CN114277954A - 一种三维条形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条形约束隔震减振支座及其制作方法，三维条形约束隔震减振支座包括上封板、下封板、弹性体和约束板；上封板和下封板能够用于与外部结构连接；弹性体设置在上封板和下封板之间；约束板分别连接上封板和下封板，约束板彼此间隔设置多片，并包覆在弹性体外周，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载荷发生变化时，上封板和下封板将压应力传给弹性体，约束板能对弹性体的周向位移产生约束，提供竖向承载力；当上封板和下封板感受到竖向和水平的动力作用时，上封板和下封板发生相对运动，同时通过约束板的剪切变形消耗振动的动能，实现支座三维耗能减震功能。

Description

一种三维条形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，特别涉及一种三维条形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，对结构的抗震性能有很大提高。但传统的隔震支座由于将耗能结构设置在封闭的钢板形成的空腔之中，制作困难，且耗能结构承受很大的竖向载荷，容易破坏。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种三维条形约束隔震减振支座，能够制作简单、具有良好的减震效果、不容易发生超位移破坏。

本发明还提出一种三维条形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条形约束隔震减振支座，包括：上封板、下封板、弹性体和约束板；

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，以用于耗能减震；

其中所述约束板分别连接所述上封板和所述下封板，所述约束板设置多片，各所述约束板彼此间隔地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条形约束隔震减振支座，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，约束板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，同时通过约束板传递振动动能，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条形约束隔震减振支座，所述约束板沿着所述弹性体的外周布置并与所述弹性体粘接固定，所述弹性体能在各所述约束板之间的间隔内变形。

根据本发明的第一方面实施例所述的三维条形约束隔震减振支座，所述弹性体与所述上封板、所述下封板和各所述约束板紧密贴合。

根据本发明的第一方面实施例所述的三维条形约束隔震减振支座，相邻的所述约束板之间的间隔可调，以调节所述弹性体的变形能力。

根据本发明的第一方面实施例所述的三维条形约束隔震减振支座，所述约束板为条状结构，所述约束板的长度方向两端分别连接所述上封板和所述下封板。

根据本发明的第一方面实施例所述的三维条形约束隔震减振支座，所述约束板的长度方向两端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条形约束隔震减振支座，所述弹性体由橡胶材料或聚氨酯材料制成。

根据本发明第二方面实施例的三维条形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：准备若干约束板，所述约束板的一端铰接于上封板，然后沿所述弹性体的外周包覆，所述约束板的另一端铰接于下封板，各所述约束板彼此间隔，以使各所述约束板包覆设置在所述弹性体外周并对所述弹性体周向约束；

S3：对所述上封板和所述下封板施加载荷，使所述弹性体产生形变并受各所述约束板的约束，使所述弹性体和各所述约束板彼此紧密贴合，所述弹性体能够在各所述约束板之间的间隔内变形；

S4：将所述上封板、所述下封板、所述弹性体和各所述约束板一体成型，制作形成所述的三维条形约束隔震减振支座。

根据本发明第二方面实施例的三维条形约束隔震减振支座的制作方法，至少具有如下有益效果：通过各约束板在弹性体的外周包覆，不仅可以通过各约束板传递振动动能使弹性体充分形变耗能，约束板还可以起到模具的作用，免去了模具的制作，使得在一体成型的制作过程中更加方便、简单，有效降低了装置的造价；还可以使得整体更加紧密，保证形成的三维条状隔震减振装置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条形约束隔震减振支座的制作方法，根据所述弹性体的变形能力和阻尼力大小需求，调节所述约束板的数量和/或相邻的所述约束板之间的间隙。

根据本发明的第二方面实施例所述的三维条形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约束板形成紧密的整体。

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；

约束板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条形约束隔震减振支座，应用于结构减震，三维条形约束隔震减振支座包括上封板100、下封板200、弹性体300和约束板400。

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约束板的变形势能，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。

其中约束板400分别连接上封板100和下封板200，约束板400设置多片，各约束板400彼此间隔地包覆设置在弹性体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，设置约束板400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，约束板400具有一定的刚度，与上封板100和下封板200围成具有若干空隙的约束腔，通过约束腔能够对弹性体300进行约束，使得在振动动能输入至此装置时，约束板400使弹性体300处于三向受力状态，实现充分地耗能减震。通过在约束腔上预留有若干空隙，使得弹性体300的成型制作更加简单，同时能够减少竖向载荷对本装置的影响。

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，约束板400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，同时通过约束板400的剪切变形消耗振动的动能，使弹性体300全方位地耗能减震。

