CN114790786A - 一种高承载楔形摩擦的新型竖向隔震装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高承载楔形摩擦的新型竖向隔震装置，包括上连接板、支撑柱、筒体、弹簧钢圆环和下连接板，支撑柱固设于上连接板底部，支撑柱的外侧均匀开设有两个以上的锥形环槽，筒体固设于下连接板顶部，且支撑柱插接于筒体内，筒体内壁开设有两个以上的方形环槽，方形环槽内滑动连接有弹簧钢圆环，弹簧钢圆环内侧固设有与所述锥形环槽配合的锥形凸起。本发明提出的一种高承载楔形摩擦的新型竖向隔震装置，通过在筒体内放置多个弹簧钢圆环，每个弹簧钢圆环分别提供轴向刚度并叠加反馈给楔形受力柱，从而大幅度的提高装置的轴向刚度及承载能力。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程抗震技术领域，更具体的，涉及一种高承载楔形摩擦的新型竖向隔震装置。
背景技术
我国是一个地震多发地区，当地震来临时，建筑物的破坏与倒塌将会带来巨大的生命和财产损失，如何减轻地震作用下结构的振动响应，成为了土木工程领域一个十分重要的问题。目前国内外所记录的地震动数据表明，在近断层地震区，地震动的竖向分量十分强烈，峰值加速度甚至超过水平向峰值，而目前现有的竖向隔振装置往往因其竖向承载能力有限，很难适用于一些高承载需求的建筑结构。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有的隔振装置竖向隔振效果不佳。为了克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种高承载楔形摩擦的新型竖向隔震装置，通过在筒体内放置多个弹簧钢圆环，每个弹簧钢圆环分别提供轴向刚度并叠加反馈给楔形受力柱，从而大幅度的提高装置的轴向刚度及承载能力。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种高承载楔形摩擦的新型竖向隔震装置，包括上连接板、支撑柱、筒体、弹簧钢圆环和下连接板，支撑柱固设于上连接板底部，支撑柱的外侧均匀开设有两个以上的锥形环槽，筒体固设于下连接板顶部，且支撑柱插接于筒体内，筒体内壁开设有两个以上的方形环槽，方形环槽内滑动连接有弹簧钢圆环，弹簧钢圆环内侧固设有与所述锥形环槽配合的锥形凸起。
在本发明较佳的技术方案中，所述上连接板和所述下连接板上均开设有两个以上的安装螺孔。
在本发明较佳的技术方案中，所述弹簧钢圆环材料为形状记忆合金。
在本发明较佳的技术方案中，所述弹簧钢圆环与所述锥形凸起一体成型。
在本发明较佳的技术方案中，所述方形环槽内壁涂有低摩擦涂层。
在本发明较佳的技术方案中，所述方形环槽内壁转动连接有滚轮。
本发明的有益效果为：
1.本发明提出的一种高承载楔形摩擦的新型竖向隔震装置，通过在筒体内放置多个弹簧钢圆环，每个弹簧钢圆环分别提供轴向刚度并叠加反馈给楔形受力柱，从而大幅度的提高装置的轴向刚度及承载能力；
2.由于支撑柱、筒体和弹簧钢圆环的中轴线重合，使得装置可以承受轴向荷载的拉压双向作用；
3.当支撑柱受到竖向载荷时会挤压弹簧钢圆环，受到挤压作用的弹簧钢圆环与支撑柱间通过相对运动从而产生较强的自适应变摩擦耗能效应，同时，弹簧钢圆环与低摩擦涂层或滚轴之间的摩擦作用也能提供一定的耗能能力。
4.本装置结构简单，安装和拆卸方便，且各构件之间结合紧密，占用体积较小，布置方式灵活多变。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图。
图中：
1、上连接板；2、支撑柱；3、筒体；4、弹簧钢圆环；5、下连接板；6、锥形环槽；7、方形环槽；8、锥形凸起；9、安装螺孔；10、低摩擦涂层；11、滚轮。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
如图1所示，实施例中提供了一种高承载楔形摩擦的新型竖向隔震装置，包括上连接板1、支撑柱2、筒体3、弹簧钢圆环4和下连接板5，支撑柱2固设于上连接板1底部，支撑柱2的外侧均匀开设有两个以上的锥形环槽6，筒体3固设于下连接板5顶部，且支撑柱2插接于筒体3内，筒体3内壁开设有两个以上的方形环槽7，方形环槽7内滑动连接有弹簧钢圆环4，弹簧钢圆环4内侧固设有与锥形环槽6配合的锥形凸起8。
