端分别弹性抵接在所述上座板和所述下座板上。

进一步地，所述第一连接部和所述第二连接部均与所述上座板为整体式结构；所述第三连接部和所述第四连接部均与所述下座板为整体式结构；或者，

所述第一连接部和所述第二连接部分别通过第一螺钉与所述上座板可拆卸固定相连；所述第三连接部和所述第四连接部分别通过第二螺钉与所述下座板可拆卸固定相连。

一种分层隔震枢纽结构，包括屋盖大跨空间结构、下部结构和上文所述的竖向隔震支座，所述竖向隔震支座为多个，多个所述竖向隔震支座形成竖向隔震结构层，所述竖向隔震结构层支撑于所述屋盖大跨空间结构与所述下部结构之间，所述分层隔震枢纽结构还包括多个水平隔震支座，所述多个水平隔震支座形成水平隔震结构层，其中：

所述水平隔震结构层设置在所述下部结构与基础顶面之间，或者，所述下部结构包括第一架体和第二架体，所述第一架体与所述第二架体在竖直方向依次设置，所述水平隔震结构层设置在所述第一架体与所述第二架体之间。

本发明提供的可承受大水平力的竖向隔震支座具有以下有益效果：

本发明实施例公开的可承受大水平力的竖向隔震支座，通过对支座构造进行优化，使得第一连杆和第二连杆形成X型连杆机构，X型连杆机构具有较好的稳定性，能够较好地承担竖向隔震支座受到的水平力。而且，第一连杆的第一端通过第一铰接轴与第一连接部相连，第一连杆的第二端通过第二铰接轴与第三连接部相连，第二连杆的第一端通过第三铰接轴与第二连接部转动相连，第二连杆的第二端通过第四铰接轴与第四连接部相连，进而使得X型连杆机构能够分别通过第一铰接轴、第二铰接轴、第三铰接轴和第四铰接轴分别与上座板和下座板实现连接，X型连杆机构配合转动连接和滑动连接，能够较好地承担和传递整个竖向隔震支座受到的水平力，进而能够提高整个竖向隔震支座承受水平力的能力。

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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的水平受力部件的一种结构示意图；

图2为本发明实施例公开的第一种竖向隔震支座的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的第二种竖向隔震支座的结构示意图；

图4和图5分别为本发明实施例公开的第三种竖向隔震支座在不同状态下的结构示意图；

图6为本发明实施例公开的第三种竖向隔震支座在一状态下的剖视图；

图7、图8和图9分别为三种不同结构的分层隔震枢纽结构的示意图。

附图标记说明：

10-水平受力部件、

101-上座板、

102-下座板、

103-第一连接部、1031-第一圆孔、

104-第二连接部、1041-第一板件、1042-第一间隙、1043-第一条形孔、

105-第三连接部、1051-第二条形孔、

106-第四连接部、1061-第二板件、1062-第二间隙、1063-第二圆孔、

107-第一连杆、1071-第一支杆、1072-第二支杆、1073-第三间隙、

108-第二连杆、

1091-第一铰接轴、1092-第二铰接轴、1093-第三铰接轴、1094-第四铰接轴、1095-第五铰接轴、1090-第一销轴封板、1096-第二销轴封板、1097-第三销轴封板、1098-第四销轴封板、1099-第五销轴封板、

20-竖向隔震部件、21-螺旋伸缩弹簧、22-连接板；

30-屋盖大跨空间结构、

40-下部结构、41-第一架体、42-第二架体、43-钢柱、

50-水平隔震支座、

60-竖向隔震支座。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

请参考图1至图6，本发明实施例公开一种可承受大水平力的竖向隔震支座，该竖向隔震支座包括水平受力部件10和竖向隔震部件20。

竖向隔震部件20主要发挥竖直方向的减震功能，它是竖向隔震支座的隔震主体。在竖向隔震支座工作的过程中，竖向隔震部件20能够发挥弹性减震的功能。竖向隔震部件20包括弹性件，弹性件的弹性伸缩方向与竖向隔震支座的竖向支撑方向(即竖直方向)一致。一种实施的例子中，弹性件可以为螺旋伸缩弹簧21。为了提高竖向隔震性能，螺旋伸缩弹簧21的数量可以为多个，多个螺旋伸缩弹簧21可以并排布置，协同发挥竖向隔震功能。