在本发明的一些实施例中，约束板400沿着弹性体300的外周布置并与弹性体300粘接固定，弹性体300能在各约束板400之间的间隔内变形。可以理解的是，约束板400与弹性体300相对固定形成整体，使弹性体300分成两部分，一部分用于与约束板400固定连接，另一部分分别处于各相邻的约束板400之间，当振动动能输入本装置时，位于约束板400之间的间隙的弹性体300能够相对活动从而变形，实现耗能减震的效果。进一步的，弹性体300在间隙处发生膨胀变形，从而会产生改变装置的变形能力和阻尼力大小的效果，因此具有良好的耗能效果。进一步的，由于振动动能会沿约束板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和各约束板400紧密贴合。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，以更好地承受竖向载荷。进一步的，弹性体300与各约束板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受外部约束板400的约束，从而可以使得弹性体300在间隙处发生膨胀变形。其中由于弹性体300与各约束板400紧密贴合，弹性体300与各约束板400的粘接处存在静摩擦力，该静摩擦力会传递至整个弹性体300，可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，相邻的约束板400之间的间隔可调，以调节弹性体300的变形能力。可以理解的是，由于此装置的变形能力和阻尼力大小只要决定于弹性体300在间隙处发生的膨胀变形能力，因此可以通过调整约束板400的数量、约束板400的宽度、约束板400之间的间隔以及约束板400的形状等从而间接调节相邻的约束板400的间隙面积大小，从而有效改变装置的变形能力和阻尼力大小。

在本发明的一些实施例中，约束板400为条状结构，约束板400的长度方向两端分别连接上封板100和下封板200。可以理解的是，约束板400可为竖直的条状结构，也可以是圆弧状的条形约束结构，可根据弹性体300的外周轮廓进行针对性的设计，以使得约束板400和弹性体300相适配，从而间接调整间隙的形状和大小。

在本发明的一些实施例中，约束板400的长度方向两端分别与上封板100和下封板200铰接。各约束板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，各约束板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，弹性体300由橡胶材料或聚氨酯材料制成。

参照图1，本发明第二方面实施例的三维条形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：准备若干约束板400，约束板400的一端铰接于上封板100，然后沿弹性体300的外周包覆，约束板400的另一端铰接于下封板200，各约束板400彼此间隔，以使各约束板400包覆设置在弹性体300外周并对弹性体300周向约束；

S3：对上封板100和下封板200施加载荷，使弹性体300发生形变并受各约束板400的约束，使弹性体300和各约束板400彼此紧密贴合，弹性体300能够在各约束板400之间的间隔内变形；

S4：将上封板100、下封板200、弹性体300和各约束板400一体成型，制作形成的三维条形约束隔震减振支座。

通过各约束板400在弹性体300的外周包覆，不仅可以通过各约束板400传递振动动能使弹性体300充分形变耗能，约束板400还可以起到模具的作用，免去了模具的制作，使得在一体成型的制作过程中更加方便、简单，有效降低了装置的造价；还可以使得整体更加紧密，保证形成的三维条状隔震减振装置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，S3中，施加的载荷为恒定的压力，保证各约束板400的布置和弹性体300的制作配方更加统一，弹性体300的制作与装置变形协同，方便生产制作。

在本发明的一些实施例中，根据弹性体300的变形能力和阻尼力大小需求，调节约束板400的数量和/或相邻的约束板400之间的间隙。

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和各约束板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并更易于成型，在具体成型阶段由于约束板400的存在，因此无需额外设置模具，各约束板400能直接限位弹性体300，在进行S3后可直接成型。

以上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 (10)

1.一种三维条形约束隔震减振支座，其特征在于，包括：上封板、下封板、弹性体和约束板；

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，以用于耗能减震；

其中所述约束板分别连接所述上封板和所述下封板，所述约束板设置多片，各所述约束板彼此间隔地包覆设置在所述弹性体外周，以对所述弹性体周向约束。

2.根据权利要求1所述的三维条形约束隔震减振支座，其特征在于：所述约束板沿着所述弹性体的外周布置并与所述弹性体粘接固定，所述弹性体能在各所述约束板之间的间隔内变形。

3.根据权利要求2所述的三维条形约束隔震减振支座，其特征在于：所述弹性体与所述上封板、所述下封板和各所述约束板紧密贴合。

4.根据权利要求2所述的三维条形约束隔震减振支座，其特征在于：相邻的所述约束板之间的间隔可调，以调节所述弹性体的变形能力。

5.根据权利要求1所述的三维条形约束隔震减振支座，其特征在于：所述约束板为条状结构，所述约束板的长度方向两端分别连接所述上封板和所述下封板。

6.根据权利要求5所述的三维条形约束隔震减振支座，其特征在于：所述约束板的长度方向两端分别与所述上封板和所述下封板铰接。

7.根据权利要求1至6任一项所述的三维条形约束隔震减振支座，其特征在于：所述弹性体由橡胶材料或聚氨酯材料制成。

8.一种三维条形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：准备若干约束板，所述约束板的一端铰接于上封板，然后沿所述弹性体的外周包覆，所述约束板的另一端铰接于下封板，各所述约束板彼此间隔，以使各所述约束板包覆设置在所述弹性体外周并对所述弹性体周向约束；

S3：对所述上封板和所述下封板施加载荷，使所述弹性体产生形变并受各所述约束板的约束，使所述弹性体和各所述约束板彼此紧密贴合，所述弹性体能够在各所述约束板之间的间隔内变形；

S4：将所述上封板、所述下封板、所述弹性体和各所述约束板一体成型，制作形成所述的三维条形约束隔震减振支座。

9.根据权利要求8所述的三维条形约束隔震减振支座的制作方法，其特征在于：根据所述弹性体的变形能力和阻尼力大小需求，调节所述约束板的数量和/或相邻的所述约束板之间的间隙。

10.根据权利要求8所述的三维条形约束隔震减振支座的制作方法，其特征在于：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约束板形成紧密的整体。

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