本实施例中，上连接板1和下连接板5均为圆形板；弹簧钢圆环4的外侧壁与方形环槽7内壁之间预留有一定的间隙，使得弹簧钢圆环4可在方形环槽7内部径向膨胀，便于弹簧钢圆环4进行弹性变形；由于支撑柱2、筒体3和弹簧钢圆环4的中轴线重合，使得装置可以同时承受轴向载荷的拉压双向作用。当上连接板1受到方向向下的压力载荷作用时，上连接板1带动支撑柱2向下滑动，由于方形环槽7限制了弹簧钢圆环4竖直方向运动的自由度，进而支撑柱2运动时通过锥面挤压锥形凸起8，使得弹簧钢圆环4产生径向膨胀位移，进而将支撑柱2受到的载荷力分散到各个弹簧钢圆环4上，大幅度的提高装置的轴向刚度及承载能力，同时在外部载荷的作用下锥形环槽6内壁与锥形凸起8表面的摩擦力增大，从而在弹簧钢圆环4产生径向位移时，锥形凸起8能够通过与弹簧钢圆环4之间的摩擦效应消耗一部分冲击能量，从而使得装置具有自适应变摩擦耗能能力，有助于提高装置抗冲击性能，且弹簧钢圆环4与低摩擦涂层10之间的摩擦也能够提供一定的耗能能力；当支撑柱2下移至某一高度后，此时如果将载荷逐渐减小，弹簧钢圆环4产生的径向收缩力通过锥形凸起8作用于锥形环槽6表面，带动支撑柱2向上移动，最终回到初始位置。同理，当上连接板1受到方向向上的载荷时，弹簧钢圆环4也会产生径向膨胀位移。此外，可将锥形凸起8的锥面替换为梯形面，从而减少锥形凸起8与锥形环槽6接触面产生的应力集中的现象，从而更好的保护零部件不受损坏。
具体的，上连接板1和下连接板5上均开设有两个以上的安装螺孔9。本实施例中，上连接板1和下连接板5的中轴线重合，且两个以上的安装螺孔9沿着上连接板1和下连接板5的中轴线呈圆形分布，相邻的两个安装螺孔9之间距离相等，打孔时由操作人员确保安装螺孔9不与筒体3之间发生干涉。通过设置安装螺孔9，将上连接板1与上部结构固定连接，下连接板5与下部结构固定连接，安装和拆卸过程方便快捷。
具体的，弹簧钢圆环4材料为形状记忆合金。由于替换成形状记忆合金的弹簧钢圆环4在作用过程中仅会产生径向膨胀的拉伸变形，因此可利用形状记忆合金的超弹性效应和形状记忆效应，能够为装置提供更大的变形能力和形状记忆合金变形过程所附加的耗能能力。
具体的，弹簧钢圆环4与锥形凸起8一体成型。采用一体成型的方式，保证了锥形凸起8的结构强度，防止锥形凸起8受力过大被压坏，造成对支撑柱2的限位功能失效。
具体的，方形环槽7内壁涂有低摩擦涂层10。通过设置低摩擦涂层10，能够减少运动状态下弹簧钢圆环4与方形环槽7内壁之间的摩擦力，从而减轻弹簧钢圆环4或方形环槽7内壁磨损，提高使用寿命。
实施例2
如图2所示，一种高承载楔形摩擦的新型竖向隔震装置，本实施例相较于实施例1，方形环槽7内壁转动连接有滚轮11。通过设置滚轮11，使得弹簧钢圆环4不与方形环槽7内壁接触，且滚轮11与弹簧钢圆环4之间为滚动摩擦，摩擦力较小，可以避免弹簧钢圆环4或方形环槽7内壁磨损，提高使用寿命。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种高承载楔形摩擦的新型竖向隔震装置，其特征在于：包括上连接板(1)、支撑柱(2)、筒体(3)、弹簧钢圆环(4)和下连接板(5)，支撑柱(2)固设于上连接板(1)底部，支撑柱(2)的外侧均匀开设有两个以上的锥形环槽(6)，筒体(3)固设于下连接板(5)顶部，且支撑柱(2)插接于筒体(3)内，筒体(3)内壁开设有两个以上的方形环槽(7)，方形环槽(7)内滑动连接有弹簧钢圆环(4)，弹簧钢圆环(4)内侧固设有与所述锥形环槽(6)配合的锥形凸起(8)。
2.根据权利要求1所述的一种高承载楔形摩擦的新型竖向隔震装置，其特征在于：所述上连接板(1)和所述下连接板(5)上均开设有两个以上的安装螺孔(9)。
3.根据权利要求1所述的一种高承载楔形摩擦的新型竖向隔震装置，其特征在于：所述弹簧钢圆环(4)材料为形状记忆合金。
4.根据权利要求1所述的一种高承载楔形摩擦的新型竖向隔震装置，其特征在于：所述弹簧钢圆环(4)与所述锥形凸起(8)一体成型。
5.根据权利要求1所述的一种高承载楔形摩擦的新型竖向隔震装置，其特征在于：所述方形环槽(7)内壁涂有低摩擦涂层(10)。
6.根据权利要求1所述的一种高承载楔形摩擦的新型竖向隔震装置，其特征在于：所述方形环槽(7)内壁转动连接有滚轮(11)。
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