在本文中，竖向隔震部件20与水平受力部件10可以间隔地支撑在被支撑的两个构件(例如后文所述的屋盖大跨空间结构30与下部结构40)之间。间隔设置说明两者之间具有一定的距离，进而方便对竖向隔震部件20和水平受力部件10中的一者进行较为灵活地更换，而不会让另一个受到影响。当然，竖向隔震部件20与水平受力部件10可以装配到一起，装配到一起形成的竖向隔震支座具有较好的整体性，也方便现场的一次安装，由于无需单独安装在被支撑的两个构件之间，因此有利于提升现场的安装效率。

水平受力部件10为本文涉及的可承受大水平力的竖向隔震支座中主要用于承受水平力的部件，在竖向隔震支座发挥竖向隔震支撑作用的情况下，水平受力部件10支撑在被支撑的两个构件之间，水平受力部件10能够承受较大的水平力。

在本发明实施例中，水平受力部件10包括上座板101、下座板102以及水平受力主体机构。其中，水平受力主体机构包括第一连接部103、第二连接部104、第三连接部105、第四连接部106、第一连杆107和第二连杆108。

上座板101和下座板102在竖直方向间隔设置，在竖向隔震支座发挥支撑作用的情况下，上座板101和下座板102分别与被支撑的两个构件接触，从而实现竖向隔震支座的支撑配合。

第一连接部103、第二连接部104、第三连接部105、第四连接部106、第一连杆107和第二连杆108均分布在上座板101与下座板102之间。

第一连接部103和第二连接部104均固定在上座板101的朝向下座板102的板面上。第三连接部105和第四连接部106均固定在下座板102的朝向上座板101的板面上。

第一连接部103与第三连接部105相对设置，且两者之间间隔设置，也就是说，第一连接部103与第三连接部105可以在竖直方向依次设置，且两者之间具有第一距离。

第二连接部104与第四连接部106相对设置，且两者之间间隔设置，也就是说，第二连接部104与第四连接部106可以在竖直方向依次设置，且两者之间具有第二距离。第二距离与第一距离相等。

在本发明实施例中，第一连杆107的第一端通过第一铰接轴1091与第一连接部103转动相连；第一连杆107的第二端通过第二铰接轴1092与第三连接部105转动相连，且第一连杆107的第二端与第三连接部105可在水平方向相对滑动。

第二连杆108的第一端通过第三铰接轴1093与第二连接部104转动相连，第二连杆108的第二端通过第四铰接轴1094与第四连接部106转动相连，且第二连杆108的第一端与第二连接部104可在水平方向相对滑动。

第一连杆107与第二连杆108交叉设置，形成X型连杆机构，从而能够使得上座板101与下座板102之间的距离可变，最终呈现的是竖向隔震支座能够升降变形。在竖向隔震支座进行升降变形的过程中，第一连杆107能够相对于上座板101和下座板102转动，第二连杆108能够相对于上座板101和下座板102转动，第一连杆107和第二连杆108能够相对转动，在此种情况下，第一连杆107的第二端与第三连接部105能在水平方向相对滑动，以及第二连杆108的第一端与第二连接部104可在水平方向相对滑动，无疑能够使得X型连杆机构较好地适应整个竖向隔震支座的升降变形，避免上座板101和下座板102对X型连杆机构变形的限制。

本发明实施例公开的可承受大水平力的竖向隔震支座，通过对支座构造进行进一步的优化，使得第一连杆107和第二连杆108形成X型连杆机构，X型连杆机构具有较好的稳定性，能够较好地承担竖向隔震支座受到的水平力。而且，第一连杆107的第一端通过第一铰接轴1091与第一连接部103相连，第一连杆107的第二端通过第二铰接轴1092与第三连接部105相连，第二连杆108的第一端通过第三铰接轴1093与第二连接部104转动相连，第二连杆108的第二端通过第四铰接轴1094与第四连接部106相连，进而使得X型连杆机构能够分别通过第一铰接轴1091、第二铰接轴1092、第三铰接轴1093和第四铰接轴1094分别与上座板101和下座板102实现连接，X型连杆机构配合转动连接和滑动连接，能够较好地承担和传递整个竖向隔震支座受到的水平力，进而能够提高整个竖向隔震支座承受水平力的能力。

一种优选的实施例中，第一连接部103可以为单板结构，第一连接部103可以开设有第一圆孔1031，第三连接部105可以为单板结构，第三连接部105可以开设有第二条形孔1051。

第一连杆107包括第一支杆1071和第二支杆1072，第一支杆1071和第二支杆1072之间形成第三间隙1073，第一支杆1071与第二支杆1072相对固定。第一连杆107的第一端设有贯穿第一支杆1071和第二支杆1072的第三圆孔，第一连接部103穿设在第三间隙1073中，第一连杆107的第一端通过穿过第三圆孔和第一圆孔1031的第一铰接轴1091，实现与第一连接部103的转动相连。需要说明的是，第一铰接轴1091依次穿过第一支杆1071、第一连接部103和第二支杆1072，也就是说，第一铰接轴1091与第一支杆1071、第一连接部103和第二支杆1072分别接触，从而能够实现第一支杆1071、第一连接部103和第二支杆1072较好地承受较大的水平力。

第一连杆107的第二端设有贯穿第一支杆1071和第二支杆1072的第四圆孔，第三连接部105穿设在第三间隙1073中，第一连杆107的第二端通过穿过第四圆孔和第二条形孔1051的第二铰接轴1092，实现与第三连接部105的转动相连，第二铰接轴1092与第二条形孔1051可在水平方向相对滑动，进而实现第一连杆107的第二端与第三连接部105可在水平方向相对滑动。需要说明的是，第二铰接轴1092依次穿过第一支杆1071、第三连接部105和第二支杆1072，也就是说，第二铰接轴1092与第一支杆1071、第三连接部105和第二支杆1072分别接触，接触面积较大从而能够实现第一支杆1071、第三连接部105和第二支杆1072较好地承受较大的水平力。当然，第二铰接轴1092与第二条形孔1051的配合，实现第一连杆107的第二端相对于第三连接部105在水平方向的相对滑动。

当然，该优选的方案中，第一连杆107为双杆结构，进而使得第一连杆107的第一端通过与第一铰接轴1091之间更多的接触实现与第一连接部103的转动配合，同理，也实现第一连杆107的第二端通过与第二铰接轴1092之间更多的接触实现与第三连接部105之间的转动配合，此种双杆结构实现多处配合来增加配合面积的连接方式，不但能够实现转动配合，而且还能够避免第一铰接轴1091和第二铰接轴1092出现偏心受力，同时转动配合面积的增大，无疑能够降低应力，减少机械磨损，同时还能够使得第一连杆107与第一连接部103和第三连接部105的转动配合处能够由于较大的转动配合面积及较为均衡的转动配合结构，来进一步承受较大的水平力，达到提高竖向隔震支座的承受水平力的能力。

在进一步优选的方案中，第二连接部104包括相对固定两个第一板件1041，两个第一板件1041间隔设置，且两者之间形成第一间隙1042，两个第一板件1041均开设有第一条形孔1043，两个第一条形孔1043在其贯通方向的投影重合。可选地，两个第一板件1041为整体式结构(即成为无需装配的一个整体单件)来实现两者的相对固定。或者，两个第一板件1041均与上座板101为整体式结构，进而实现两者(即两个第一板件1041)的相对固定。整体式结构的方式能够提高制备效率，同时也能够减少现场的安装操作，进而提高安装效率。具体的，可以通过铸造、切割等工艺实现上述整体式结构。

第四连接部106包括相对固定的两个第二板件1061，两个第二板件1061间隔设置，且两者之间形成第二间隙1062，两个第二板件1061均开设有第二圆孔1063，两个第二圆孔1063在其贯通方向的投影重合。可选地，两个第二板件1061可以为整体式结构来实现两者的相对固定。或者，两个第二板件1061均与下座板102为整体式结构，进而实现两者(即两个第二板件1061)的相对固定。整体式结构的方式能够提高制备效率，同时也能够减少现场的安装操作，进而能提高安装效率。同理，也可以通过铸造、切割等工艺实现上述整体式结构。

第二连杆108为单杆构件，第二连杆108的第一端伸入第一间隙1042中，第二连杆108的第一端设有第五圆孔，第二连杆108的第一端通过穿过第五圆孔和第一条形孔1043的第三铰接轴1093，实现与第二连接部104的转动相连。需要说明的是，第三铰接轴1093依次穿过一个第一板件1041的第一条形孔1043、第五圆孔和另一个第一板件1041的第一条形孔1043，也就是说，第三铰接轴1093与两个第一板件1041和第二连杆108分别接触，从而能够实现第二连杆108和第二连接部104较好地承受较大的水平力。当然，第三铰接轴1093与第一条形孔1043可在水平方向相对滑动，从而实现第二连杆108的第一端与第二连接部104可在水平方向相对滑动。

第二连杆108的第二端伸入第二间隙1062中，第二连杆108的第二端设有第六圆孔，第二连杆108通过穿过第六圆孔和第二圆孔1063的第四铰接轴1094，实现与第四连接部106之间的转动相连。需要说明的是，第四铰接轴1094依次穿过一个第二板件1061、第二连杆108的第二端和另一个第二板件1061，也就是说，第四铰接轴1094分别与两个第二板件1061和第二连杆108的第二端接触，从而能够实现第二连杆108和第四连接部106较好地承受较大的水平力。

同理，第二连杆108的第一端和第二连杆108的第二端分别通过第三铰接轴1093和第四铰接轴1094，来与第二连接部104和第四连接部106转动相连，第二连接部104和第四连接部106均为双板式结构，无疑能够使得转动配合的接触面积较大，而且也有利于提高转动配合的均衡性，避免应力，减少磨损，也能够较好地使得竖向隔震支座能承担较大的水平力。

具体的，第二连杆108的厚度或直径可以大于第一支杆1071或第二支杆1072的厚度或直径，进而使得第二连杆108即便是单杆，也具备不错的强度。当然，第一支杆1071和第二支杆1072的厚度或直径可以相等。

在更优的例子中，第一连杆107的中部开设有贯穿第一支杆1071和第二支杆1072的第七圆孔，第二连杆108的中部开设有第八圆孔，第一连杆107和第二连杆108通过与第七圆孔和第八圆孔配合的第五铰接轴1095实现转动相连，具体的，第五铰接轴1095依次穿过第一支杆1071的中部、第二连杆108的中部和第二支杆1072的中部，第五铰接轴1095分别与第一支杆1071、第二连杆108和第二支杆1072接触，从而能够实现第一连杆107和第二连杆108较好地承受较大的水平力。而且，第一连杆107与第二连杆108之间的转动配合，能够提高两者之间的相互约束，进而有利于两者形成的X型连杆机构的稳定性，更有利于提升承受水平力的能力。

为了提高装配的稳定性，在更优的实施例中，第一铰接轴1091的两端均可拆卸地安装有第一销轴封板1090，第一销轴封板1090可以通过第一螺纹连接件可拆卸地固定在第一铰接轴1091的端面上。两个第一销轴封板1090分别与第一支杆1071和第二支杆1072限位配合，进而能够避免第一铰接轴1091的脱落。

第二铰接轴1092的两端均可拆卸地安装有第二销轴封板1096，第二销轴封板1096可以通过第二螺纹连接件可拆卸地固定在第二铰接轴1092的端面上。两个第二销轴封板1096分别与第一支杆1071和第二支杆1072限位配合，进而能够避免第二铰接轴1092的脱落。

第三铰接轴1093的两端均可拆卸地安装有第三销轴封板1097，第三销轴封板1097可以通过第三螺纹连接件可拆卸地固定在第三铰接轴1093的端面上。两个第三销轴封板1097分别与两个第一板件1041限位配合，进而避免第三铰接轴1093的脱落。

第四铰接轴1094的两端均可拆卸地安装有第四销轴封板1098，第四销轴封板1098可以通过第四螺纹连接件可拆卸地固定在第四铰接轴1094的端面上。两个第四销轴封板1098分别与两个第二板件1061限位配合，进而避免第四铰接轴1094的脱落。

在第一连杆107的中部与第二连杆108的中部通过第五铰接轴1095相连的情况下，第五铰接轴1095的两端也可以均可拆卸地安装有第五销轴封板1099，第五销轴封板1099可以通过第五螺纹连接件可拆卸地固定在第五铰接轴1095的端面上。两个第五销轴封板1099分别与第一支杆1071和第二支杆1072限位配合，从而能够避免第五铰接轴1095的脱落。

如上文所述，在实际的使用过程中，有可能长时间的使用会导致应力集中，进而导致某个连接部分发生损坏，为了方便更换，第一连接部103可以通过第六螺纹连接件实现与上座板101的可拆卸相连，相比于整体式结构，此种分体式结构无疑能够使得第一连接部103的更换较为灵活。

同理，第一连接部103和第二连接部104也可以通过第七螺纹连接件实现与上座板101的可拆卸相连(图3中上座板101表面的连接孔，则是与第七螺纹连接件配合的连接孔)。第三连接部105也可以通过第八螺纹连接件实现与下座板102的可拆卸相连，第四连接部106也可以通过第九螺纹连接件实现与下座板102的可拆卸相连。

如上文所述，水平受力主体机构设于上座板101与下座板102之间。在本发明实施例中，水平受力主体机构可以为一个，也可以为多个。

水平受力主体机构的数量较多，无疑能够更好地提高竖向隔震支座承受水平力的能力。一种例子中，水平受力主体机构为两个，两个水平受力主体机构对称设置，其中一个设置在上座板101的第一侧边缘与下座板102的第一侧边缘之间，其中另一个设置在上座板101的第二侧边缘与下座板102的第二侧边缘之间，需要说明的是，上座板101的第一侧边缘与下座板102的第一侧边缘位于竖向隔震支座的同一侧，且相对设置。上座板101的第一侧边缘与上座板101的第二侧边缘分别为上座板101相背的两个侧边缘，同理，下座板102的第一侧边缘与下座板102的第二侧边缘分别为下座板102相背的两个侧边缘。

水平受力主体机构可以为四个，上座板101和下座板102均为方形板，四个水平受力主体机构分别设于上座板101与下座板102的四对相对的侧边缘之间，且两两对称设置。也就是说，在另一个例子中，水平受力主体机构为四个，四个水平受力主体机构分为两对，每一对的两个对称设置。第一对的两个水平受力主体机构中，一个设置在上座板101的第一侧边缘与下座板102的第一侧边缘之间，另一个设置在上座板101的第二侧边缘与下座板102的第二侧边缘之间。第二对的两个水平受力主体机构中，一个设置在上座板101的第三侧边缘与下座板102的第三侧边缘之间，另一个设置在上座板101的第四侧边缘与下座板102的第四侧边缘之间。

需要说明的是，上座板101的第一侧边缘与下座板102的第一侧边缘位于竖向隔震支座的同一侧，且相对设置，上座板101的第二侧边缘与下座板102的第二侧边缘位于竖向隔震支座的同一侧，且相对设置。上座板101的第一侧边缘与上座板101的第二侧边缘分别为上座板101相背的两个侧边缘，同理，下座板102的第一侧边缘与下座板102的第二侧边缘分别为下座板102相背的两个侧边缘。上座板101的第三侧边缘与下座板102的第三侧边缘位于竖向隔震支座的同一侧，且相对设置，上座板101的第四侧边缘与下座板102的第四侧边缘位于竖向隔震支座的同一侧、且相对设置。上座板101的第三侧边缘与上座板101的第四侧边缘分别为上座板101相背的两个侧边缘，同理，下座板102的第三侧边缘与下座板102的第四侧边缘分别为下座板102相背的两个侧边缘。

上述方案中，能够在上座板101和下座板102的各个相对的边缘之间设置水平受力主体机构，这无疑能够使得整个竖向隔震支座更好地承受更大的水平力，同时也能够提升竖向隔震支座在竖直方向的支撑性能。

可选地，上座板101可以为方形板(例如长方形板、正方形板)，在此种情况下，上座板101的第一侧边缘、第二侧边缘、第三侧边缘和第四侧边缘则分别为上座板101依次相连的四个侧边缘。同理，下座板102可以为方形板，在此种情况下，下座板102的第一侧边缘、第二侧边缘、第三侧边缘和第四侧边缘分别为下座板102依次相连的四个侧边缘。

本发明实施例公开的竖向隔震支座中，各个组成构件均优选采用高强度、耐腐蚀的高强度材料制成。例如，各个组成构件可以为钢结构件。

如上文所述，竖向隔震部件20可以与水平受力部件10为间隔设置，当然，竖向隔震部件20与水平受力部件10也可以不采用间隔设置的方式，一种可选的方案中，竖向隔震部件20可以设置在上座板101与下座板102之间，从而实现嵌入式的装配，此种装配方式能够使得整个竖向隔震支座的结构较为紧凑，体积较小，进而能够提高其在较为局促的环境中发挥支撑作用。

在较为优选的实施方式中，上座板101和下座板102均为方形板，水平受力主体机构为四个，且分别设置在上座板101和下座板102的四个相对的侧边缘之间，竖向隔震部件20设于上座板101、下座板102和四个水平受力主体机构围成的容纳空间内。当然，可以尽可能多地在容纳空间内设置竖向隔震部件，进而提高其减震性能。

为了提高结构的稳定性，竖向隔震部件20的第一端可以与上座板101采用焊接、螺纹连接等方式实现装配，竖向隔震部件20的第二端可以与下座板102采用焊接、螺纹连接等方式实现装配。具体的，在竖向隔震部件20包括弹性件的情况下，一个或多个弹性件并排设于容纳空间之内，弹性件的两端分别弹性抵接在上座板101和下座板102之间。当然，弹性件的两端可以分别与上座板101和下座板102固定连接。

在竖向隔震部件20包括螺旋伸缩弹簧21的情况下，多个螺旋伸缩弹簧21可以并排设置在上文所述的容纳空间内。相邻的两个螺旋伸缩弹簧21之间可以预留变形间隙，以较好地避免螺旋伸缩弹簧21变形导致的变形干涉。

在进一步的优选的实施例中，竖向隔震部件20还可以包括连接板22，螺旋伸缩弹簧21的第一端固定在一个连接板22上，该一个连接板22与上座板101可以通过螺纹连接件连接、焊接等方式实现连接。螺旋伸缩弹簧21的第二端固定在另一个连接板22上，该另一个连接板22与下座板102可以通过螺纹连接件连接、焊接等方式实现连接。

在本申请实施例中，第一条形孔1043和第二条形孔1051均可以为腰型孔。为了提高滑动配合的效果，第二铰接轴1092相背的两侧的表面为第一平面，两个第一平面分别与第二条形孔1051的两个沿长度方向延伸的孔壁滑动接触。同理，第三铰接轴1093相背的两侧的表面为第二平面，两个第二平面分别与第一条形孔1043的两个沿长度方向延伸的孔壁滑动接触。

第一平面和第二平面均可以通过机械切割成形。

请参考图7至图9，本发明实施例公开一种分层隔震枢纽结构，包括屋盖大跨空间结构30、下部结构40和上文所述的竖向隔震支座60，竖向隔震支座60为多个，多个竖向隔震支座60形成竖向隔震结构层的主要结构，竖向隔震结构层支撑于所述屋盖大跨空间结构30与下部结构40之间，分层隔震枢纽结构还包括多个水平隔震支座50，多个水平隔震支座50形成水平隔震结构层的主要结构，其中：

水平隔震结构层设置在下部结构40与基础顶面之间，或者，下部结构40包括第一架体41和第二架体42，第一架体41与第二架体42在竖直方向依次设置，水平隔震结构层设置在第一架体41与第二架体42之间。

如图7和图8所示，屋盖大跨空间结构30可以为单层柱面网壳，如图9所示，屋盖大跨空间结构30可以为管桁架。本申请不限制屋盖大跨空间结构的具体种类。

下部结构40可以为钢筋混凝土框架。当然，在下部结构40包括第一架体41和第二架体42的情况下，第一架体41和第二架体42也均可以为钢筋混凝土框架。

上述竖向隔震结构层和水平隔震结构层为相互独立的层，从而使得分层隔震枢纽结构具备分层布置的隔震体系，无疑能够提高整个分层隔震枢纽结构的隔震性能。同时，竖向隔震结构层和水平隔震结构层共同起到隔离三向地震的作用，实现了分层隔震枢纽结构的三维隔震。

在更为优选的方案中，竖向隔震结构层还可以包括可选的第一阻尼器，竖向隔震结构层起到竖向隔震的作用。第一阻尼器可以包括但不限于粘滞阻尼器、摩擦阻尼器和金属阻尼器中的至少一者，第一阻尼器可以较好地限制竖向隔震支座的位移，进而较好地确保竖向隔震支座安装的稳定性。

同理，水平隔震结构层还可以包括可选的第二阻尼器，水平隔震支座50和第二阻尼器可以设置在下部结构40的基础底板上。水平隔震支座50包括但不限于摩擦摆支座、橡胶支座、滑板支座等，能够在水平方向发挥隔震的作用。同理，第二阻尼器可以包括但不限于粘滞阻尼器、摩擦阻尼器和金属阻尼器中的至少一者，第二阻尼器能够限制水平隔震支座50的位移，进而较好地确保水平隔震支座50安装的稳定性。

在下部结构40包括第一架体41和第二架体42的情况下，第一架体41可以为置于地下的单层架体，第二架体42可以为置于地上的双层架体，如图8所示。

请参考图9，下部结构40还可以包括第一架体41和多根钢柱43，多根钢柱43支撑在第一架体41与管桁架之间。多根钢柱43与管桁架之间设置有多个竖向隔震支座60，从而使得多个竖向隔震支座60在管桁架与第一架体41之间形成竖向隔震结构层。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种可承受大水平力的竖向隔震支座，其特征在于，包括水平受力部件(10)和竖向隔震部件(20)；所述水平受力部件(10)包括上座板(101)、下座板(102)以及设于所述上座板(101)与所述下座板(102)之间的水平受力主体机构，所述水平受力主体机构包括第一连接部(103)、第二连接部(104)、第三连接部(105)、第四连接部(106)、第一连杆(107)和第二连杆(108)，其中：

所述上座板(101)与所述下座板(102)在竖直方向间隔设置，所述竖向隔震部件(20)包括弹性件，所述弹性件的弹性伸缩方向为所述竖直方向；

所述第一连接部(103)和所述第二连接部(104)均固定在所述上座板(101)的朝向所述下座板(102)的板面上；所述第三连接部(105)和所述第四连接部(106)均固定在所述下座板(102)的朝向所述上座板(101)的板面上，所述第一连接部(103)与所述第四连接部(106)相对设置，所述第二连接部(104)与所述第三连接部(105)相对设置；

所述第一连杆(107)的第一端通过第一铰接轴(1091)与所述第一连接部(103)转动相连；所述第一连杆(107)的第二端通过第二铰接轴(1092)与所述第三连接部(105)转动相连，且所述第一连杆(107)的第二端与所述第三连接部(105)可在水平方向相对滑动；

所述第二连杆(108)的第一端通过第三铰接轴(1093)与所述第二连接部(104)转动相连，所述第二连杆(108)的第二端通过第四铰接轴(1094)与所述第四连接部(106)转动相连，且所述第二连杆(108)的第一端与所述第二连接部(104)可在水平方向相对滑动。

2.根据权利要求1所述的竖向隔震支座，其特征在于，所述第一连接部(103)为单板结构，所述第一连接部(103)开设有第一圆孔(1031)，所述第三连接部(105)为单板结构，所述第三连接部(105)开设有第二条形孔(1051)；

所述第一连杆(107)包括第一支杆(1071)和第二支杆(1072)，所述第一支杆(1071)和所述第二支杆(1072)之间形成第三间隙(1073)，所述第一支杆(1071)与所述第二支杆(1072)相对固定；所述第一连杆(107)的第一端设有贯穿所述第一支杆(1071)和所述第二支杆(1072)的第三圆孔，所述第一连接部(103)穿设在所述第三间隙(1073)中，所述第一连杆(107)的第一端通过穿过所述第三圆孔和所述第一圆孔(1031)的所述第一铰接轴(1091)，实现与所述第一连接部(103)的转动相连；

所述第一连杆(107)的第二端设有贯穿所述第一支杆(1071)和所述第二支杆(1072)的第四圆孔，所述第三连接部(105)穿设在所述第三间隙(1073)中，所述第一连杆(107)的第二端通过穿过所述第四圆孔和所述第二条形孔(1051)的所述第二铰接轴(1092)，实现与所述第三连接部(105)的转动相连，所述第二铰接轴(1092)与所述第二条形孔(1051)可在水平方向相对滑动。

3.根据权利要求2所述的竖向隔震支座，其特征在于，所述第二连接部(104)包括相对固定的两个第一板件(1041)，两个所述第一板件(1041)间隔设置，且两者之间形成第一间隙(1042)，两个所述第一板件(1041)均开设有第一条形孔(1043)，两个所述第一条形孔(1043)在其贯通方向的投影重合；所述第四连接部(106)包括相对固定的两个第二板件(1061)，两个所述第二板件(1061)间隔设置，且两者之间形成第二间隙(1062)，两个所述第二板件(1061)均开设有第二圆孔(1063)，两个所述第二圆孔(1063)在其贯通方向的投影重合；所述第二连杆(108)为单杆构件，所述第二连杆(108)的第一端伸入所述第一间隙(1042)中，所述第二连杆(108)的第一端设有第五圆孔，所述第二连杆(108)的第一端通过穿过所述第五圆孔和所述第一条形孔(1043)的所述第三铰接轴(1093)，实现与所述第二连接部(104)的转动相连，所述第三铰接轴(1093)与所述第一条形孔(1043)可在水平方向相对滑动；

所述第二连杆(108)的第二端伸入所述第二间隙(1062)中，所述第二连杆(108)的第二端设有第六圆孔，所述第二连杆(108)通过穿过所述第六圆孔和所述第二圆孔(1063)的所述第四铰接轴(1094)，实现与所述第四连接部(106)之间的转动相连。

4.根据权利要求3所述的竖向隔震支座，其特征在于，所述第一连杆(107)的中部开设有贯穿所述第一支杆(1071)和所述第二支杆(1072)的第七圆孔，所述第二连杆(108)的中部开设有第八圆孔，所述第一连杆(107)和所述第二连杆(108)通过与所述第七圆孔和所述第八圆孔配合的第五铰接轴(1095)实现转动相连。

5.根据权利要求4所述的竖向隔震支座，其特征在于，所述第一铰接轴(1091)的两端均可拆卸地安装有第一销轴封板(1090)，两个所述第一销轴封板(1090)分别与所述第一支杆(1071)和所述第二支杆(1072)限位配合；

所述第二铰接轴(1092)的两端均可拆卸地安装有第二销轴封板(1096)，两个所述第二销轴封板(1096)分别与所述第一支杆(1071)和所述第二支杆(1072)限位配合；

所述第三铰接轴(1093)的两端均可拆卸地安装有第三销轴封板(1097)，两个所述第三销轴封板(1097)分别与两个所述第一板件(1041)限位配合；

所述第四铰接轴(1094)的两端均可拆卸地安装有第四销轴封板(1098)，两个所述第四销轴封板(1098)分别与两个所述第二板件(1061)限位配合；

所述第五铰接轴(1095)的两端均可拆卸地安装有第五销轴封板(1099)，两个所述第五销轴封板(1099)分别与所述第一支杆(1071)和所述第二支杆(1072)限位配合。

6.根据权利要求1所述的竖向隔震支座，其特征在于，所述水平受力主体机构为多个，其中：

所述水平受力主体机构为两个，且对称布置在所述上座板(101)与所述下座板(102)之间；或者，

所述水平受力主体机构为四个，所述上座板(101)和所述下座板(102)均为方形板，四个所述水平受力主体机构分别设于所述上座板(101)与所述下座板(102)的四对相对的侧边缘之间，且两两对称设置。

7.根据权利要求6所述的竖向隔震支座，其特征在于，所述竖向隔震部件(20)设于所述上座板(101)、所述下座板(102)以及多个所述水平受力主体机构围成的容纳空间之内。

8.根据权利要求7所述的竖向隔震支座，其特征在于，所述竖向隔震部件(20)包括多个弹性件，所述多个弹性件并排设于所述容纳空间之内，所述弹性件的两端分别弹性抵接在所述上座板(101)和所述下座板(102)上。

9.根据权利要求1所述的竖向隔震支座，其特征在于，所述第一连接部(103)和所述第二连接部(104)均与所述上座板(101)为整体式结构；所述第三连接部(105)和所述第四连接部(106)均与所述下座板(102)为整体式结构；或者，

所述第一连接部(103)和所述第二连接部(104)分别通过第一螺钉与所述上座板(101)可拆卸固定相连；所述第三连接部(105)和所述第四连接部(106)分别通过第二螺钉与所述下座板(102)可拆卸固定相连。

10.一种分层隔震枢纽结构，其特征在于，包括屋盖大跨空间结构(30)、下部结构(40)和权利要求1至9中任一项所述的竖向隔震支座(60)，所述竖向隔震支座(60)为多个，多个所述竖向隔震支座(60)形成竖向隔震结构层，所述竖向隔震结构层支撑于所述屋盖大跨空间结构(30)与所述下部结构(40)之间，所述分层隔震枢纽结构还包括多个水平隔震支座(50)，所述多个水平隔震支座(50)形成水平隔震结构层，其中：

所述水平隔震结构层设置在所述下部结构(40)与基础顶面之间，或者，所述下部结构(40)包括第一架体(41)和第二架体(42)，所述第一架体(41)与所述第二架体(42)在竖直方向依次设置，所述水平隔震结构层设置在所述第一架体(41)与所述第二架体(42)之间。

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